【正文】 。如果孔壁 本身存在天然節(jié)理裂隙，那么初始裂隙可能發(fā)生在這些部位，而并非切向最小應(yīng)力處，因而水壓致裂法較為實(shí)用于完整的脆性巖石中。 。 。 答： (1)三向不等壓，應(yīng)力分布是時(shí)間和空間的函數(shù)； （ 2）實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層重量 （ 3）淺層地殼中，實(shí)測(cè)水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力； （ 4）平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力 比值相當(dāng)分散，隨深度增加比值減??； （ 5）最大水平應(yīng)力與最小水平應(yīng)力比值隨深度增加呈線性增長(zhǎng)； （ 6）最大水平應(yīng)力與最小水平應(yīng)力比值相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性； （ 7）地應(yīng)力分布規(guī)例受地形和斷層影響較大。 ？控制某一工程區(qū) 域地應(yīng)力狀態(tài)的主要因素是什么？ 答：地應(yīng)力的形成主要與地球的各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程有關(guān)，其中包括：板塊邊界受壓、地幔熱對(duì)流、地球內(nèi)應(yīng)力、地心引力、地球旋轉(zhuǎn)、巖漿侵入和地殼非均勻擴(kuò)容等。 ？ 答：作為選擇工程結(jié)構(gòu)參數(shù)、科學(xué)管理生產(chǎn)以及評(píng)價(jià)工程經(jīng)濟(jì)效益的依據(jù)之一。 巖體以裂隙滲流為主，其特點(diǎn)：（ 1）巖體滲透性取決大小取決于巖體中結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)及巖塊的巖性（ 2）巖體滲流以裂隙導(dǎo)水、微裂隙和巖石空隙儲(chǔ)水為其特點(diǎn)（ 3）巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流具有定向性（ 4）巖體一般看著非連續(xù)介質(zhì)（ 5）巖體滲流具有高度的非均質(zhì)性和各向異性（ 6）一般 巖體中滲流符合達(dá)西滲流定律（ 7）巖體滲流受應(yīng)力場(chǎng)影響明顯（ 8）復(fù)雜裂隙系統(tǒng)滲流，在裂隙交叉處具有 “偏流效應(yīng) ”。 考慮結(jié)構(gòu)面與第一主應(yīng)力 σ1的夾角 β，分析結(jié)構(gòu)面應(yīng)力狀態(tài)，分步應(yīng)用單結(jié)構(gòu)面理論，見(jiàn)下圖示： 圖示兩組結(jié)構(gòu)面莫爾包絡(luò)線。達(dá)到峰值強(qiáng)度時(shí)的位移量增大； （ 3）由于尺寸的增加，剪切破壞由脆性破壞向延性破壞轉(zhuǎn)化； （ 4）尺寸加大，峰值剪脹角減?。唬?5）隨著結(jié)構(gòu)面粗糙度減小，詞寸效應(yīng)減小。 。 （ 6）散體結(jié)構(gòu)：分碎屑狀散體和糜棱狀散體結(jié)構(gòu)巖體 。 （ 2）塊裂結(jié)構(gòu)巖體：多組或至少有一組軟弱結(jié)構(gòu)面切割及堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面參與切割成塊狀結(jié)構(gòu)體的高級(jí)序巖體結(jié)構(gòu)，有的是塊狀原生結(jié)構(gòu)巖體構(gòu)成，有的是層狀原生結(jié)構(gòu)巖體構(gòu)成，其軟弱結(jié)構(gòu)主要是斷層，堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面一般延伸較長(zhǎng)且多為錯(cuò)動(dòng)過(guò)的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面。 分的主要依據(jù)是什么？ 答：巖體結(jié)構(gòu)劃分的第一依據(jù)是巖體結(jié)構(gòu)面類型，分軟弱結(jié)構(gòu)面和堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面；巖體結(jié)構(gòu)劃分的第二依據(jù)是結(jié)構(gòu)面切割程度或結(jié)構(gòu)體類型，結(jié)構(gòu)體類型有塊狀結(jié)構(gòu)和板狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面切割程度有塊裂、板裂、碎裂、續(xù)斷和完整。 （ 2）地應(yīng)力影響巖體的變形和破壞機(jī)制。 水對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：連接作用、潤(rùn)滑作用、水楔作用、空隙壓力作用、溶蝕及潛蝕作 用等； 溫度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：一般而言，隨溫度增高，巖石延性加大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng)度降低； 加載速率對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：?jiǎn)屋S壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)，荷載加載速率愈快，單位應(yīng)變需用力愈大，反之愈?。? 圍壓對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：圍壓的存在使巖石的抗壓強(qiáng)度顯著增大；巖石的變形顯著增大；巖石的彈性極限顯著增大；巖石的應(yīng)力 應(yīng)變曲線形態(tài)發(fā)生明顯變化； 風(fēng)化對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)影響：風(fēng)化過(guò)程中，原生礦物經(jīng)物理、化學(xué)、生物作用而發(fā)生變化，產(chǎn)生次生礦物，引起巖體成分結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的變化，降低了巖石的物理力學(xué)性質(zhì)。 答：巖石擴(kuò)容是巖石在荷載作用下，在其破壞之前的一種明顯的非彈性體積形變。 、完全彈性體、彈性體三者的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系有什么區(qū)別？ 答：如下應(yīng)力 應(yīng)變曲線 彈性體：應(yīng)力 應(yīng)變圖成直線形式，滿足關(guān)系式 σ=Eε(E彈性模量 )。 。 答：?jiǎn)屋S壓縮條件下巖石變形特征分四個(gè)階段： 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 （ 1）空隙裂隙壓密階段（ 0A段）：試件中原有張開(kāi)結(jié)構(gòu)面或微裂隙逐漸閉合，巖石被壓密，試件橫向膨脹較小，體積隨載荷增大而減小。 對(duì)巖石試件的三軸壓縮試驗(yàn)，可以通過(guò)對(duì)同種巖石試件在不同圍壓條件下（圍壓值從小到大），繪制莫爾圓，連接各莫爾圓的公切線，形成平滑曲線就能繪制出該巖石試件的莫爾包絡(luò)線。 （ 2）在試件 加載到一定程度，保持一定應(yīng)力水平不變，試件將發(fā)生蠕變，蠕變發(fā)生到一定程度，即應(yīng)變達(dá)到某一值，蠕變就停止，全應(yīng)力 應(yīng)變曲線預(yù)測(cè)蠕變可由下應(yīng)變 應(yīng)力曲線預(yù)測(cè)蠕變破壞圖示意： 圖中，全應(yīng)力 應(yīng)變曲線及蠕變終止軌跡線由大量實(shí)驗(yàn)所得，（ 1）當(dāng)應(yīng)力在 H點(diǎn)以下時(shí)，保持應(yīng)力不變，試件不會(huì)發(fā)生蠕變；（ 2）當(dāng)應(yīng)力在 H 至 G 點(diǎn)見(jiàn)時(shí)，保持應(yīng)力不變，試件發(fā)生蠕變，最終發(fā)展到蠕變終止軌跡線，停止蠕變，試件不破壞，如 EF；（ 3）當(dāng)應(yīng)力在 G點(diǎn)以上時(shí)，保持應(yīng)力值不變，試件發(fā)生蠕變，蠕變應(yīng)變最終達(dá)到破壞段應(yīng)力應(yīng)變曲線破壞段 ，試件發(fā)生破壞，如 AB,CD；（ 4）從 C點(diǎn)開(kāi)始發(fā)生蠕變則到 D點(diǎn)發(fā)生破壞，若從 A點(diǎn)發(fā)生蠕變，則到 B點(diǎn)發(fā)生破壞，前者，蠕變時(shí)間較后者長(zhǎng)。 應(yīng)變曲線，為什么普通材料試驗(yàn)機(jī)得不出全 應(yīng)力 應(yīng)變曲線？ 答：能全面反映巖石受壓破壞過(guò)程中的應(yīng)力、應(yīng)變特征，特別是巖石破壞后的強(qiáng)度與力學(xué)性 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 質(zhì)變化規(guī)律的應(yīng)力應(yīng)變曲線就叫全應(yīng)力 應(yīng)變曲線。 答：巖石在單軸壓縮載荷作用下，破壞形式包含三種： X狀共軛面剪切破壞、單斜面剪切破壞和拉伸破壞。其礦物成分主要是粘土礦物、碳酸鹽和殘余的石英長(zhǎng)石等，具層理構(gòu)造，巖性一般具有明顯的各向異性，按形成條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，沉積巖可分為：火山碎屑巖、膠結(jié)碎屑巖、粘土巖、化學(xué)巖和生物化學(xué)巖等。 ，可以分為幾大類，各大類有何特點(diǎn)？ 答：按地質(zhì)成因分類，自然界中巖石可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。 晶粒邊界：由于礦物晶粒表面電價(jià)不平衡而引起礦物表面的結(jié)合力，該結(jié)合力源小于礦物晶粒內(nèi)部分子、原子、離子鍵之間的作用力，因此相對(duì)較弱，從而造成礦物晶粒邊界相對(duì)軟弱。這類連接使晶體顆粒之間緊密接觸，故巖石強(qiáng)度一般較大，抗風(fēng)化能力強(qiáng)；膠結(jié)連接指巖石礦物顆粒與顆粒之間通過(guò)膠結(jié)物連接在一起，這種連接的巖石，其強(qiáng)度主要取決于膠結(jié)物及膠結(jié)類型?！究茖W(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 第一章巖石物理力學(xué)性質(zhì) ？ 答：巖石中主要造巖礦物有：正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、白云母、角閃石、輝石、橄欖石、方解石、白云石、高嶺石、磁鐵礦等。 結(jié)晶連接指礦物顆粒通過(guò)結(jié)晶相互嵌合在一起。 礦物解理面指礦物晶體或晶粒受力后沿一定結(jié)晶防線 分裂成光滑平面，解理面往往平行于礦物晶體面網(wǎng)間距較大的面網(wǎng)。 粒間空隙：多在成巖過(guò)程中形成晶粒之間、膠結(jié)物之間微小的空隙。 沉積巖是由風(fēng)化剝蝕作用或火山作用形成的物質(zhì)，在原地或被外力搬運(yùn)，在適當(dāng)條件下沉積下來(lái)，經(jīng)膠結(jié)和成巖作用而形成的。 ？ 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 ？對(duì)各種破壞的原因作出解釋。 答：試件受力圖如下： 從圖上看出：在圓盤邊緣 x、 y向都表現(xiàn)出壓應(yīng)力，隨著位置向圓盤中心移動(dòng)，X 向壓應(yīng)力變小并出現(xiàn)拉應(yīng)力，并逐漸均勻化，在 Y 向上，隨著位置向圓盤中央靠近，壓應(yīng)力逐漸減小并均勻化，但始終是處于壓的狀態(tài)，又因?yàn)閹r石抗拉強(qiáng)度低，故圓盤試件在中央沿直徑發(fā)生劈裂破壞。若 A＞ B，說(shuō)明巖石破壞后尚余一部分能量，這部分能量突然釋放就會(huì)產(chǎn)生巖爆，若 A＜ B，則說(shuō)明應(yīng)變能在破壞過(guò)程中全部消耗掉，因而不會(huì)產(chǎn)生巖爆。 ？如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線？ 答：莫爾強(qiáng)度理論認(rèn)為材料在單向壓縮、拉伸、純剪切時(shí)所得到的在各種應(yīng)力狀態(tài)下的極限應(yīng)力圓具有一條公共包絡(luò)線，這條包絡(luò)線與每個(gè)極限應(yīng)力圓相切，能夠反映材料內(nèi) 部各點(diǎn)受外荷載作用時(shí)材料破壞的性質(zhì)，這條包絡(luò)線就叫做莫爾包絡(luò)線。 。 （ 4）破裂后階段（ D點(diǎn)以后）：巖塊承載力達(dá)到峰值強(qiáng)度后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，試件保持整體狀，隨著繼續(xù)施壓，裂隙快速發(fā)展，出 現(xiàn)宏觀斷裂面，此后表現(xiàn)為宏觀斷裂面的塊體滑移。 （ 3）彈塑性巖石不斷加大循環(huán)加、卸載荷： 多次反復(fù)加、卸載，每次施加的最大載荷比上一次循環(huán)的最大荷載大，則形成上述曲線，隨 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 循環(huán)次數(shù)增多，塑性滯回環(huán)面積擴(kuò)大，卸載曲線斜率增加表明卸載應(yīng) 力下的巖石材料彈性有所增強(qiáng)，此外，每次卸載再加載，形成變形記憶曲線，塑性變形隨著循環(huán)荷載不斷加大而增大，當(dāng)循環(huán)加、卸載到一定程度時(shí)，試件發(fā)生破壞。 ？簡(jiǎn)述巖石擴(kuò)容的發(fā)生過(guò)程。 答：巖石的全部或部分物理、力學(xué)性質(zhì)隨方向不同而表現(xiàn)出差異的現(xiàn)象稱著巖石的各向異性； 如果在彈性體中存在著三個(gè)相互正交的彈性對(duì)稱面，在各個(gè)面兩邊對(duì)稱方向上彈性相同，但在這個(gè)彈性主向上彈性并不相同 ，這種物體稱為正交各向異性體；其應(yīng)力應(yīng)變對(duì)應(yīng)關(guān)系表示為： 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 物體內(nèi)部某一面的各個(gè)方向彈性性質(zhì)相同，這個(gè)面稱為各向同性面，垂直該面方向的力學(xué)性質(zhì)不同，具有這樣性質(zhì)的物體稱為橫觀各向異性體，其應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系表示為：（需校驗(yàn)） ？如何影響的？ 答：主要影響因素有：水、溫度、加載速率、圍壓、風(fēng)化程度等。對(duì)賦存在一定地應(yīng)力環(huán)境中的巖體來(lái)說(shuō)，地應(yīng)力對(duì)巖體形成的圍壓越大，其承載能力越大。地應(yīng)力可以使不連續(xù)變形的巖體轉(zhuǎn)化為連續(xù)變形的巖體。壓力愈合指具有粘性成分的物質(zhì)的碎裂巖體經(jīng)高圍壓作用下，其結(jié)構(gòu)面重新粘結(jié)在一起，形成完整結(jié)構(gòu)；膠結(jié)愈合指碎裂巖體經(jīng)膠結(jié)物粘結(jié)在一起，形成完整結(jié)構(gòu)，但后期愈合面 強(qiáng)度低于原巖強(qiáng)度。 （ 5）續(xù)斷結(jié)構(gòu)巖體：結(jié)構(gòu)面不連續(xù)，對(duì)巖體切而不斷。 ，結(jié)構(gòu)面分為幾種類型？ 答：按照結(jié)構(gòu)面成因，巖體結(jié)構(gòu)面分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及次生結(jié)構(gòu)面。 10.結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)的尺寸效應(yīng)體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？ 答： (1)隨著試塊面積增加，巖石平均峰值摩擦角和平均峰值剪切應(yīng)力呈減少趨勢(shì)； （ 2）隨著結(jié)構(gòu)面尺寸的增大。 ？ 答：當(dāng)結(jié)構(gòu)面受力狀態(tài)處于其莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線之上或以上，則巖體沿該結(jié)構(gòu)面發(fā)生破壞，若結(jié)構(gòu)面受力狀態(tài)落在其莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線之下，則巖體不沿該結(jié) 構(gòu)面發(fā)生破壞。 答： HeokBrown經(jīng)驗(yàn)方程表述如下： 式中 σ σ3分別為為破壞時(shí)巖體的最大主應(yīng)力何最小主應(yīng)力， σc為巖塊的單軸抗壓強(qiáng)度， m、 s為與巖性及結(jié)構(gòu)面有關(guān)的常數(shù)，分別令 σ3=0和 σ1=0可得出巖體單軸抗壓和抗拉的破壞強(qiáng)度，分別表述為： σmc= σc和 σmc=2c(m－ c（剪應(yīng)力表現(xiàn)為： τ=Aσc（ σcT） B其中 A、 B為常數(shù)，查表求得， T= 2(m－ ) ？ 答：土體滲流特點(diǎn)：（ 1）土體滲透性取決于巖性，土體顆粒越細(xì)，滲透性越差（ 2）土體可看成多孔連續(xù)介質(zhì)（ 3）土體滲透性一般具有均質(zhì)（或非均質(zhì)）各向同性（黃土為各向異性）特點(diǎn)（ 4）土體滲流符合達(dá)西滲流定律。 前者減小巖土體的有效應(yīng)力而減低巖土體的強(qiáng)度，在裂隙巖體中的空隙靜水壓力可使裂隙產(chǎn)生擴(kuò)容變形；后者對(duì)巖土體產(chǎn)生切向的推力以降低巖土體的抗剪