【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，而并非切向最小應力處，因而水壓致裂法較為實用于完整的脆性巖石中。 。 。 答： (1)三向不等壓，應力分布是時間和空間的函數(shù)； （ 2）實測垂直應力基本等于上覆巖層重量 （ 3）淺層地殼中，實測水平應力普遍大于垂直應力； （ 4）平均水平應力與垂直應力 比值相當分散，隨深度增加比值減?。? （ 5）最大水平應力與最小水平應力比值隨深度增加呈線性增長； （ 6）最大水平應力與最小水平應力比值相差較大，顯示出很強的方向性； （ 7）地應力分布規(guī)例受地形和斷層影響較大。 ？控制某一工程區(qū) 域地應力狀態(tài)的主要因素是什么？ 答：地應力的形成主要與地球的各種運動過程有關(guān)，其中包括：板塊邊界受壓、地幔熱對流、地球內(nèi)應力、地心引力、地球旋轉(zhuǎn)、巖漿侵入和地殼非均勻擴容等。 ？ 答：作為選擇工程結(jié)構(gòu)參數(shù)、科學管理生產(chǎn)以及評價工程經(jīng)濟效益的依據(jù)之一。 巖體以裂隙滲流為主，其特點：（ 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）巖體滲流以裂隙導水、微裂隙和巖石空隙儲水為其特點（ 3）巖體裂隙網(wǎng)絡滲流具有定向性（ 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 巖體中滲流符合達西滲流定律（ 7）巖體滲流受應力場影響明顯（ 8）復雜裂隙系統(tǒng)滲流，在裂隙交叉處具有 “偏流效應 ”。 考慮結(jié)構(gòu)面與第一主應力 σ1的夾角 β，分析結(jié)構(gòu)面應力狀態(tài)，分步應用單結(jié)構(gòu)面理論，見下圖示： 圖示兩組結(jié)構(gòu)面莫爾包絡線。達到峰值強度時的位移量增大； （ 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)面切割及堅硬結(jié)構(gòu)面參與切割成塊狀結(jié)構(gòu)體的高級序巖體結(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，堅硬結(jié)構(gòu)面一般延伸較長且多為錯動過的堅硬結(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）地應力影響巖體的變形和破壞機制。 水對巖石力學性質(zhì)影響：連接作用、潤滑作用、水楔作用、空隙壓力作用、溶蝕及潛蝕作 用等； 溫度對巖石力學性質(zhì)影響：一般而言，隨溫度增高，巖石延性加大，屈服點降低，強度降低； 加載速率對巖石力學性質(zhì)影響：單軸壓縮實驗時，荷載加載速率愈快，單位應變需用力愈大，反之愈?。? 圍壓對巖石力學性質(zhì)影響：圍壓的存在使巖石的抗壓強度顯著增大；巖石的變形顯著增大；巖石的彈性極限顯著增大；巖石的應力 應變曲線形態(tài)發(fā)生明顯變化； 風化對巖石力學性質(zhì)影響：風化過程中，原生礦物經(jīng)物理、化學、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性質(zhì)。 答：巖石擴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、彈性體三者的應力 應變關(guān)系有什么區(qū)別？ 答：如下應力 應變曲線 彈性體：應力 應變圖成直線形式，滿足關(guān)系式 σ=Eε(E彈性模量 )。 。 答：單軸壓縮條件下巖石變形特征分四個階段： 巖石力學與工程 【科學出版社 蔡美峰主編】習題與思考題及解答 （ 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。 對巖石試件的三軸壓縮試驗，可以通過對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線。 （ 2）在試件 加載到一定程度，保持一定應力水平不變，試件將發(fā)生蠕變，蠕變發(fā)生到一定程度，即應變達到某一值，蠕變就停止，全應力 應變曲線預測蠕變可由下應變 應力曲線預測蠕變破壞圖示意： 圖中，全應力 應變曲線及蠕變終止軌跡線由大量實驗所得，（ 1）當應力在 H點以下時，保持應力不變，試件不會發(fā)生蠕變；（ 2）當應力在 H 至 G 點見時，保持應力不變，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）當應力在 G點以上時，保持應力值不變，試件發(fā)生蠕變，蠕變應變最終達到破壞段應力應變曲線破壞段 ，試件發(fā)生破壞，如 AB,CD；（ 4）從 C點開始發(fā)生蠕變則到 D點發(fā)生破壞，若從 A點發(fā)生蠕變，則到 B點發(fā)生破壞，前者，蠕變時間較后者長。 應變曲線，為什么普通材料試驗機得不出全 應力 應變曲線？ 答：能全面反映巖石受壓破壞過程中的應力、應變特征，特別是巖石破壞后的強度與力學性 巖石力學與工程 【科學出版社 蔡美峰主編】習題與思考題及解答 質(zhì)變化規(guī)律的應力應變曲線就叫全應力 應變曲線。 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，沉積巖可分為：火山碎屑巖、膠結(jié)碎屑巖、粘土巖、化學巖和生物化學巖等。 ，可以分為幾大類，各大類有何特點？ 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，因此相對較弱，從而造成礦物晶粒邊界相對軟弱。這類連接使晶體顆粒之間緊密接觸，故巖石強度一般較大，抗風化能力強；膠結(jié)連接指巖石礦物顆粒與顆粒之間通過膠結(jié)物連接在一起，這種連接的巖石，其強度主要取決于膠結(jié)物及膠結(jié)類型?！究茖W出版社 蔡美峰主編】習題與思考題及解答 第一章巖石物理力學性質(zhì) ？ 答：巖石中主要造巖礦物有：正長石、斜長石、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，在適當條件下沉積下來，經(jīng)膠結(jié)和成巖作用而形成的。 ？ 巖石力學與工程 【科學出版社 蔡美峰主編】習題與思考題及解答 ？對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)出壓應力，隨著位置向圓盤中心移動，X 向壓應力變小并出現(xiàn)拉應力，并逐漸均勻化，在 Y 向上，隨著位置向圓盤中央靠近，壓應力逐漸減小并均勻化，但始終是處于壓的狀態(tài)，又因為巖石抗拉強度低，故圓盤試件在中央沿直徑發(fā)生劈裂破壞。若 A＞ B，說明巖石破壞后尚余一部分能量，這部分能量突然釋放就會產(chǎn)生巖爆，若 A＜ B，則說明應變能在破壞過程中全部消耗掉，因而不會產(chǎn)生巖爆。 ？如何根據(jù)實驗結(jié)果繪制莫爾強度包絡線？ 答：莫爾強度理論認為材料在單向壓縮、拉伸、純剪切時所得到的在各種應力狀態(tài)下的極限應力圓具有一條公共包絡線，這條包絡線與每個極限應力圓相切，能夠反映材料內(nèi) 部各點受外荷載作用時材料破壞的性質(zhì)，這條包絡線就叫做莫爾包絡線。 。 （ 4）破裂后階段（ D點以后）：巖塊承載力達到峰值強度后，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 巖石力學與工程 【科學出版社 蔡美峰主編】習題與思考題及解答 循環(huán)次數(shù)增多，塑性滯回環(huán)面積擴大，卸載曲線斜率增加表明卸載應 力下的巖石材料彈性有所增強，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，當循環(huán)加、卸載到一定程度時，試件發(fā)生破壞。 ？簡述巖石擴容的發(fā)生過程。 答：巖石的全部或部分物理、力學性質(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相互正交的彈性對稱面，在各個面兩邊對稱方向上彈性相同，但在這個彈性主向上彈性并不相同 ，這種物體稱為正交各向異性體；其應力應變對應關(guān)系表示為： 巖石力學與工程 【科學出版社 蔡美峰主編】習題與思考題及解答 物體內(nèi)部某一面的各個方向彈性性質(zhì)相同，這個面稱為各向同性面，垂直該面方向的力學性質(zhì)不同，具有這樣性質(zhì)的物體稱為橫觀各向異性體，其應力 應變關(guān)系表示為：（需校驗） ？如何影響的？ 答：主要影響因素有：水、溫度、加載速率、圍壓、風化程度等。對賦存在一定地應力環(huán)境中的巖體來說，地應力對巖體形成的圍壓越大，其承載能力越大。地應力可以使不連續(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 強度低于原巖強度。 （ 5）續(xù)斷結(jié)構(gòu)巖體：結(jié)構(gòu)面不連續(xù)，對巖體切而不斷。 ，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)面的力學性質(zhì)的尺寸效應體現(xiàn)在哪幾個方面？ 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力呈減少趨勢； （ 2）隨著結(jié)構(gòu)面尺寸的增大。 ？ 答：當結(jié)構(gòu)面受力狀態(tài)處于其莫爾強度包絡線之上或以上，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)落在其莫爾強度包絡線之下，則巖體不沿該結(jié) 構(gòu)面發(fā)生破壞。 答： HeokBrown經(jīng)驗方程表述如下： 式中 σ σ3分別為為破壞時巖體的最大主應力何最小主應力， σc為巖塊的單軸抗壓強度， 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度，分別表述為： σmc= σc和 σmc=2c(m－ c（剪應力表現(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：（ 1）土體滲透性取決于巖性，土體顆粒越細，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（ 4）土體滲流符合達西滲流定律。 前者減小巖土體的有效應力而減低巖土體的強度，在裂隙巖體中的空隙靜水壓力可使裂隙產(chǎn)生擴容變形；后者對巖土體產(chǎn)生切向的推力以降低巖土體的抗剪