【正文】 限顯著增加；(4)隨著圍壓(σ 2= σ 3) 的增大，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線形態(tài)發(fā)生明顯的改變，巖石的性質(zhì)發(fā)生了變化，由彈脆性彈塑性應(yīng)變硬化。？試?yán)L圖加以說(shuō)明。全應(yīng)力應(yīng)變曲線可分為四個(gè)階段：（1）孔隙裂隙壓密階段(OA)：巖石試件中的孔隙裂隙被壓密，形成早期的非線形變形，σ ε 曲線呈上凹型。該點(diǎn)相應(yīng)的應(yīng)力為屈服應(yīng)力。等荷載循環(huán)加載、卸載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，如圖129 所示。課后答案網(wǎng) 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：完全彈性體：循環(huán)加載時(shí)的σ ε 關(guān)系為曲線。彈性體巖石：加載路徑與卸載路徑不同，但反復(fù)加載與卸載時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系總是服從此環(huán)路的規(guī)律。巖石體積幾乎不變。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)面兩邊的對(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。2） 潤(rùn)滑作用：由可溶鹽、膠體礦物連接的巖石，當(dāng)有水入侵時(shí)，可溶鹽溶解，膠體水解，導(dǎo)致礦物顆粒間連接力減弱，摩擦力減低，從而降低巖石的強(qiáng)度。(2) 溫度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響：如圖139 所示。(4) 圍壓對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響：巖石在三軸壓縮條件下，巖石的強(qiáng)度和彈性極限都有顯著增加。(2)地應(yīng)力影響巖體的變形和破壞機(jī)制。3． 巖體結(jié)構(gòu)劃分的主要依據(jù)是什么？答：巖體結(jié)構(gòu)單元有結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩種基本要素。后生愈合作用有兩種：其一為壓力愈合， 其二為膠結(jié)愈合。軟弱結(jié)構(gòu)面主要為層間錯(cuò)動(dòng)面結(jié)構(gòu)體多數(shù)為組合板狀結(jié)構(gòu)體。(6)散體結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征(a)碎屑狀散體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)面:無(wú)序分布，結(jié)構(gòu)面中有軟弱的，也有堅(jiān)硬的。因此，巖體結(jié)構(gòu)是相對(duì)的，而在確定的地質(zhì)條件和工程尺寸條件下，工程巖體結(jié)構(gòu)才是唯一確定的。此生結(jié)構(gòu)面：在外力作用下（風(fēng)化、地下水、卸載、爆破等）形成的各種界面。Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面：一般延展性較差，無(wú)明顯的寬度的結(jié)構(gòu)面，延伸數(shù)米。（2） 結(jié)構(gòu)面形態(tài)：決定結(jié)構(gòu)面抗滑力的大小。巖體裂隙度K：指沿取樣線方 向單位長(zhǎng)度上的節(jié)理數(shù)量。此外，還體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）隨著結(jié)構(gòu)面尺寸的增大，達(dá)到峰值強(qiáng)度時(shí)的位移量增大；（2）試塊尺寸增加， 剪切破壞形式由脆性破壞向延伸破壞轉(zhuǎn)化；（3）尺寸增加，峰值剪脹角減小，結(jié)構(gòu)面粗糙度減小，尺寸效應(yīng)也減小。結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度為：f b bs fs s(1 ) sin 22 ( ) 31 3 + = +tg ctgC tgjj j巖體強(qiáng)度為：ffsffs1 sin2 cos1 sin1 sin1 3 ++=C？答：當(dāng)巖體內(nèi)有多組結(jié)構(gòu)面時(shí)，則巖體強(qiáng)度受加載方向與多個(gè)結(jié)構(gòu)面的控制，根據(jù)每組結(jié)構(gòu)面與加載方向夾角，分別求出各結(jié)構(gòu)面單獨(dú)存在時(shí)，在最大主應(yīng)力σ 1 作用下的巖體強(qiáng)度，然后，取出各組結(jié)構(gòu)面單獨(dú)存在時(shí)巖體強(qiáng)度的最小值為多結(jié)構(gòu)面的巖體強(qiáng)度值。特點(diǎn)：(a)土體滲透性大小取決于巖性，土體中顆粒愈細(xì)，滲透性愈差；課后答案網(wǎng) 7(b)土體可看作多孔連續(xù)介質(zhì)；(c)土體的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）；(d)土體滲流符合達(dá)西滲流定律。(1)巖體的物理作用：(a)潤(rùn)滑作用：在裂隙面上，水使裂隙面之間的摩擦系數(shù)減小。(b)溶解作用和溶蝕作用：大氣降雨中的酸性物質(zhì)在地下水中對(duì)巖石中的石灰?guī)r、白云巖、石膏等產(chǎn)生溶蝕作用，使巖體產(chǎn)生裂隙和溶洞，增加了巖體的滲透性能。(e)氧化還原作用：巖土體與氧氣作用發(fā)生氧化反應(yīng)，巖土體的礦物組成發(fā)生改變，地下水的化學(xué)組成也發(fā)生改變（如硫化鐵氧化后生成氧化鐵和硫酸），從而影響巖土體的力學(xué)性質(zhì)。？答：為了在工程設(shè)計(jì)與施工中能區(qū)分巖體質(zhì)量的好壞和表現(xiàn)在穩(wěn)定性上的差別，需要對(duì)巖體做出合理分類，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)經(jīng)濟(jì)效益的依據(jù)之一，也是巖石力學(xué)與工程應(yīng)用方面的基礎(chǔ)性工作。第三章 地應(yīng)力及測(cè)量習(xí)題和思考題1． 簡(jiǎn)述地應(yīng)力測(cè)量的重要性?？刂颇骋还こ虆^(qū)域地應(yīng)力狀態(tài)的主要因素是構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和重力應(yīng)力場(chǎng)。4）、巖漿入侵引起的應(yīng)力場(chǎng)。答：地應(yīng)力分布的一些基本規(guī)律：(1)地應(yīng)力是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的應(yīng)力場(chǎng)，它是時(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的重量(3)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)力的比值隨深度的增加而減小，σ h，average =(σ h,max +σ h,min )/2100/H + =σ h，average /σ v =1500/H +(5)最大水平應(yīng)力與最小水平應(yīng)力也隨深度呈線形增長(zhǎng)關(guān)系；σ h，max = +4． 地應(yīng)力測(cè)量方法分哪幾類？它們的主要區(qū)別在哪里？每類包括那些主要測(cè)量技術(shù)？答：依據(jù)測(cè)量基本原理的不同，可將測(cè)量方法分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量發(fā)兩大類。其中套孔應(yīng)力解除法是目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的一種方法。當(dāng)θ =0 時(shí)，σ θ 取最小值，σ θ =3σ 2σ 1課后答案網(wǎng) 9在孔內(nèi)加入壓力Pi,當(dāng)Pi超過(guò)孔壁處的最小壓應(yīng)力和巖體的抗拉強(qiáng)度之和時(shí)，孔壁就會(huì)破裂，此時(shí)，在θ =0的方向，即σ 1軸的方向會(huì)產(chǎn)生裂隙，即：Pi=3σ 2σ 1+T (3)如果繼續(xù)加壓，直到裂隙深度達(dá)到3 倍孔徑時(shí)，此時(shí)已接近原巖應(yīng)力狀態(tài)，停止加壓，保持壓力恒定，將該恒定壓力記為Ps,則由圖37 可見，Ps 與σ 2相平衡，即Ps =σ 2 （4）只要測(cè)量出巖體的抗拉強(qiáng)度T 和記錄的Pi 和Ps 就可由（3），（4）式求出σ 1 和σ 2。6． 簡(jiǎn)述水壓致裂法的主要測(cè)量步驟。7． 對(duì)水壓致裂法的主要優(yōu)缺點(diǎn)做出評(píng)價(jià)。答：測(cè)試原理：材料在受壓后，其內(nèi)部?jī)?chǔ)存的應(yīng)變能快速釋放產(chǎn)生彈性波，發(fā)生聲響，稱為聲發(fā)射。9． 簡(jiǎn)述套孔應(yīng)力解除法的基本測(cè)量原理和主要測(cè)試步驟。套孔應(yīng)力解除法又分為：孔徑變形法、孔底應(yīng)變法、孔壁應(yīng)變法、空心包體應(yīng)變法和實(shí)心包體應(yīng)變法五種。11． 如何使用USBM 孔徑變形計(jì)測(cè)量一點(diǎn)的三維地應(yīng)力狀態(tài)？請(qǐng)列出完整的計(jì)算過(guò)程。答：CSIR 門塞式孔底應(yīng)變計(jì)的主體是一個(gè)橡膠質(zhì)的圓柱體，其端部粘貼著三支電阻應(yīng)變片，互相間隔450，組成一個(gè)直角應(yīng)變花。優(yōu)點(diǎn)：它不需要很長(zhǎng)的套孔巖芯，因而有可能在較為破碎的巖石條件下使用。通過(guò)應(yīng)力解除測(cè)量鉆孔表面的應(yīng)變即可求得鉆孔表面的應(yīng)力并進(jìn)而精確計(jì)算出原巖應(yīng)力狀態(tài)。如果膠結(jié)質(zhì)量不好，應(yīng)變計(jì)將不可能可靠工作，同時(shí)防水問(wèn)題也很難解決。答：空心包體應(yīng)變計(jì)(CSIRO)的測(cè)量基本原理是在孔壁應(yīng)變計(jì)(CSIR)測(cè)量原理的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了某些改進(jìn)，將三組應(yīng)變片鑲嵌在環(huán)氧樹脂制成的空心圓筒進(jìn)行測(cè)量。一個(gè)鉆孔就可以測(cè)量一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。+ = 0182。Xx yx yxs t+ = 0182。Yy xy xy s t第二組:平面問(wèn)題的幾何方程，它考慮物體受理后的幾何尺寸改變關(guān)系，即位移與應(yīng)變的關(guān)系。182。182。？巖石的破壞一般有幾種類型？巖石的強(qiáng)度是巖石抵抗外力破壞的能力。如果體力為常量，其應(yīng)力分布是否與應(yīng)力狀態(tài)和材料性質(zhì)無(wú)關(guān)。 209。182。=js ，22x y 182。= jt2邊界條件式x =σ x cos(N, x) +τ yxcos(N, y)y =σ y cos(N, y) +τ xycos(N, x)，已知一點(diǎn)M 處的應(yīng)力分量σ x,σ y, τ xy =τ yx，如圖45。為σ ，τqs s s ss cos 22 2x y x y ++=τ xyτ yxτ xyτ yxσ １τσ ｘσ ｙσ ｙσ ｘθ課后答案網(wǎng) 13qs st sin 22x y =：（1）單向拉伸；（2）純剪切；（3）單向壓縮；（4）雙向壓縮，（5）雙向拉伸。 分別為：139。 1 3 1 3 0 cos 2 902 2ss s s ss 180。 s s s +s=+，使之無(wú)法產(chǎn)生橫向應(yīng)變，（1）試?yán)貌此捅却_定水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比，（2） 時(shí)，試計(jì)算上述的應(yīng)力比；（3）試確定各向同性彈性巖石的（σ x+σ y+σ z）與體積變化之間的關(guān)系。松弛：當(dāng)應(yīng)變不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間的增加而減小的現(xiàn)象。課后答案網(wǎng) 15這是典型的蠕變曲線。？答：巖石在不同的應(yīng)力作用下，巖石變形與時(shí)間的關(guān)系各不相同。其流變方程主要有蠕變方程、松弛方程、彈性后效方程。開爾文體特點(diǎn)：屬于穩(wěn)定蠕變，有彈性后效，沒有松弛。長(zhǎng)期強(qiáng)度與瞬時(shí)強(qiáng)度之比： 0 s s 165。提出強(qiáng)度準(zhǔn)則是為了更好地了解巖石在何種應(yīng)力條件下發(fā)生破壞，從而避免該種應(yīng)力狀態(tài)的發(fā)生保護(hù)巖石，或促使該種應(yīng)力狀態(tài)的發(fā)生破壞巖石，達(dá)到其工程目的。實(shí)質(zhì)：巖石到達(dá)極限狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)平面上的剪應(yīng)力達(dá)到一個(gè)取決于正應(yīng)力與材料性質(zhì)的最大值，即σ =f(τ )。格里菲斯（Griffith）理論：在脆性材料中，其材料斷裂的起因是分布在材料中的微小裂紋尖端有拉應(yīng)力（這種裂紋稱為Grifith 裂紋）所致。 =σ tgυ + C ,其中C=40Mpa, υ =300, 試求在側(cè)壓為σ ３＝２０Mpa，的條件下，巖石的極限抗壓強(qiáng)度。 ++= (Mpa)0 0 0 45 15 604 2= + = + =p fq， 時(shí)，即發(fā)生破壞，破壞面與最大主應(yīng)力面的夾角為600。180。tg +=(Mpa)(3) 已知 0 604 2= + =p fq 得巖石內(nèi)摩擦角0 f = 30(4) 破壞面為0 604 2= + =p fq所以, qs s s ss cos 22 21 3 1 3 ++== 0 cos 2 602 02 0180。答: 已知MPa c s = , 3 s = 時(shí), 1 s =Mohr 應(yīng)力圓:ffs1 sin2 cos180。由4 2p fq = +0 ) 334= 2180。180。答：已知R = 3m重力應(yīng)力：P rH 2500 400 100kg/m 10MPa 2 = = 180。（66）式求吉爾西解。3．分析邊坡失穩(wěn)與破壞的基本類型及其力學(xué)成因。崩塌一般以邊坡表面的破壞現(xiàn)象體現(xiàn)。常發(fā)生在由軟弱夾層或裂隙的坡面。（4） 巖塊流動(dòng)：常發(fā)生在均質(zhì)硬巖中，巖石在達(dá)到其峰值強(qiáng)度時(shí)，巖體發(fā)生破壞。答：主要因素：1）不連續(xù)面在邊坡破壞中的作用：2）改變斜坡外形，引起坡體應(yīng)力分布的變化3）改變斜坡巖體的力學(xué)性質(zhì)，使坡體強(qiáng)度發(fā)生變化4）斜坡直接受到各種力的作用。8．邊坡坍塌為何有不同的模式？它們能預(yù)測(cè)嗎？答：邊坡坍塌的模式主要是受到邊坡的受力情況不同和邊坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生不同的破壞模式，其破壞模式可以根據(jù)節(jié)理裂隙或巖土性質(zhì)及外力所用條件進(jìn)行預(yù)測(cè)。3）建筑物裂縫簡(jiǎn)易觀測(cè)法。1有哪些可供選擇的方案可以用來(lái)處理病坡？應(yīng)如何篩選這些方案，并作出最終的方案抉擇？答：滑坡的整治：預(yù)防為主，治理為輔。d. 擋：抗滑支擋，在滑坡舌部或中前部修筑各種抗滑擋墻，在滑坡體其他不同部位修筑各種多級(jí)擋墻，e. 減：減重反壓，把滑坡體上部主滑和牽引地段的土石方挖去，填在滑坡下部的抗滑地段，反壓阻滑。因此，圍巖性態(tài)及其變化狀態(tài)對(duì)支護(hù)的作用有重要