【正文】 壓強等變質(zhì)因素復(fù)雜，其力學(xué)性質(zhì)差別很大，不能一概而論。 應(yīng)變曲線預(yù)測巖石的巖爆、流變和反復(fù)加、卸載作用下的破壞？ 答：（ 1）如下圖示全應(yīng)力應(yīng)變曲線： 左半部 A的面積代表，達到峰值強度時，積累在試件內(nèi)部的應(yīng)變能，右半部 B代表試件從破裂到破壞所消耗的能量。 ？試繪圖加以說明？ 答：如圖角模壓剪試驗受力示意圖： 上圖說明，剪切面上可分解為沿剪切面的剪應(yīng)力 T=Psina/A和垂直于剪切面的正應(yīng)力 N=Pcosa/A，上圖示試驗表明，剪切面得正應(yīng)力越大，試件被剪切破壞前的剪應(yīng)力也越大，因為剪切破壞前一定要克服摩擦力 f和剪切面得粘結(jié)力（內(nèi)聚力） c，又 f=μN，故 T=μN+c，及正應(yīng)力越大，摩擦力越大，巖石發(fā)生剪切破壞所需的剪應(yīng)力也越大，說明抗剪強度越強。 （ 2）彈塑性巖石等荷循環(huán)加、卸載荷：如果卸載點未超過屈服點，其受力處于彈性狀態(tài)與 （ 1）同論；若卸載點超過屈服點，在加載過程中發(fā)生塑性形變，每次加、卸載都形成滯回環(huán)，這些滯回環(huán)隨著加、卸次數(shù)增加而愈來愈窄，并且彼此越來越近，巖石愈來愈接近彈性變 形，一直到某次變形沒有塑性變形為止，當循環(huán)應(yīng)力峰值小于臨界應(yīng)力 σ1時，循環(huán)次數(shù)及時很多也不會導(dǎo)致試件破壞，而超臨界應(yīng)力巖 σ1石將在某次循環(huán)中發(fā)生破壞。 ？什么是正交各向異性？什么是橫觀各向同性？寫出正交各向異性和橫觀各向同性的巖石應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系式。 （ 3）地應(yīng)力影響巖體中應(yīng)力的傳播法則。 （ 4）碎裂結(jié)構(gòu)巖體：切割巖體的結(jié)構(gòu)面主要是原生結(jié)構(gòu)面及構(gòu) 造結(jié)構(gòu)面，分塊狀碎裂結(jié)構(gòu)及層狀碎裂結(jié)構(gòu)兩種，前者結(jié)構(gòu)體塊度大，厚度均勻，后者塊度小。 答：（ 1）結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀： （ 2）結(jié)構(gòu)面形態(tài)： （ 2）結(jié)構(gòu)面延展尺度： （ 3）結(jié)構(gòu)面密集程度： 、法向變形與結(jié)構(gòu)面的哪些因素有關(guān)？ 答：結(jié)構(gòu)面剪切變形與巖石強度、結(jié)構(gòu)面粗糙度和法向力有關(guān)；結(jié)構(gòu)面法向變形 與巖石本身的力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面粗糙度、結(jié)構(gòu)面受載歷史等因素有關(guān)。 HeokBrown巖體強度估算方法。 11σ 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 第三章地應(yīng)力及其測量 。直接測量法是由儀器直接測量和記錄各種應(yīng)力量；間接測量法借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，測量和記錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的物理量的變化，以此通過有關(guān)公式計算巖體中的應(yīng)力值。 。 主要測量步驟有：（ 1）從巖開挖體表面（巷道、隧道、硐室及其它開挖體等）向巖體內(nèi)部打大孔。 USBM 孔徑變形計測量一點的三維地應(yīng)力狀態(tài)？請列出完整的計算過程。 答：以無限體中的鉆孔受到遠處無窮遠的三維應(yīng) 力場（ σx、 σy、 σz、 τxy、 τyz、τzx）作用，形成孔邊圍巖應(yīng)力分布（ σr、 σθ、 σz’ 、 τrθ、 τθz、 τrz），二者有一一對應(yīng)關(guān)系，孔壁應(yīng)變計采用 3 組 12 只電阻應(yīng)變片組成的應(yīng)變花，每組應(yīng)變花中各應(yīng)變片間隔 45176。 ？ 答：實心應(yīng)變計采用彈性材料環(huán)氧樹脂，其剛度遠遠小于巖芯剛度，不影響應(yīng)力解除過程中，巖芯的變形，因而是測量應(yīng)變，通過彈性理論知識計算應(yīng)力；剛性包體則采用剛度較巖芯剛度高的材料，使巖芯在應(yīng)力解除過 程中，不發(fā)生形變，因而是直接測量應(yīng)力。巖石破壞的形式主要由斷裂破壞（應(yīng)力達到強度極限）和流動破壞 (應(yīng)力達到屈服極限 )。 ，使之無法生產(chǎn)橫向應(yīng)變，（ 1）試利用泊松比確定水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比；（ 2）當泊松比是 和 時，試計算上述的應(yīng)力比值； （ 3）試確定各向同性彈性巖石的（ σx+σy+σz）與體積變化之間的關(guān)系。 ？ 答：巖石在不同的 應(yīng)力作用下，巖石變形與時間的關(guān)系各不相同。 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 其中圣維南（ ）體：理想彈塑性體，無蠕變、無松弛，無彈性后效； 馬克斯威爾（ Maxwell）體：彈粘性體，有瞬時變 形，有等速蠕變，有松弛，無彈性后效，有殘余變形。 ： τ=σtanυ+c，其中 c=40MPa， υ=30176。m179。 答：對于深埋圓巷，受對稱荷載 p0的圍壓，視為彈性體，由下述方程及條件： dσrσr （平衡方程） drr2 （幾何方程） （本構(gòu)方程－平面應(yīng)變） r=R0， σr=0 ； r→ 無窮， σr=p0 (邊界條件 ) 上訴條件解得： 1a21a2 上述 σr， σθ及為軸對稱圍壓 P0條件下的應(yīng)力解，考慮在圍壓豎向 P0，水平 λP0條件下，做如下分解： p0=p+p’ λp0= p－ p’ 分為兩部分第一部分 p 和第二部分 p’ ，第一部分解答如上 σr， σθ，對第二部分解答，分別代入邊界條件 : (邊界條件 ) 外邊界： r→ 無窮 σr=－ p’ cos2θ τrθ= p’ sin2θ 用同樣方法解得應(yīng)力解為： 1a2a4 1a4 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 1R02R04 － 從而得總應(yīng)力解（基爾希解推廣）： 1a21a2a4 1a21a4 1R02R04 － 當 ， 時， ， ， τrθ=0； 當 ， 時， ， － P0， τrθ=0； 180， 時， ， ， τrθ=0； 33 1當 ， 時， ， ， τrθ=0； 3當 －莫爾強度曲線上畫出軸對稱圓巷彈塑性應(yīng)力問題的幾個不同位置的應(yīng)力圓圖：巷道周邊、塑性區(qū)中任一點、彈性塑性面、彈性區(qū)一點、原巖區(qū)一點。 答：向圍巖內(nèi)部打孔安裝多點位移計（穿過圍巖松動圈），測量圍巖內(nèi)部的移動情況，通過觀察多點位移計是否測出圍巖有整體性移動結(jié)合收斂變形計測量數(shù)值可以判斷收斂位移是否是絕對位移，若未測出巖石內(nèi) 部發(fā)生移動變形，則收斂計測出結(jié)果及是絕對位移，反之則是收斂位移。 （ 2）滑坡：是指巖體在自重力作用下，沿坡內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的整體滑動。而使巖體全面崩塌的情況。 ？它們能預(yù)測嗎？ 答：邊坡坍塌的模式不同主要因為不同邊坡其賦存環(huán)境、受力情況、邊坡巖體結(jié)構(gòu)和邊坡巖體力學(xué)性質(zhì)不同，其破壞模式可以根據(jù)節(jié)理裂隙或巖土性質(zhì)及外力作用條件進行粗略預(yù)測。 整治措施： （ 1）消除或減小地表水或地下水的作用； （ 2）恢復(fù)山體平衡條件； （ 3）改善滑動帶或滑動體土壤性質(zhì)。基礎(chǔ)寬度 b=、埋深 d=，試求該巖基承載力的標準值 fk和設(shè)計值 f。－20+Psin40176。 粘土粉質(zhì)粘土 巖層 答： ？哪一類地基的變形最不利，為什么？ 答： 理措施有哪些？各種工程處理方式有哪些技術(shù)要點？ 答： ？ 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 答： ？請列舉之。 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擋墻， 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。 ？如何才能作出預(yù)報？ 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 答：可能。 。 ：塊體沿著平面滑移。 答：對露天礦山、鐵路、公路、水利等國民經(jīng)濟基礎(chǔ)建設(shè)在生產(chǎn)效益、安全效益、經(jīng)濟效益等方面有直接影響。 答：分析如下 （ 1） p1=0時 巷道周邊： r=R0時 σr=0， σθ=σc 塑性區(qū)一點： R0≤r＜ Rp 時， 彈、塑性區(qū)一點 ：令上述公式 r=RP即得 彈性區(qū)一點： Rp ＜ r ＜ r→∞ 時， 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 － 原巖區(qū)一點： r→∞ 時 ,上述公式知 (2)p1=p時 巷道周邊： r=R0時 σr=p1， σθ=p1 塑性區(qū)一點： R0＜ r＜ Rp 時， 彈 、 塑 性 區(qū) 一 點 ： 令 上 述 公 式 r=RP 即得 彈性區(qū)一點： Rp ＜ r ＜ r→∞ 時， 原 巖 區(qū) 一 點 ： r→∞ 時 , 上 述 公 式 知 6 圖，試用你掌握的所有辦法，確定其頂板、側(cè)幫壓力，并進行比較。求彈性應(yīng)力分布情況，并指出最大應(yīng)力及確定 σθ=、 。并求出破壞面的方位。 ？為什么要提出強度準則？ 答：強度準則又稱為破壞判據(jù)，是表示巖石在極限應(yīng)力狀態(tài)下（破壞條件）的應(yīng)力狀態(tài)和巖石強度參數(shù)之間的關(guān)系。 當作用在巖石上的應(yīng)力超過某一值時，巖石的變形速率隨著時間的增加而增加，最后導(dǎo)致巖石的破壞，這種蠕變稱為不穩(wěn)定蠕變。如果明膠的密度為 γ，至任一點的深度是 z，泊松比是 υ，試計算明膠板在任一點的水平應(yīng)力。兩類本構(gòu)方程都是由胡克定理推到而來，只要將應(yīng)力問題中彈性模量 E換成 E/（ 1－ υ2）， υ換成 υ/（ 1－ υ）就可得到平面應(yīng)變問題。 答：地應(yīng)力測量過程中多數(shù)應(yīng)變計和形變計都是采用電阻應(yīng)變片采集測量量數(shù)據(jù)，電阻應(yīng)變片是基于電阻應(yīng)變片長度變化引起電阻變化這一原理，在實際使用過程中，電阻變化受溫度影響明顯，這就會導(dǎo)致電阻變化，造成虛假的輸出結(jié)果，影響輸出電壓，使結(jié)果偏離真實。 。 CSIR 門塞孔式孔底應(yīng)變計的基本工作原理并對其主要優(yōu)缺點作出評價?？讖揭话?1638mm，孔深為孔徑的 10倍左右，并清洗小孔。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用于完整的脆性巖石中。 。 ？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(yīng)力、地心引力、地球旋轉(zhuǎn)、巖漿侵入和地殼非均勻擴容等。 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(dǎo)水、微裂隙和巖石空隙儲水為其特點（ 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 巖體中滲流符合達西滲流定律（ 7）巖體滲流受應(yīng)力場影響明顯（ 8）復(fù)雜裂隙系統(tǒng)滲流，在裂隙交叉處具有 “偏流效應(yīng) ”。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??；（ 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 。 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。 水對巖石力學(xué)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(xué)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