【正文】 ？答: 巖石力學(xué)彈性平面問題的基本方程有三組共8 個方程:第一組: 平衡微分方程，它考慮微元體的力學(xué)平衡。17． 實(shí)心包體應(yīng)變計(jì)與剛性包體應(yīng)力計(jì)的主要區(qū)別是什么？答：實(shí)心包體應(yīng)變計(jì)是測量巖體的應(yīng)變，然后根據(jù)彈性理論計(jì)算原巖應(yīng)力。答：空心包體應(yīng)變計(jì)(CSIRO)的測量基本原理是在孔壁應(yīng)變計(jì)(CSIR)測量原理的基礎(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)行測量?；驹硎牵涸谌S應(yīng)力場作用下，一個無限體中的鉆孔表面及其周圍的應(yīng)力分布狀態(tài)可以由現(xiàn)代彈性理論給出精確解。15． 簡述空心包體應(yīng)變計(jì)的基本工作原理?？妆趹?yīng)變計(jì)測量原理：在三維應(yīng)力場作用下，一個無限體中的鉆孔表面及其周圍的應(yīng)力分布狀態(tài)可以由現(xiàn)代彈性理論給出精確解。缺點(diǎn)是三組應(yīng)變花直接粘貼在孔壁上，而應(yīng)變花和孔壁之間接觸面小，若孔壁有裂隙缺陷，則很難保證膠結(jié)質(zhì)量。14． 對 CSIR 孔壁應(yīng)變計(jì)的主要優(yōu)缺點(diǎn)做出評價(jià)，并說明為什么使用CSIR 孔壁應(yīng)變計(jì)通過一孔的測量就能確定一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。答：孔壁應(yīng)變計(jì)測量原理：在三維應(yīng)力場作用下，一個無限體中的鉆孔表面及其周圍的應(yīng)力分布狀態(tài)可以由現(xiàn)代彈性理論給出精確解。缺點(diǎn)：孔底平面的應(yīng)力狀態(tài)和周圍原巖應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系還沒有理論解，只能通過實(shí)驗(yàn)或數(shù)值分析方法來求得。再根據(jù)公式計(jì)算原巖應(yīng)力。CSIR 門塞式孔底應(yīng)變計(jì)測量的基本原理：將電阻應(yīng)變片粘貼在一個磨平的孔底，然后使用延伸鉆孔的辦法，使粘貼應(yīng)變片的巖石實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除。12． 簡述 CSIR 門塞式孔底應(yīng)變計(jì)的基本工作原理并對其主要優(yōu)缺點(diǎn)做出評價(jià)。答：孔徑變形測量應(yīng)力計(jì)算原理：由應(yīng)力解除過程中測得的孔徑變形計(jì)算原巖應(yīng)力場涉及到下列基本公式：1)三維應(yīng)力場的旋轉(zhuǎn)公式：σ x/ =σ xl12 +σ ym12 +σ zn12 +2τ xyl1m1+2τ yzm1n1++2τ zxn1l1 (318)σ y/ =σ xl22 +σ ym22 +σ zn22 +2τ xyl2m2+2τ yzm2n2++2τ zxn2l2 (319)σ z/ =σ xl32 +σ ym32 +σ zn32 +2τ xyl3m3+2τ yzm3n3++2τ zxn3l3 (320)τ xy/=σ xl1l2 +σ ym1m2+σ zn1n2 +τ xy(l1m2+l2m1)+ τ yz(m1n2+m2n1) +τ zx(n1l2+n2l1) (321)τ yz/=σ xl2l3 +σ ym2m3+σ zn2n3 +τ xy(l2m3+l3m2)+ τ yz(m2n3+m3n2) +τ zx(n2l3+n3l2) (322)τ zx/=σ xl3l1 +σ ym3m1+σ zn3n1 +τ xy(l3m1+l1m3)+ τ yz(m3n1+m1n3) +τ zx(n3l1+n1l3) (323)式中，l1,l2,l3——分別為x/,y/,z/軸與x 軸之間的方向余弦；m1,m2,m3——分別為x/,y/,z/軸與y 軸之間的方向余弦；n1,n2,n3——分別為x/,y/,z/軸與z 軸之間的方向余弦；2)孔徑變形和三維應(yīng)力分量之間的關(guān)系式：設(shè)在三維無限體中有一鉆孔，鉆孔局部坐標(biāo)系為ox/y/z/, 鉆孔軸線和z/軸相平行，那么，孔徑變形U 和局部坐標(biāo)系下的三維應(yīng)力分量之間的關(guān)系為（參見圖321）：U/=σ x/f1+ σ y/f2 +σ z/f3 +τ x/y/f4 (324)f1=d[(1+2cos2θ )(1μ 2)+dμ 2]/E (325)f2=d[(12cos2θ )(1μ 2)+dμ 2]/E (326)f3=dμ /E (327)f4=4d(1μ 2)sin2θ (328)式中：d——鉆孔直徑；θ ——為孔徑方向與x/之間的夾角，從x/軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到孔徑方向?yàn)檎?；E, μ ——分別為巖石的彈性模量和泊送比。測試原理：通過測量應(yīng)力解除過程中鉆孔直徑的變化而計(jì)算出垂直于鉆孔軸線的平面內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，并通過三個互不平行鉆孔的測量確定一點(diǎn)的三軸應(yīng)課后答案網(wǎng) 10力狀態(tài)。10． 簡述 USBM 孔徑變形計(jì)的基本工作原理。操作步驟：(a)從巖體表面向巖體內(nèi)打大鉆孔，直徑一般為130~150mm，(b)從大鉆孔內(nèi)再打小鉆孔，直徑一般為36~38mm，(c)在小孔中央安裝探頭，(d)再用大鉆頭打大孔，解除探頭上的壓應(yīng)力，記錄巖體的變形值，(e)取出巖芯，測量巖芯的E，μ 等物理力學(xué)參數(shù)，(f)根據(jù)理論公式計(jì)算原巖應(yīng)力值。答：全應(yīng)力解除法（套孔應(yīng)力解除法）全應(yīng)力解除法即是測點(diǎn)巖體完全脫離地應(yīng)力的作用，測量其變形值，再根據(jù)巖體的物理力學(xué)性質(zhì)計(jì)算其原巖應(yīng)力。對巖石試件作室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，即可測出該巖體以前縮手的最大應(yīng)力。當(dāng)材料中的應(yīng)力超過其最大應(yīng)力值后，則大量產(chǎn)生聲發(fā)射，這一現(xiàn)象稱為凱澤效應(yīng)。8． 簡述聲發(fā)射的主要測量原理。答：水力致裂法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(a)能測量深部應(yīng)力（已知最深為5000 米）。(d)將封隔器卸壓，從孔中取出，(e)用攝象機(jī)記錄孔內(nèi)的水壓致裂裂隙，天然節(jié)理、裂隙的位置、方向和大小。答：(1)測量步驟(a)打鉆孔到準(zhǔn)備測量應(yīng)力的部位；并將鉆孔中待加壓段用封隔器密封起來；(b)向隔離段注入高壓水，記錄孔裂開時(shí)的壓力值Pi,繼續(xù)加壓，直到裂隙擴(kuò)張到孔徑的3 倍，關(guān)閉高壓水系統(tǒng)，保持水壓恒定，此時(shí)的應(yīng)力為關(guān)閉應(yīng)力，記為Ps ，最后卸壓，使裂隙閉合，此時(shí)孔內(nèi)壓力為P0 。在初始裂隙產(chǎn)生后，將水壓卸除，使裂隙閉合，然后再重新向封隔段加壓，使裂隙重新打開，記錄裂隙重新開時(shí)的壓力Pr,則有：Pr=3σ 2σ 1 P0 (6)由（5）和（6）式，可求出σ 1和σ 2。這樣就可得出σ 1 和σ 2的大小和方向。cos2θ (1)σ r=0 (2)σ θ ——鉆孔周邊的切向應(yīng)力；σ r——鉆孔周邊的徑向應(yīng)力；θ ——周邊一點(diǎn)與σ 1軸的夾角。5． 簡述水壓致裂法的基本原理。包括：套孔應(yīng)力解除法和其他的應(yīng)力應(yīng)變解除法以及地球物理方法等。直接測量法是由測量儀器直接測量和記錄各種應(yīng)力量，包括：扁千斤頂法、水力致裂法、剛性包體應(yīng)力計(jì)法和聲發(fā)射法。地應(yīng)力的上述分布規(guī)律還會受到地形、地表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度、地下水等因素的影響。H (Mpa)σ h，min = +3． 簡述地殼淺部地應(yīng)力分布的基本規(guī)律。5）、地溫梯度引起的應(yīng)力場。3）、由地心引力引起的應(yīng)力場。1）、大陸板塊邊界受壓引起的應(yīng)力場。地應(yīng)力主要與地球的各種動力運(yùn)動過程有關(guān)，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)、巖漿入侵和地殼非均勻擴(kuò)容等。答：地應(yīng)力測量的重要性：(1)應(yīng)力測量為各種巖體工程進(jìn)行科學(xué)合理的開挖設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)；(2)地應(yīng)力狀態(tài)對地震預(yù)報(bào)、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價(jià)、油田油井的穩(wěn)定性、核廢料儲存、巖爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球動力學(xué)的研究也有重要的意義。F——節(jié)理方向修正分（最低－60，見表217b）巴頓巖體質(zhì)量（Q）分類課后答案網(wǎng) 8由 Barton 等人提出的分類方法：Q＝SRFJJJJRQD warn 考慮因素: RQD——巖石質(zhì)量指標(biāo)；Jn ——節(jié)理組數(shù)；Jr ——節(jié)理粗糙系數(shù)；Ja ——節(jié)理蝕變系數(shù)；Jw ——節(jié)理水折減系數(shù)；SRF——應(yīng)力折減系數(shù)。 分類法和Q 分類法各考慮的是巖體的哪些因素？答: 巖體地質(zhì)力學(xué)分類是由巖體強(qiáng)度、RQD 值、節(jié)理間距、單位長度的節(jié)理?xiàng)l數(shù)及地下水５種指標(biāo)分別記分，然后累加各項(xiàng)指標(biāo)的記分，得出該巖體的總分來評價(jià)該巖體的質(zhì)量。前者減小巖土體的有效應(yīng)力而降低巖土體的強(qiáng)度，在裂隙巖土體中的空隙靜水壓力可使裂隙產(chǎn)生擴(kuò)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強(qiáng)度。水解作用一方面改變地下水的PH 值，另一方面，也使巖土體物質(zhì)發(fā)生改變，從而影響巖土體的力學(xué)性質(zhì)。(c)水化作用：水滲透到巖體的礦物結(jié)晶格架中，使巖體的結(jié)構(gòu)發(fā)生微觀及宏觀的改變，減小了巖體的內(nèi)聚力，膨脹巖體與水結(jié)合，使起巖體內(nèi)部產(chǎn)生膨脹力。(2)對巖體的化學(xué)作用：(a)離子交換作用：富含Ca、Mg 離子的地下水在流經(jīng)富含Na離子的巖土?xí)r，Ca、Mg離子置換巖土中的Na離子，一方面，由水中Na離子富集使天然地下水軟化，另一方面，巖土中的Ca、Mg離子增加了孔隙度和滲透性能。(b)軟化和泥化作用：結(jié)構(gòu)面內(nèi)某些物質(zhì)與水結(jié)合后變軟并成泥，減小了結(jié)構(gòu)面之間的粘聚力和摩擦力。16. 地下水對巖體的物理、化學(xué)作用體現(xiàn)在哪幾個方面？答：地下水對巖體的影響分為：物理的、化學(xué)的和力學(xué)的影響。巖體的滲流以裂隙為主。(1)巖體與土體滲流的區(qū)別:土體的滲流以孔隙為主。 巖體強(qiáng)度估算方法。？答：具有單結(jié)構(gòu)面的巖體強(qiáng)度為結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度與巖體強(qiáng)度二者之間的最低值。11. 巖體在多次循環(huán)荷載作用下巖體變形有什么特征？答： 巖體在加載過程中，應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上凹型，中途卸載回彈變形有滯后現(xiàn)象，并出現(xiàn)不可恢復(fù)的殘余變形，不論每一級加載與卸載循環(huán)曲線都是開環(huán)型。？答：結(jié)構(gòu)面試塊長度增加，平均峰值摩擦角降低，試塊面積增加，剪切應(yīng)力呈現(xiàn)出減小趨勢。切割度Xe是指巖體被節(jié)理割裂分離的程度。（4） 結(jié)構(gòu)面的密集程度：以巖體裂隙度K 和切割度X 表示巖體結(jié)構(gòu)面的密集程度。結(jié)構(gòu)面起伏越大，抗滑力也越大。答：結(jié)構(gòu)面狀態(tài)的指標(biāo)包括：（1） 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀：對巖體是否會沿某一結(jié)構(gòu)面滑動起控制作用。Ⅴ級結(jié)構(gòu)面：延伸性甚差的微裂隙、節(jié)理。Ⅲ級結(jié)構(gòu)面：局部性的斷裂結(jié)構(gòu)，主要指小斷層，延伸數(shù)十米。7． 結(jié)構(gòu)面的級別及其特征。構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：巖體在構(gòu)造運(yùn)動作用下形成的結(jié)構(gòu)面。6． 按結(jié)構(gòu)面成因、結(jié)構(gòu)面通常分為幾種類型？答：.結(jié)構(gòu)面按成因分：原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面：成巖階段所形成的結(jié)構(gòu)面。5． 簡述工程巖體的惟一性答：在不同的巖體工程條件下，巖體結(jié)構(gòu)可視為塊裂結(jié)構(gòu)，斷續(xù)結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)體主要為角礫。(5)斷續(xù)結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征結(jié)構(gòu)面不連續(xù)，對巖體切割而不斷，個別地方也有連續(xù)貫通結(jié)構(gòu)。(4)碎裂結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征：巖體的結(jié)構(gòu)面主要為原生結(jié)構(gòu)面及構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。(3)板裂結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)特征：主要發(fā)育于經(jīng)過褶皺作用的層狀巖體內(nèi)，受一組軟弱結(jié)構(gòu)面的切割，結(jié)構(gòu)體呈板狀。如圖22a(2)塊裂結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征：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)體的高級序巖體結(jié)構(gòu)。答：(1)完整結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征多半是碎裂巖體中的結(jié)構(gòu)面被后生作用愈合而成。因此，巖體結(jié)構(gòu)分類主要依據(jù)結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)體的類型進(jìn)行分類。非連續(xù)介質(zhì)巖體在高圍壓條件下，其力學(xué)性質(zhì)具有連續(xù)介質(zhì)巖體的特征。如在低圍壓條件下破壞的巖體，在高圍壓條件下呈現(xiàn)出塑性變形和塑性破壞。2． 地應(yīng)力對巖體的影響體現(xiàn)在哪幾個方面？答：地應(yīng)力對巖體力學(xué)性質(zhì)的影響主要有：課后答案網(wǎng) 5(1)地應(yīng)力影響巖體的承載能力：圍壓越大、承載能力越大。(5) 風(fēng)化對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響a) 降低巖體結(jié)構(gòu)面的粗糙程度并產(chǎn)生新的裂隙，b) 巖石在化學(xué)風(fēng)化過程中，礦物成分發(fā)生變化，巖體強(qiáng)度降低。ISRM（國際巖石力學(xué)學(xué)會）~1Mpa/s。隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈 服點(diǎn)降低，強(qiáng)度也降低。5） 溶蝕潛蝕作用：巖石中滲透水在流動過程中可將巖石中可溶物質(zhì)溶解帶走，從而使巖石強(qiáng)度大為減低。3） 水楔作用：當(dāng)兩個礦物顆?？?