【正文】 ，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。 、化學(xué)作用體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？ 答：地下水對(duì)巖體的物理作用主要表現(xiàn)在潤(rùn)滑作用、軟化和泥化作用和結(jié)合水的強(qiáng)化作用三個(gè)方面；地下水對(duì)巖體的化學(xué)作用主要體現(xiàn)在地下水與巖體之間的離子交換、溶解作用，水化作用，水解作用，溶蝕作用，氧化還原作用，沉淀作用以及超滲透作用等。 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強(qiáng)度。 ？ 答：如表： 答： CISR 分類指標(biāo)值 RMR 由巖塊強(qiáng)度、 RQD 值、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l件及地下水 5個(gè)指標(biāo)組成； Q分類法考慮 RQD值、節(jié)理組數(shù)、節(jié)理粗糙系數(shù)、節(jié)理蝕變系數(shù)、節(jié)理水折減系數(shù)和應(yīng)力折減 系數(shù) 6個(gè)參數(shù)，反映了巖體的完整性，結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、充填物特征及次生變化程度和地下水與其它應(yīng)力存在對(duì)巖體質(zhì)量的影響。 答：地應(yīng)力是引起地下或露天巖石開(kāi)挖工程變形和破壞的根本作用力，是引起巖石開(kāi)挖工程穩(wěn)定性因素中最更本最重要的因素之一，進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量是確定工程巖體屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析，實(shí)現(xiàn)巖石工程開(kāi)挖設(shè)計(jì)和決策科學(xué)化的必要前提條件。其中，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和重力應(yīng)力場(chǎng)為現(xiàn)今地應(yīng)力場(chǎng)的主要組成部分。 。 ？?jī)深惖闹饕獏^(qū)別在哪里？每類包括哪些測(cè)量技術(shù)？ 答：依據(jù)測(cè)量基本原理不同分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。直接 測(cè)量法測(cè)量技術(shù)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；間接測(cè)量方法包括：全應(yīng)力解除法（套孔解除法）、局部應(yīng)力解除法（平行鉆孔法和中心鉆孔法）、松弛應(yīng)變測(cè)量法、孔壁崩落測(cè)量法和地球物理探測(cè)法（聲波觀察法和超聲波譜法）等，涉及測(cè)量技術(shù)包括：孔徑變形測(cè)量技術(shù)、孔底變形測(cè)量技術(shù)、孔壁應(yīng)變測(cè)量技術(shù)、空心包體應(yīng)變測(cè)量技術(shù)、實(shí)心包體應(yīng)變測(cè)量技術(shù)和環(huán)境溫度的影響及其完全溫度補(bǔ)償技術(shù)。 答：彈性力學(xué)原理知當(dāng)一無(wú)限體中的鉆孔受到無(wú)窮遠(yuǎn)處二維應(yīng)力場(chǎng)（ σ1， σ2）的作用，離 開(kāi)鉆孔端部一定距離部位處于平面應(yīng)力狀態(tài)： σθ=σ1+σ2－ 2（ σ1－ σ2） cos2θ σr=0 其中， σθ， σr 分別為鉆孔周邊的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力； θ 為周邊一點(diǎn)與 σ1軸的夾角，當(dāng) θ=0時(shí)， σθ取最小值，此時(shí) σθ=3σ2－ σ1。巖石存在裂隙水壓 P0時(shí) Pi=3σ2－ σ1+T－ P0；若在開(kāi)裂鉆孔中再次注入高壓水，使致裂裂隙張開(kāi)，保持壓力穩(wěn)定，此時(shí)測(cè)得裂隙重開(kāi)壓力 Pr= 3σ2－ σ1－ P0，結(jié)合 Ps=σ2就能避開(kāi)再次測(cè)算 T而直接計(jì)算出 σ1， σ2，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康摹? 答：（ 1）打鉆孔到準(zhǔn)備測(cè)量應(yīng)力的部位，并將鉆孔中待加壓段用隔離器隔離取來(lái)； （ 2）向隔離段鉆孔內(nèi)注入高壓水，不斷加大水壓，至孔壁出現(xiàn)裂隙，記錄初始開(kāi)裂水壓 Pi； 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 （ 3）繼續(xù)施加水壓，至裂隙深度達(dá)到 3倍鉆孔直徑，關(guān)閉高壓水系統(tǒng)，保持水壓很定，并記錄次關(guān)閉水壓 Ps，然后卸壓使裂隙閉合； （ 4）重新向密閉段注射高壓水，是裂隙重新打開(kāi)，并記錄裂隙重開(kāi)時(shí)的壓力Pr 和隨后的關(guān)閉水壓 Ps； （ 5）重復(fù)上述步驟 23 次，以提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；卸壓，退出裝置，完成實(shí)驗(yàn)。 答：水壓致裂法認(rèn)為初始開(kāi)裂發(fā)生在鉆孔壁切向應(yīng)力最小的部位，亦即平行于最大主應(yīng)力方向，這是基于巖石為連續(xù)、均質(zhì)和各向同性的假設(shè)。水壓致裂法的突出優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量深部應(yīng)力，另外水壓致裂法在工程應(yīng)用中相比其它測(cè)量方法經(jīng)濟(jì)成本低，測(cè)量精度相對(duì)可靠。 答：材料在受到外荷載作用時(shí)，其內(nèi)部存儲(chǔ)的應(yīng)變能快速釋放產(chǎn)生彈性波，發(fā)出聲響，稱為聲發(fā)射；聲發(fā)射測(cè)試的原理是基于凱澤效應(yīng)的；凱澤效應(yīng)是指多晶金屬的應(yīng)力從其歷史最高水平釋放后，在重新加載，當(dāng)應(yīng)力未達(dá)到先前最大應(yīng)力值（凱澤點(diǎn)）時(shí)，很少發(fā)生聲發(fā)射現(xiàn)象，當(dāng)應(yīng) 力達(dá)到或超過(guò)先前最大應(yīng)力值時(shí)，則產(chǎn)生大量的聲發(fā)射現(xiàn)象。 答：套孔應(yīng)力解除法是一種全應(yīng)力解除法，通過(guò)監(jiān)測(cè)測(cè)量巖體在應(yīng)力解除過(guò)程中引起的變形（孔徑變形、孔壁變形、孔底變形），進(jìn)而計(jì)算原巖應(yīng)力場(chǎng)大小及其分布情況?？讖揭话?130150mm，孔深一般為開(kāi)挖跨度的 ，形成大孔之后磨平孔底并在孔底打出同心錐形孔，以利進(jìn)一步鉆同心小孔； （ 2）完成上述工作，從大孔孔 底打同心小孔，供安裝探頭用。 （ 3）用專用裝置將測(cè)量探頭，如孔徑變形計(jì)、孔壁應(yīng)變計(jì)等安裝到小孔中部。 USBM孔徑變形計(jì)的基本工作原理。布置，其上 4 個(gè)應(yīng)變片組成惠特斯頓全橋電路（解決溫度補(bǔ)償），當(dāng)應(yīng)力解除，鉆孔直徑發(fā)生形變，圓頭活塞預(yù)壓變形得到釋放，應(yīng)變片探測(cè)變形并通過(guò)儀器記錄下來(lái)，這樣就實(shí)現(xiàn)了孔徑變形的測(cè)量。 答：方式一：垂直鉆孔軸線平面內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)求解如下圖表： 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 如圖，孔徑變形計(jì)記錄垂 直孔軸線平面的變形量 U U U3，通過(guò)下試求取平面其中 f1=E－ υ2)+dυ2] d 4P rR0 2 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 f2=E－2cos2θ)(1－ υ2)+dυ2] f3=dυ/E f4=4 (1－ υ2)sin2θ Edd 式中 :d為鉆孔直徑； θ為孔徑方向與 x1 方向夾角，從 x1 軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)到孔徑方向?yàn)檎?E、 υ分別為巖石的彈性模量和泊松比；計(jì)算過(guò)程中，裝換 σx σyσz τx1y1為整體坐標(biāo)系 Oxyz下坐 標(biāo)； （ 5）打三個(gè)互不平行相交一點(diǎn)的鉆孔，逐個(gè)采用上述計(jì)算方法，可求解空間一點(diǎn)三維應(yīng)力狀況，得出 σx、 σy、 σz、 τxy、 τyz、 τzx。 答： CSIR 門塞式孔底應(yīng)變計(jì)工作原理為：將電阻應(yīng)變片粘貼在磨平的孔底，通過(guò)延伸鉆孔，實(shí)現(xiàn)粘有應(yīng)變片的巖芯應(yīng)力解放，取出該段含應(yīng)變片的巖芯，到實(shí)驗(yàn)室做加載實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)原先存在孔底表面的應(yīng)力。 。 CSIR孔壁應(yīng)變計(jì)的主要優(yōu)缺點(diǎn)作出評(píng)價(jià)并說(shuō)明為什么使用 GSIR孔壁應(yīng)變計(jì)通過(guò)一孔的測(cè)量就能確定一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。一組應(yīng)變花能測(cè)量四個(gè)應(yīng)變值（ εθ、 εz、 ε4 ε－ 45）可對(duì)應(yīng)列出 3個(gè)應(yīng)力應(yīng)變方程，涉及（ σr、 σθ、 σz’ 、 τrθ、 τθz、 τrz）中 3個(gè)未知量，經(jīng)轉(zhuǎn)化可列出涉及原巖應(yīng)力場(chǎng)（ σx、 σy、 σz、 τxy、 τyz、 τzx）中 4 個(gè)應(yīng)力應(yīng)變方程式， 3組應(yīng)變花可列出 12個(gè)涉及原巖應(yīng)力場(chǎng)所有未知量的 12個(gè)方程式，因而可以通過(guò) 3組應(yīng)變花測(cè)量的孔壁形變計(jì)算出原三維巖應(yīng)力場(chǎng)。 答：空心包體應(yīng)變計(jì)主體使用環(huán)氧樹(shù)脂制成的空心圓筒，在其中部沿同一圓周等間距（ 120176。 、孔底應(yīng)變計(jì)及孔壁應(yīng)變計(jì)相比，有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？ 答：空心包體應(yīng)變計(jì)突出優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)變計(jì)和孔壁在相當(dāng)大的一個(gè)面積上膠結(jié)在一起，因此膠結(jié)質(zhì)量好，而其膠結(jié)劑可以注入到周圍裂隙巖體中，使巖石整體化，因而較易得到完整的套孔巖芯，能夠使用在中等破碎和松軟巖體中，同時(shí)有較好的防水性。 答：實(shí)心包體應(yīng)變計(jì)采用實(shí)心圓筒環(huán)氧樹(shù)脂中沿 9 個(gè)方向布置 10 支應(yīng)變片，膠結(jié)劑附著在其端 部，使用過(guò)程中利用安裝工具推入安裝小孔底部，應(yīng)變計(jì)底部裝有膠結(jié)劑的薄膜破裂，膠結(jié)劑流出，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變計(jì)與小孔的緊密粘結(jié)，解除應(yīng)力過(guò)程中記錄各應(yīng)變片變化，通過(guò)適當(dāng) 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 公式，進(jìn)而求出各向應(yīng)力狀態(tài)。 ，論述地應(yīng)力解除測(cè)量中溫度補(bǔ)償技術(shù)的重要性。而溫度引起的變化可以通過(guò)惠特斯頓全橋電路相互抵消，該電路采用 4個(gè)橋臂，溫度變化下，引起 4臂溫度等量變化，引起各橋電勢(shì)變化量相互抵消后不引起多余的輸 出電壓，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，在各種應(yīng)變計(jì)設(shè)計(jì)原理中， USBM孔徑變形計(jì)就是這類，因此為了減少溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，對(duì)大多數(shù)非全橋電路設(shè)計(jì)的應(yīng)變計(jì)采用增加補(bǔ)償臂，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，有重要意義。平衡方程從受力巖石平面中心力矩平衡， X 軸向和 Y 軸向受力平衡考慮列出平衡方程組： 幾何方程考慮物體受力后的形狀和尺寸改變，推導(dǎo)應(yīng)變分量與位移之間的關(guān)系，從而列出幾何方程組： 本構(gòu)關(guān)系考慮應(yīng)力與應(yīng)變（或應(yīng)力增量與應(yīng)變?cè)隽浚┑年P(guān)系，通過(guò)胡克定理（完全彈性各向同性體）建立本構(gòu)關(guān)系方程組（包括應(yīng)力問(wèn)題和應(yīng)變問(wèn)題兩類）： 或 ？巖石的本構(gòu)關(guān)系一般有幾種類型？ 答：巖石的本構(gòu)關(guān)系指巖石的應(yīng)力或應(yīng)力速率與其應(yīng)變或應(yīng)變速率的關(guān)系。 ？巖石的破壞一般有幾種類型？ 答：巖石強(qiáng)度時(shí)指巖石提抗破壞的能力。 ，（ 1）應(yīng)力狀態(tài)有哪兩種？其本構(gòu)方程有什么關(guān)系？（ 2）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)有關(guān)？為什么？ 答：（ 1）彈性平面問(wèn)題中應(yīng)力狀態(tài)包含垂直平面方形主應(yīng)力 σz=0， εz≠0 的應(yīng)力問(wèn)題和 σz≠0， εz=0的應(yīng)變問(wèn)題兩類。 （ 2）如果體力為常量，從彈性平面問(wèn)題解答式看出，平面問(wèn)題的相容方程、應(yīng)力分量解答式、邊界條件皆不含任何彈性常數(shù)，因此平面問(wèn)題的應(yīng)力分布規(guī)律與材料的性質(zhì)無(wú)關(guān)。 答：如下圖示： 由 Σn=0和 Στ=0求得，任意截面應(yīng)力狀態(tài)： ：（ 1）單向拉伸；（ 2）純剪切；（ 3）單向壓縮；（ 4）雙向拉伸；（ 5）雙向壓縮。 答：解析法： 平面狀態(tài)下，任意斜面 β面上的應(yīng)力狀態(tài)由下述公式表示： 1)xyσ=1σxσy)cos2β++τxysin2β1τxycos2βxσy)sin2β+τ= 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 τ是 β的函數(shù)，求 dτα/dβ=0得到： tan2β=xy xy 將上式帶回 σ求得： σ=（ σ1+σ3） /2 圖解法： 如下圖莫爾應(yīng)力圓 莫爾應(yīng)力圓圓心處，取得最大最小剪應(yīng)力，此處應(yīng)力 σα=（ σ1+σ3） /2。 答： (1)題設(shè)條件下，圓柱形材料任意垂直于軸向的應(yīng)變 εr=0由胡克定理 εr=（ σr－ υ（ σr+σz） /E 得： σr/σz=υ/(1－ υ)； (2)當(dāng)泊松比 υ=， σr/σz=；當(dāng) υ=， σz/σr=1； (3)完全彈性的各向同性體中，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系用胡克定律表述如下： 1εx=xυ(σy+σz) εy=yυ(σx+σz) εz=zυ(σx+σy) 上述公式可得： σx+σy+σz=?? ???????εx+εy+εz），其中體積應(yīng)變 Δv=εx+εy+εz，因此 σx+σy+σz=???????Δv ，豎向放置的明膠板載側(cè)邊給予約束，使之在這一方不能產(chǎn)生應(yīng)變，而在明膠板的垂直方向則不受約束，因而該明膠板處于