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第六章

1、通过本章学习，你对岩体的各向异性有什么具体的认识？ 2、比较岩体与岩块性质的差别，加深其为不同概念的理解。 3、单结构面理论的内容是什么？ 4、你是如何理解岩体强度的？

5、某岩石通过三轴试验，求得其剪切强度为：C=10MPa，θ=45°，试计算该岩石的单轴抗压强度和单轴抗拉强度。 6、某裂隙化安山岩，通过野外调查和室内实验，已知岩体属质量中等一类，RMR 值为44，Q值为1，岩块单轴抗压强度σ

c=75MPa，薄膜充填节理强度为：υj=15°、Cj=0，假定岩体强度服从Hoek-Brown经验准则，

求：（1）绘出岩块、岩体及节理三者的强度曲线（法向应力范围为0~10MPa）； （2）绘出该岩体Cm和υm随法向应力变化的曲线（法向应力范围为0~2.5MPa）。 第七章

1、 研究岩体中的天然应力具有什么工程意义？ 2、岩体天然应力得分布特征如何？

3、岩体天然应力的各种量测方法，各有什么特点？ 4、在什么情况下，可以按自重应力理论计算天然应力？

5、某岩体，在深度100m内，密度为2.54g/cm，在深度100~200m内，密度为2.71g/cm，天然应力比值系数为1.89，试按自重应力理论

计算深度50m、150m处的天然应力大小？ 第八章

1、在均质、连续、各向同性的岩体中，测得地面以下100m深度处的天然应力为σv=26Mpa，σH=17.3Mpa，拟定在该深度处开挖一水平圆形隧道，半径R0=3m。

试求：1）沿θ=0°和θ=90°方向上重分布应力（σr、σθ）随r变化的曲线； 2）设岩体的Cm=0.04Mpa，υm=30

2、在地表以下200m深度处的

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岩体中开挖一洞径2R0=2m的水平圆形遂洞，假定岩体的天然应力为静水压力状态(即λ=1)，岩体的天然密度ρ=2.7g/cm。

试求：1）洞壁、2倍洞半径、2倍洞半径处的重分布应力； 2）根据以上计算结果说明围岩中重分布应力的分布特征； 3）若围岩的抗剪强度Cm=0.4，υm=30°，试评价该洞室的稳定性； 4）洞室若不稳定，试求其塑性变形区的最大半径（R1）。

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3、拟在地表以下1500m处开挖一水平圆形洞室，已知岩体的单轴抗压强度 σc=100Mpa，岩体天然密度ρ=2.75g/cm3，岩体中天然应力比值系数λ=1，试评价该地下洞室开挖后的稳定性。 4、总结弹性洞室围岩重分布应力的特征。

5、不同类型的围岩的变形破坏形式不同，其决定性的因素是什么？ 6、确定围岩抗力有何意义？ 第九章

1、某岩体边坡中存在一组与坡面倾向相同，倾角为30°的结构面，结构面的剪切强度：Cj=0.1MPa，υj=28°，边坡倾角为60°，岩体平均密度ρ=2.5g/cm,求该边坡的极限坡高。

2、某边坡中存在一倾角为40°的断层，设边坡倾角为60°，岩体剪切强度指标：υj=30°，Cj=0.02MPa，平均密度ρ=2.55g/cm，边坡高度为20m，试评价该边坡的稳定性（取安全系数1.05）。 3、你认为在影响边坡稳定性的各因素中最主要的是什么因素？ 4、对比边坡应力分布特征与天然应力分布特征的区别。 5、边坡应力分布特征与边坡变形破坏的关系。

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1.岩石：是组成地壳的基本物质，它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。一般认为它是均质的和连续的。

岩体：是地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的具有一定结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。（区别是岩体包含若干不连续面。）

结构面：岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质界面，包括物质的分界面和不连续面，它是在地质发展历史中，尤其是在地质构造变形过程中形成的。

结构体：被结构面分割而形成的岩块，四周均被结构面所包围，这种由不同产状的结构面组合切割而形成的单元体成为结构体。

2.岩体结构分为六类：块状结构、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构

3.风化作用：岩石长期暴露在地表之后，经受太阳辐射热、大气、水及生物等作用，使岩石结构逐渐破碎、疏松，或矿物成分发生次生变化，称为风化。 衡量岩石（块）风化程度的指标：（1）定性指标：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。（2）定量指标：风化空隙率指标Iw、波速比指标kv和风化系数kfδ等。 岩石风化分级：未 微 中等 强 全

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4.相对密度Gs：岩石的干重量Ws（KN）除以岩石的实体积Vs（m）（不包括岩石中孔隙体积）所得的量与1个大气压下4℃时纯水的重度（γw）的比值。Gs=Ws / (Vsγw)。相对相对密度是一个无量纲量，其值可用比重瓶法测定，试验时先将岩石研磨成粉末并烘干；然后用量杯量取相同体积的纯水和岩石粉末并分别称重，其比值即为岩石的相对密度。岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物相对密度，岩石中重矿物含量越多其相对密度越大，大部分岩石的相对密度介于2.50～2.80之间。

5.孔隙率n：岩石试样中孔隙体积Vv与岩样总体积V之比。 孔隙比e：指孔隙的体积VV与固体的体积Vs的比值。

6.含水率w：天然状态下岩石中水的重量Ww与岩石 烘干重量Ws的百分比。w=WW / Ws ×100%

吸水率Wa：指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量Ww与岩样干重量Ws的百分率。wa=WW / Ws=（Wo-Ws）/ Ws ×100%

7.渗透性：指在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。渗透系数的量纲与速度的量纲相同。（渗透系数的大小取决于?岩石的物理特性和结构特性?流体的物理化学特性）

8.膨胀性：指岩石浸水后体积增大的性质。岩石膨胀性一般用膨胀力和膨胀率两项指标表示。 膨胀力Pe：指原状岩（土）样在体积不变时，由浸水膨胀而 产生的最大内应力。（常用平衡加压法测定）。 膨胀率δep（％）：在一定压力下，试样浸水膨胀后的高度增量与原高度之比，用百分数表示。

9.崩解性：是指岩石与水作用时失去黏结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。这种现象是由于水化作用削弱了岩石内部的结构联结而造成的。

10.软化性：指岩石与水相互作用时强度降低的特性。影响因素：矿物成分（亲水性可溶性）、粒间联结方式（结晶联结胶结联结）、孔隙率、微裂隙发育程度等。岩石的软化性一般用软化系数表示，软化系数是岩样饱水状态下的抗压强度Rcw与干燥状态的抗压强度Rc的比值。ηc=Rcw/Rc ，软化系数总是小于1的。 11.岩石的抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的性能。

抗冻系数Cf：指岩样在±25℃的温度区间内，经多次“降温、冻结、升温、融解”循环后，岩样抗压强度下降量与冻融前的抗压强度的比值，用百分率表示。

岩石在反复冻融后其强度降低的主要原因：一是构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时由于矿物的胀缩不均而导致岩石结构的破坏；二是当温度降低到0°C以下时，岩石孔隙中的水将结冰，其体积增大约9%，会产生很大的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至破坏。

12.岩石强度：指岩石在荷载作用下破坏时所承受的最大荷载应力。有抗压强度（单轴、三轴）、抗剪强度、抗拉强度。影响因素：?岩石特性（矿物组成、结构特征、风化程度各向异性）?环境条件（水、温度）?试验条件（围岩大小、端部效应、试件形状和尺寸、加载速率）

13.端部效应：加压板与试件端部存在摩擦力，约束试件端部的侧向变形，导致端部应力状态不是非限制性的而出现复杂应力状态。 减小“端部效应”：将试件端部磨平，并抹上润滑剂，或加橡胶垫层等。使试件长度达到规定要求，以保证在试件中部出现均匀应力状态。

14. 高径比h/D＝2～2.5为宜。

15. 加载速率影响：加载速率增加，强度和弹性模量增加，峰值应力越明显。

16. 围压影响：岩石抗压强度随围压增加而提高。通常岩石类脆性材料随围压的增加而具有延性。

17. 确定岩石抗剪强度的方法：?直接剪切试验?楔形剪切试验?三轴压缩试验 18. 库仑准则：若用ζ和η代表受力单元体某一平面上的正应力和剪应力，则当η达

到如下大小时，该单元就会沿此平面发生剪切破坏，即 式中：c——黏聚力；f——内摩擦系数。引入内摩擦角，并

定义f=tanθ，这个准则在η—ζ平面上是一条直线。若将η和ζ用主应力ζ1和ζ3表示（这里ζ1> ζ3），则：

式中：θ—剪切面法线方向与最大主应力ζ1的夹角。 （库仑准则不适合ζ3<0和高围压的情况。）

19. 岩石典型应力-应变曲线：?OA段：曲线稍微向上弯曲，属于压密阶段，这期间岩石中初始的微裂隙受压闭合；?AB段：接近于直线，近似于线弹性工作阶段；?BC段：曲线向下弯曲，属于非弹性阶段，主要是在平行于荷载方向开始逐渐生成新的微裂隙以及裂隙的不稳定，B点是岩石从弹性转变为非弹性的转折点；④CD段：为破坏阶段，C点的纵坐标就是单轴抗压强度RC。

20. ?弹性变形：能恢复的变形。?塑性变形：不可恢复的变形。?变形模量：在应力-应变曲线上的任何点与坐标原点相连的割线的斜率。④残余强度：破坏后的岩石仍可能具有一定的强度，从而也具有一定的承载能力。

21．a.流变性:岩石在力的作用下发生与时间相关的变形的性质。b.蠕变：指在应力为恒定的情况下岩石变形随时间发展的现象；c.松弛指在应变保持恒定的情况下岩石的应力随时间而减少的现象。d.弹性后效指在卸载过程中弹性应变滞后于应力的现象。

22.蠕变：第Ⅰ阶段：称为初始蠕变段。在此阶段的应变一时间曲线向下弯曲；应变与时间大致呈对数关系，即ε∝㏒t。第Ⅱ阶段：称为等速蠕变段或稳定蠕变段。在此阶段内变形缓慢，应变与时间近于线性关系。第Ⅲ阶段：称为加速蠕变段。此阶段内呈加速蠕变，将导致岩石的迅速破坏。 23.蠕变模型：a.弹性单元、b.塑性单元、c.粘性单元

24.马克斯威尔模型用弹性单元和粘性单元串联而成。本构方程 ???d??11d???? （2-49）或???????? (2-50)?dt???Edt? ?E25. 岩石的强度是随外荷载作用时间的延长而降低的，通常把作用时间t→∞的强度S∞称为岩石的长期强度。 26.软弱夹层：指在坚硬岩层中夹有力学强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较长和厚度较薄的软弱岩层。 27.结构面的几何形态：平直型、波浪型、锯齿型、台阶型 研究结构面的形态，主要是研究其凹凸度与强度的关系。 20．结构面的延展性：是指结构面在某一方向上的连续性或结构面连续段长短的程度。按结构面的延展特性，可分为三种型式：非贯通性的、半贯通性的及贯通性的结构面。

21. 切割度：假设有一平直的断面，它与考虑的结构面重叠而且完全地横贯所考虑的岩体，令其面积为A，则结构面的面积a与它之间的比率，即为切割度Xe。

结构面的线密度K（裂隙度）指同一组结构面沿着法线方向单位长度上结构面的数目。 结构面间距：结构面间距是指同一组结构面在法线方向上，该组结构面的平均间距。 结构面的张开度：是指结构面裂口开口处张开的程度。

22. 剪胀：在剪应力作用下，模型上半部沿凸台斜面滑动，除有切向运动外，还产生向上的移动。这种剪切过程中产生的法向移动分量称之“剪胀”。

23. 工程岩体：指岩石工程影响范围内的岩体。

工程岩体分类：是通过岩体的一些简单和容易实测的指标，把地质条件和岩体力学性质参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等成功与失败方面的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。其目的是通过分类，概括地反映各类岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题，为工程设计、支护衬砌、建筑选型和施工方法选择等提供参数和依据。

24.岩石质量指标（RQD)分类法：岩石质量指标RQD是指钻探时岩芯的复原率，或称岩芯采取率。RQD定义为：单位长度的钻孔中10cm以上的岩芯占有的比例。即：RQD=Lp(＞10cm的岩芯断块累计长度) / Lt（岩芯进尺总长度）×100% 根据RQD值的大小将岩体质量划分为5类。<25很差25-50差50-75一般75-90好>90很好

评述：RQD法是一种单因素分类法。RQD法的不足：①RQD忽略了节理方位、节理连续性的影响。②RQD不能反映节理间的软弱充填物的情况。