岩石力学作业1
1.对于碎屑质沉积岩，简述岩石的强度与矿物颗粒、胶结类型与程度的关系。
矿物颗粒强度（如石英、长石、方解石等）；
胶结类型（胶结物）通常分为泥质胶结、钙质胶结、硅质胶结、铁质胶结...前三者是我们的常见类型，也是难区分的三种类型。
胶结类型（胶结程度）：在碎屑岩中，胶结物或填隙物的分布状况及其与碎屑颗粒的接触关系在地质上也称为胶结类型。
碎屑岩具有三种基本类型：
①基质胶结类型：颗粒彼此不直接接触，完全受胶结物包围，岩石强度基本取决于胶结物的性质。②接触胶结类型：只有颗粒接触处才有胶结物胶结，胶结一般不牢固，故岩石强度低，透水性较强。③孔隙胶结类型：胶结物完全或部分地充填于颗粒间的孔隙中，胶结一般较牢固，岩石强度和透水性主要视胶结物性质和其充填程度而定。
碎屑岩胶结类型
1 为胶结物质
2 为颗粒
3 为未充填之孔隙
2.碎屑质沉积岩具有非均质性与各向异性，简单分析其对岩石力学性质的影响。
导致力学上的非均质性和各向异性
3.对于砂岩，简述压力（围压）、液体介质对于其强度的影响。
围压越大，相应的强度也越大，液体介质存在导致岩石强度降低。
4.简单分析钻井工程中牙轮钻头与PDC钻头破岩时岩石的破坏形式。
牙轮钻头：冲击压力（动载）作用下，岩石在三向压缩状态发生剪切破坏，形成破碎坑；
PDC钻头：钻压作用下切削刃吃入岩石；扭矩作用下岩石发生剪切破坏。
岩石力学作业2
1、弹性变形、塑性变形与蠕变的定义；
（蠕变－载荷不变，变形速率（应变速率）变化－增大！）
2、蠕变的过程（典型蠕变阶段划分）；
初始蠕变（应变速率增大、时间段短）、稳定蠕变（应变速率不变，较长时间段）、加速蠕变（一定时间段后应变速率急剧增大）。
3、蠕变对于钻井工程的影响
（井径缩小的影响及其措施－钻柱遇阻、下套管遇阻；
安全施工时间段－加速蠕变前完成下套管、注水泥作业；
套管抗外挤载荷的确定－考虑上覆岩层压力为最大外挤载荷）。
岩石力学作业3
1、岩石的主要弹性常数？三轴应力试验方法？
（杨氏弹性模量、泊松比）；
（模拟地层应力环境、温度条件下的试验测试，获得地层条件下的岩石力学性质－强度特征、变形特征）
2、岩石力学：摩尔强度准则
材料在极限状态下，剪切面上的剪应力就达到了随法向应力和材料性质而定的极限值时，发生破坏。也就是说，当材料中一点可能滑动面上的剪应力超过该面上的剪切强度时，该点就产生破坏，而滑动面的剪切强度［τ］又是作用于该面上法向应力σ的函数。
三向压应力作用下，岩石出现剪切破坏，且仅与最大、最小主应力相关；最大最小主应力差值到达极限，摩尔园与强度曲线相切，出现破坏；强度曲线－滑动面的剪切强度［τ］是作用于该面上法向应力σ的函数。
3、岩石力学：库伦－摩尔强度准则
三向压应力作用下，岩石出现剪切破坏，且仅与最大、最小主应力相关；
岩石内任一点发生剪切破坏时，破坏面上的剪应力(τ)应等于或大于材料本身的固有强度(C)（也称之为凝聚力）和作用于该面上由法向应力σ引起的摩擦阻力(σtgυ)之和。
岩石力学作业4
1、地应力来源与计算：应用密度测井的垂直地应力计算中如何考虑地层压力的影响？水平地应力的来源与计算？出现最大、最小水平地应力的原因？
垂直地应力来源于上覆岩层压力，还受到地层压力的影响。
σV＝P OVERBURDEN-αP PORE
水平地应力：垂直地应力作用下岩体受到位移约束（不能产生水平方向变形），产生水平地应力分量，且与泊松比（表征岩石垂向、水平方向力学性质的各向异性）有关；还受到构造应力影响。水平地应力为两者的矢量和。
2、地应力测量方法：水力压裂试验测试方法及其结合典型测试曲线确定最小水平地应力、抗拉强度的方法？
水力压裂裂缝面垂直于最小主应力；
对于垂直裂缝面，破裂压力为水力压裂试压时的最高压力；已经压开地层形成人工裂缝后，停泵再次压开地层的压力为闭合压力，其等于最小水平地应力；
破裂压力＝闭合压力＋岩石抗拉强度
3、声发射（凯塞尔）实验测试与确定地应力的原理与方法？
岩石在历史地应力作用下产生了微裂隙，实验加载到岩石承受过的历史应力时，岩石会产生明显的声发射现象，该应力即为历史地应力。
通过定向取心、古地磁定向等，测试岩心水平面不同方向的凯塞尔应力点即可确定最大、最小水平地应力。
也可通过水平面与垂直方向凯塞尔实验测试确定三个地应力的大小。
4、声波测井资料确定计算确定地应力的原理与方法？
声波传播速度与岩石的弹性常数相关，可获得岩石的动态弹性常数（声波传播相当于动载作用条件）；
水力压裂中液压力相当于静载作用于岩石，所以通常要求做动静态参数转换，静态参数为压裂设计需要的参数。
岩石力学作业5
实际上许多油气井均未进行全波测井，仅有补偿声波测井资料（计算中测井曲线数据为 AC ）。
利用常规纵波时差求横波时差，可采用岩性相对均一的经验公式:
31
(1/)(1/) 1.5(1 1.15)
b b b p
s e t t ρρρ+??=- (1) 式中：ρb 为岩石密度（本作业计算中可视为体积密度，测井曲线数据为 DEN ）
而泥岩的体积密度随深度的增加而增加时, Δts / Δtp 根据泥(页)岩密度值变化可以列出如下方程： min max min /0.8()/()s p sh sh sh sh t t B ρρρρ??=--- （2）
式中：ρsh ≤2.2g/cm 3时，B ＝2.5；≥2.65g/cm 3时，B ＝1.7；ρshmin 通常取值2.2 g/cm 3；ρshmax 通常取值2.65 g/cm 3。
动态弹性参数的计算：在实际生产中对于各种类型、各个层位的岩石,不可能都采用实验方法取得其静态弹性参数,通常是利用波的传播关系来计算其动态弹性参数。
在假定岩石为均质、各向同性的线弹性体的前提下，根据岩石的受力分析，结合牛顿运动定律及线性理论，即可导出纵横波速度与岩石弹性参数间的关系。
岩石的泊松比： 22
222222.522(p s s p p s s p o v v t t v v t t υ-?-?==-?-? （3）
岩石的体积弹性模量：
222222344()()33s p p s s p
t t K v v t t ρρ?-?=-=?? （4） 岩石的杨氏模量：
222222349()3s p s s s p
t t K v E K t t t ρρρ?-?==+??-? （5） 式中：v p 、v s 为纵横波速度，m/μs ；Δt p 、Δt s 为纵横波时差，μs / m ；ρ为地层体积密度，g/cm 3；υ为泊松比；E 单位为106MPa 。
计算附件中Z31井测井段（砂岩段）的上述参数。
要求：采用Excell
编程计算。
岩石力学作业5：
1、对于泥页岩地层，井壁失稳通常是指井径严重缩小（井眼缩径），进而出现井壁垮塌。主要影响因素有？ 坍塌压力（应力）对于井壁稳定的重要性在于？ （泥页岩地层岩石强度低，抗剪切强度很低；水基泥浆为常用泥浆体系，粘土水化膨胀－外来液体促使岩石强度进一步降低、局部压应力增大；井壁岩石在三向压应力作用下可能出现剪切破坏。
影响因素：水化膨胀是主因－粘土含量与成份、泥浆的抑制性；力学方面－泥浆密度、井内波动压力的影响等）
（坍塌应力是指水基泥浆钻井条件下，泥页岩地层保持井壁稳定所需要的最小泥浆液柱压力，通常用当量密度表示。坍塌应力的确定需要考虑井壁应力条件下岩石的抗剪切强度，通常最大主应力为垂直地应力或最大水平地应力，井筒形成后对于非渗透的泥页岩地层，井壁岩石最小主应力为井筒液柱压力，从力学角度，
为防止井壁岩石发生三向压缩状态下的剪切破坏，实际泥浆密度应大于坍塌应力的当量密度）。
岩石力学作业7
（1）水力压裂中，砂岩地层破裂压力与地应力、岩石强度的关系？
（考虑：最小水平地应力、岩石抗拉强度）
（2）对于砂岩地层，如前期出砂少或不出砂，开发后期由于地层压力降低，可能在低强度地层出砂的原因？
地层压力降低，相应的垂直地应力增大、水平地应力相应增大，垂直地应力产生的水平地应力分量与岩石的泊松比有关，构造应力对水平地应力贡献仍然为矢量叠加关系。
因此，地层压力降低会导致最大、最小主应力差增大，岩石可能出现三向压缩状态下的剪切破坏。
岩石力学作业6
（1）水力压裂中，砂岩地层破裂压力与地应力、岩石强度的关系？
（考虑：破裂压力、地应力、破坏形式、岩石强度）
地层中形成人工水力裂缝（岩石产生拉伸破坏）是在液压力达到地层破裂压力条件下产生的。
破裂压力即为开始产生人工裂缝所需要的最小井壁液压力。
一般来说破裂压力等于最小水平地应力与岩石抗拉强度之和。
闭合压力是指压开人工水力裂缝后，井筒液压力下降到一定值已经张开的裂缝开
始闭合，即为闭合压力，对于深井储层垂直人工裂缝，等于最小水平地应力。
（2）对于砂岩地层，如前期出砂少或不出砂，开发后期由于地层压力降低，可能在低强度地层出砂的原因？
地层压力降低，相应的垂直地应力增大、水平地应力相应增大，垂直地应力产生的水平地应力分量与岩石的泊松比有关，由于地层压力下降导致的水平地应力增量小于垂直地应力增量，构造应力对水平地应力贡献仍然为矢量叠加关系。因此，地层压力降低会导致最大、最小主应力差增大，岩石可能出现三向压缩状态下的剪切破坏。
3、地层天然裂缝与地应力的关系
天然裂缝通常是指由于构造运动，在历史地应力作用作用下，地层岩石产生破坏形成的裂缝。一般可以分为：显裂缝，微裂缝，成岩缝，层理缝。形式上可以分为：垂直缝、高角度缝、低角度缝、水平缝。现今地应力与历史地应力相关，储层天然裂缝多为垂直缝和高角度缝。通常，天然裂缝面也通常垂直于最小水平地应力。
岩石岩体区别:岩石可以瞧作就是一种材料,岩体就是岩石与各种不连续面的组合体;岩石可以瞧作就是均质的,岩体就是非均质的(在一定的工程范围内);岩石具有弹、塑、粘弹性,岩体受结构面控制,性质更复杂,强度更低;岩体通常就是指一定工程范围内的地质体,岩石则无此概念。 岩石力学就是一门研究岩石在外界因素(如荷载、水流、温度变化等)作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的 学科。又称岩体力学,就是力学的一个分支。研究目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。它就是 一门新兴的,与有关学科相互交叉的工程学科,需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、土力学、土木工程学 等知识,并与这些学科相互渗透。 研究对象:对象:岩石—对象—岩石材料—地壳中坚硬的部分; 复杂性:地质力学环境的复杂性(地应力、地下水、物理、化学作用等) 研究的基本内容: 基本理论岩体地应力 材料实验——三大部分→岩体的强度 工程应用岩体的变形
裂隙水力学 研究方法: 物理模拟→岩石物理力学性质常规实验,地质力学模型试验; 数学模型→如有限元等数值模拟; 理论分析→用新的力学分支,理论研究岩石力学问题; 由于岩石中存在各种规模的结构面(断裂带、断层、节理、裂隙)→致使岩石的物理力学性质→不连续、不均匀、各 向异性→因此,有必要引入刻划不均一程度的参数。 各向异性:指岩石的强度、变形指标(力学性质)随空间方位不同而异的特性。 岩石的基本物理力学性质 岩石力学问题的研究首先应从岩石的基本物理力学性质研究入手, 1.岩石的容重:指单位体积岩石的重量。2、比重(Gs)指岩石干重量除以岩石的实体积(不含孔隙体积)的干容重与4?c 水的容重的比值。3、孔隙率(n%)指岩石内孔隙体积与总体积之比。4、天然含水量:指天然状态下,岩石的含水量与岩石干重比值的百分比。5、吸水率:指岩石在常温条件下浸水48小时后,岩石内的含水量与岩石干容重的比值。6、饱与含水率:指岩样在强制状态(真空、煮沸或高压)下,岩样最大吸水量与岩石干重量比值。7、饱水分数:指岩石吸水
、习题1、B 2、 D 1.2大部分岩体属于（）。 （A ）均质连续材料（B）非均质材料 （C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料 2.1岩石的弹性模量一般指（）。 （A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量 （C）切线模量|（ D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种 （A）- B =、（ C）一（ D）'- 2.3由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（）。 （A ）脆性材料（B ）延性材料 （C）坚硬材料 | （ D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征 2.4剪胀（或扩容）表示（ ）。 （A）岩石体积不断减少的现象（B）裂隙逐渐闭合的一种现象 （C）裂隙逐渐涨开的一种现象| （ D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象 2.5剪胀（或扩容）发生的原因是由于（）。 （A）岩石内部裂隙闭合引起的（B）压应力过大引起的 （C）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的 2.6岩石的抗压强度随着围岩的增大（）。 （A）而增大（ B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变 2.7劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（）。 （A ）抗压强度（B）抗拉强度（C）单轴抗拉强度（D ）剪切强度 2.8格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（）。 （A）拉应力引起的拉裂破坏］（B）压应力引起的剪切破坏 （C）压应力引起的拉裂破坏（D）剪应力引起的剪切破坏 2.9格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（）。 （A）它不是针对岩石材料的破坏准则 （B）它认为材料的破坏是由于拉应力所致 （C）它没有考虑岩石的非均质特征 （D）它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用 2.10岩石的吸水率是指（）。 （B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比 （C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比 （D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比 2.11已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72，则该岩石（）。 （A）软化性强，工程地质性质不良―| （B ）软化性强，工程地质性质较好 （C）软化性弱，工程地质性质较好（D）软化性弱，工程地质性质不良 2.12当岩石处于三向应力状态且比较大的时候，一般应将岩石考虑为（）。 （A ）弹性体（B）塑性体（C）弹塑性体（D）完全弹性体 2.13在岩石抗压强度试验中，若1.1岩石与岩体的关系是（ ） 。 （A）岩石就是岩体 （B ）岩体是由岩石和结构面组成 的
目录 1前言：.......................................... 错误!未定义书签。2利用自然伽马测井数据简单分析地层岩性............ 错误!未定义书签。2．1 估算地层泥质含量........................... 错误!未定义书签。2．2 估算地层biot系数.......................... 错误!未定义书签。3利用测井数据计算分析地层的弹性模量、泊松比。.... 错误!未定义书签。3．1纵、横声波速度.............................. 错误!未定义书签。3．2岩石的动态弹性参数确定...................... 错误!未定义书签。3．3岩石的动态弹性参数与静态弹性参数的转化...... 错误!未定义书签。4利用测井数据计算粘聚力、内摩擦角与地层抗拉强度的连续剖面错误!未定义书签。 4．1岩石单轴抗压强度的确定...................... 错误!未定义书签。4．2岩石粘聚力和内摩擦角的确定.................. 错误!未定义书签。5计算地层地应力.................................. 错误!未定义书签。6计算地层坍塌压力和破裂压力...................... 错误!未定义书签。6．1岩石破坏强度准则——摩尔库伦准则............ 错误!未定义书签。6．2井壁坍塌压力的计算.......................... 错误!未定义书签。6．3井壁破裂压力的计算.......................... 错误!未定义书签。6．4扩径原因分析................................ 错误!未定义书签。7地层出砂预测.................................... 错误!未定义书签。7．1利用B指数法预测地层是否出砂................ 错误!未定义书签。7．2组合模量法预测地层是否出砂.................. 错误!未定义书签。8计算结果及其分析................................ 错误!未定义书签。8．1利用自然伽马测井数据简单分析地层泥质含量.... 错误!未定义书签。8．2地层的动静态弹性模量、泊松比................ 错误!未定义书签。8．3地层岩石单轴抗拉强度、粘聚力、内摩擦角与地层抗拉强度的连续剖面................................................ 错误!未定义书签。8．4地层地应力.................................. 错误!未定义书签。8．5地层坍塌压力和破裂压力...................... 错误!未定义书签。8．6用B指数法预测地层出砂可能性................ 错误!未定义书签。9结论与总结...................................... 错误!未定义书签。参考文献.......................................... 错误!未定义书签。
《岩石力学》期末试卷及答案 姓名 学号 成绩 一、 选择题(每题1分，共20分) 1. 已知岩样的容重为γ，天然含水量为0w ，比重为s G ，40C 时水的容重为w γ，则该岩样的饱和容重m γ为（ A ） A. ()()w s s G w G γγ++-011 B. ()()w s s G w G γγ+++011 C. ()()γγ++-s s w G w G 011 D. ()()w s s G w G γγ+--011 2. 岩石中细微裂隙的发生和发展结果引起岩石的（ A ） A ．脆性破坏 B. 塑性破坏 C. 弱面剪切破坏 D. 拉伸破坏 3. 同一种岩石其单轴抗压强度为c R ，单轴抗拉强度t R ，抗剪强度f τ之间一般关系为（ C ） A.f c t R R τ<< B. f t c R R τ<< C. c f t R R <<τ D. t f c R R <<τ 4. 岩石的蠕变是指（ D ） A. 应力不变时，应变也不变； B. 应力变化时，应变不变化； C. 应力变化时，应变呈线性随之变化； D. 应力不变时应变随时间而增长 5. 模量比是指（A ） A ．岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比 B. 岩石的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 C ．岩体的 单轴抗压强度和它的弹性模量之比 D ．岩体的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 6. 对于均质岩体而言，下面岩体的那种应力状态是稳定状态（ A ） A.??σσσσsin 23131<++-cctg B.?? σσσσsin 23131>++-cctg C. ??σσσσsin 23131=++-cctg D.??σσσσsin 23131≤++-cctg 7. 用RMR 法对岩体进行分类时，需要首先确定RMR 的初始值，依据是（ D ） A ．完整岩石的声波速度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 B. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与不支护自稳时间 C. 完整岩石的弹性模量、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 D. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 8. 下面关于岩石变形特性描述正确的是（ B ） A. 弹性就是加载与卸载曲线完全重合，且近似为直线 B. 在单轴实验中表现为脆性的岩石试样在三轴实验中塑性增强 C. 加载速率对应力－应变曲线没有影响 D. 岩基的不均匀沉降是由于组成岩基的不同岩石材料含水量不同导致的 9. 下面关于岩石水理性质描述正确的是（ B ）
岩石力学试卷（闭卷） 一、填空题（每空1分，共20分） 1、沉积岩按结构可分为（）、（），其中，可作为油气水在地下的良好储层的是（），不能储存流体，但是可作为油气藏的良好盖层的是（）。 2、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，它们是（）、（）、 （）。 3、在水力压裂的加压过程中，井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力，当此拉应力达到地层的（） 时，井眼发生破裂。此时的压力称为（）。当裂缝扩展到（）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系统，形成（），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（）。如果围岩渗透性很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（）。 4、通常情况下，岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而（），而破坏前应变则随着应变率降低而（）。 5、一般可将蠕变变形分成三个阶段：第一蠕变阶段或称（）；第二蠕变阶段或称（）；第三蠕 变阶段或称（）。但蠕变并一定都出现这三个阶段。 6、如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是()和()。 二、选择题（每题2分，共10分） 1、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（） A、该准则不是针对岩石材料的破坏准则 B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性 C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响 2、在地下，岩石所受到的应力一般为（）。 A、拉应力 B、压应力 C、剪应力 3、一般情况下，岩石的抗拉强度（）抗压强度。 A、等于 B、小于 C、大于 4、地层坍塌压力越高，井壁越（）。 A、稳定 B、不稳定 C、无关 5、初始地应力主要包括（） A、自重应力和残余应力 B、构造应力和残余应力 C、自重应力和构造应力
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ (多选题) 1: 初始地应力主要包括（）。 A: 自重应力 B: 构造应力 C: 自重应力和残余造应力 D: 残余应力 正确答案: (多选题) 2: 在我国工程岩体分级标准中，岩体基本质量指标是由（）指标村确定的？A: RQD和节理密度 B: 岩石单轴饱和抗压强度 C: 岩体的完整性指数 D: 节理密度和地下水 正确答案: (多选题) 3: 岩石蠕动变形的影响因素有哪些？（） A: 岩性及构造因素 B: 压力级因素 C: 围压的影响 D: 温度、湿度的影响 正确答案: (多选题) 4: 我国工程岩体分级标准中是根据哪些因素对岩石基本质量进行修正的？（）。A: 地应力大小 B: 地下水 C: 结构面方位 D: 结构面粗糙度。 正确答案: (多选题) 5: 围岩表面位移可用（）测量。 A: 收敛计 B: 测杆 C: 测枪 D: 滑尺 正确答案: (多选题) 6: 维护岩石地下工程稳定的基本原则（）。 A: 把工程设计在岩石条件好的岩体中 B: 避免岩石强度的损坏 C: 充分发挥围岩的承载能力让围岩在脱落点以前充分释放弹性性能 D: 加固岩体 正确答案: (多选题) 7: 影响巷道围岩稳定的主要因素（）。 A: 围岩强度 B: 应力集中程度 C: 原始应力大小 D: 巷道支架的支撑力 正确答案: (多选题) 8: 压性断层主要指（）。
岩石力学考试试题 1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（A ）。 （A ）岩体中含有大量的不连续面 （B ）岩体中含有水 （C ）岩体为非均质材料 （D ）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（ C ）。 （A ）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系 （B ）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象 （C ）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象 （D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（ C ）。 （A）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（A ）。 （A）岩石的饱和单轴抗压强度 （B）岩石的抗拉强度 （C）岩石的变形模量 （D）岩石的粘结力
5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（ D ）（A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（ A ）（A）原生结构面（B）构造结构面 （C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（ C ） （A）劈理面（B）解理面（C）结构 （D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（ B ） （A）柱状>板状>块状 （B）块状>板状>柱状 （C）块状>柱状>板状 （D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（ A ） （A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体（B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体（C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体（D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于
《岩体力学》作业参考答案 作业一 一、解释下列概念: 1.刚性试验机：岩石峰值后试验回弹释放能量小于岩石稳定破坏所需能量的试验机。或试验机刚 度大于岩石刚度的试验机。 2.原岩应力：天然状态下或未开挖及开挖影响之外的岩体中存在的应力。 3.蠕变：在恒定应力作用下，岩石的应变随时间而增大的性质。 4.脆性破坏：在应力随应变而下降过程中即应变软化过程中的破坏。 5.长期强度：当恒定应力小于某一应力值，岩石将发生稳定蠕变，而大于该应力值时，岩石将发 生非稳定蠕变，该应力值即为长期强度。或岩石能保持长期稳定的最大恒定应力值。 二、多项选择题： 1.DB 2.BC 3.DB 4.EBAC 三、问答题： 1.答：图如下： 全应力应变曲线模量测定 峰值前峰值后 说明：塑性滞环、外轮廓线、表观模量等之间的异同。 2.答：两隧道周边相距6~10m即可认为其开挖不相互影响； 图形注意弹性状态下应力的叠加原理即在该平面上，应力应是二者之和。 四、分析题： 1.答：给出详细理由和分析过程。 第一种情况，锚杆支护，悬挂作用；
第二种情况：锚网喷射混凝土支护，挤压加固作用，挂网和混凝土表面支护作用和封闭作用。 2.答：给出详细理由和分析过程。 比=3.5:1 3.答：给出详细理由和分析过程。 柔性、挤压加固、承载拱、发挥围岩自支承能力、及时、封闭； 断面收敛监测、断面5测点布置。 五、计算题： 1.解：（1）单轴抗压强度σc =P/A ； （2）内摩擦角β=45-φ/2； （3）利用莫尔库仑理论 φφσφφσsin 1cos 2sin 1sin 131-+-+=c 计算（3a ）单轴抗拉强度、（3b ）三轴抗压强度。 2.解：已知原岩应力： 垂直方向34=σz MPa 、水平方向35=σx MPa 和20=σy MPa 。 而自重应力：z z ?=γσ自 z y x 自自自σμμσσ-==1 因岩体均质各向同性，所以自重应力方向与原岩应力平行，可直接相加减得到。 最后需要说明构造运动方向。 作业二 一、名词解释： 1.卸载后一部分弹性变形滞后一段时间恢复的力学性质 2.结构面和结构体的组合和排队列特征 3.应力应变随时间而变化的性质 4.由剪切滑移使岩块沿剪切面垂直方向变形而使岩体体积增大的性质 5.由于开挖而使开挖面附件一定范围的岩体内的应力产生重新分布，这种产生应力重新分布的岩体即为围岩 σ1
14. 确定岩石抗剪强度的方法：①直接剪切试验②楔形剪切试验③三轴压缩试验 开尔文模型 广义马克斯威尔模型 广义开尔文模型 柏格斯模型 1. 压力拱理论稳定条件：沿着拱的切线方向仅作用着压力，适用条件：能够形成压力拱， 即洞室上方有足够的厚度且有相当稳定的岩体。 No.1岩石力学考题（地质工程、岩土工程）A 卷 答案 3、试述主要岩石破坏准则(要求列举4个以上)列出相应的表达式及其各自的适用情况。（7分） 最大正应力理论0))()((2 23222221=---R R R σσσ 单向式脆性岩不在某些二进制赂应力状态受检情况。 最大正应变： []{}[]{}[]{} 0)()()(22 21322 3122 2 321=-+--+--+-R R R σσμσσσμσσσμσ 脆性材料 [][][] 塑性材料八面体剪应力理论最大剪应力理论?? ? ??-+-+-=-----2 32232221223122322221)()()(0)()()-(σσσσσσσσσσσσR R R 莫尔库仑理论：?στtg c f += Mpa 10<σ 岩石中大部分材料 ?? σσσσsin 2313 1=++-ctg 莫尔理论 )(στf f =剪切破坏只与1σ、3σ有关，与2σ无关。 包络线：脆性材料、双曲线或摆线；塑性材料，抛物线。 格里菲思，适用于脆性材料(拉应力集中)
)(42 y xy Rt Rt στ+= 0331>+σσ )(8)(312 31σσσσ+=-Rt 破裂角：arc 21 = β) (23131σσσσ+-as 0331<+σσ Rt -=3σ 0=β 伦特堡 塑性材料 修正格里菲斯 脆性材料 修正格里菲斯 脆性材料，由于孔隙边缘压应力集中引起压剪破坏。 五、计算题：（45分） 1、将直径为3cm 的岩心切成厚度为0.7cm 的薄岩片，然后进行劈裂试验，当荷载达到1kN 时，岩片即发生开裂破坏，试计算试件的抗拉强度。（4分） 解： Dl P R t πmax 2= 2、已知某岩体的容重γ=26KN/m 3 、抗剪强度c=0.017MPa ，φ=30。 。如果基于这种岩体设计以其坡高系数H ’=1.6，试求该边坡的极限高度H 。（4分） )245(290?γ+=o tg c H （2分） 90/ H H H = (2分) 2、设某花岗岩埋深一公里，其上复盖地层的平均容重为，花岗岩处于弹性 状态，泊松比。该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应力分别为多大？ （8分） 3、解答 （1）垂直应力计算 （2）水平应力计算
2.17 不同受力条件下岩石流变具有哪些特性？ 答：（1）恒应力长期作用下岩石的流变体现为蠕变，蠕变指岩石材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。蠕变可分为三个阶段：第一阶段：蠕变速率（Δε/Δt ）随时间而呈下降趋势。第二阶段：蠕变速率不变，即（Δε/Δt ）为常数，这一段是直线。第三阶段：蠕变速率随时间而上升，随后试样断裂。 （2）在应变一定的情况下，岩石的流变体现为松弛，松弛分为立即松弛——变形保持恒定后，应力立即消失到零；完全松弛——变形保持恒定后，应力逐渐消失，直到应力为零；不完全松弛——变形保持恒定后，应力逐渐消失，但最终不能完全消失，而趋于某一值。 （3）岩石强度随外荷载作用时间的延长而降低的特性称作岩石的长期强度，岩石长期强度也是岩石流变特性的体现。 2.18 简要叙述常见的几种岩石流变模型及其特点。 答：（1）马克斯威尔（Maxwell）模型。这种模型是由弹性单元和黏性单元串联而成，当骤然施加应力并保持为常量时，变形以常速率不断发展。 （2）开尔文（Kelvin）模型。它是由弹性单元和黏性单元并联而成，当骤然施加应力时，应变速率随着时间逐渐递减，在t增长到一定值时剪应变就趋于零。 （3）广义马克斯威尔模型。该模型由开尔文模型与黏性单元串联而成，剪应力开始以指数速率增长，逐渐趋近于常速率。 （4）广义开尔文模型。该模型由开尔文模型与弹性单元串联而成，开始产生瞬时应变，随后剪应变以指数递减速率增长，最终应变速率趋于零，应变不再增长。 （5）柏格斯（Burgers）模型。这种模型由开尔文模型与马克斯威尔模型串联而成，蠕变曲线开始有瞬时变形，随后剪应变以指数递减速率增长，最后趋于以不变的速率增长。 2.19 什么是岩石的长期强度？它与岩石的瞬时强度有什么关系？ 答：岩石的长期强度指岩石强度随外荷载作用时间的延长而降低的性能，即作
岩石力学习题 第一章绪论 1.1 解释岩石与岩体的概念，指出二者的主要区别与联系。 1.2 岩体的力学特征是什么？ 1.3 自然界中的岩石按地质成因分类可分为几大类，各有什么特点？ 1.4 简述岩石力学的研究任务与研究内容。 1.5 岩石力学的研究方法有哪些？ 第二章岩石的物理力学性质 2.1 名词解释：孔隙比、孔隙率、吸水率、渗透性、抗冻性、扩容、蠕变、松弛、弹性后效、长期强度、岩石的三向抗压强度 2.2 岩石的结构和构造有何区别？岩石颗粒间的联结有哪几种？ 2.3 岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？ 2.4 已知岩样的容重=22.5kN/m3，比重，天然含水量，试计算该岩样的孔隙率n，干容重及饱和容重。 2.5 影响岩石强度的主要试验因素有哪些？ 2.6 岩石破坏有哪些形式？对各种破坏的原因作出解释。 2.7 什么是岩石的全应力－应变曲线？什么是刚性试验机？为什么普通材料试 验机不能得出岩石的全应力－应变曲线？ 2.8 什么是岩石的弹性模量、变形模量和卸载模量？
2.9 在三轴压力试验中岩石的力学性质会发生哪些变化？ 2.10 岩石的抗剪强度与剪切面上正应力有何关系？ 2.11 简要叙述库仑、莫尔和格里菲斯岩石强度准则的基本原理及其之间的关系。 2.12 简述岩石在单轴压力试验下的变形特征。 2.13 简述岩石在反复加卸载下的变形特征。 2.14 体积应变曲线是怎样获得的？它在分析岩石的力学特征上有何意义？ 2.15 什么叫岩石的流变、蠕变、松弛？ 2.16 岩石蠕变一般包括哪几个阶段？各阶段有何特点？ 2.17 不同受力条件下岩石流变具有哪些特征？ 2.18 简要叙述常见的几种岩石流变模型及其特点。 2.19 什么是岩石的长期强度？它与岩石的瞬时强度有什么关系？ 2.20 请根据坐标下的库仑准则，推导由主应力、岩石破断角和岩石单轴抗压强度给出的在坐标系中的库仑准则表达式，式中。 2.21 将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到100MPa时即发生破坏，破坏面与大主应力平面的夹角(即破坏所在面与水平面的仰角)为65°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化(即遵循莫尔库伦破坏准则)，试计算： 1)内摩擦角。 2)在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度。
第一部分 填空题 1、岩石力学定义 ①岩石力学是研究岩石的力学性态的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应的科学。识记（1分/空） ②岩石力学是研究岩石在荷载作用下的应力、变形、破坏规律以及工程稳定性等问题。识记（1分/空） 2、岩石力学研究容 ①岩石力学研究的主要领域可概括为基本原理、实验室和现场试验、实际应用。识记（1分/空） 3、岩石力学研究方法 ①岩石力学研究方法主要有工程地质研究法、试验法、数学力学、分析法、综合分析法。理解（1分/空） 4、岩石的常用物理指标 ①在工程上常用到的物理指标有：容量、比重、孔隙率、吸水率、膨胀性、崩解性等。识记（1分/空） ②岩石的容量γ是指岩石的单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力，单位是3/m KN 与岩石密度ρ的关系为：8.9?=ργ。 识记（1分/空） ③岩石的密度ρ是指岩石的单位体积的质量（包括孔隙体积）单位是3/m kg 与岩石容重γ的关系为：8.9?=ργ。识记（1分/空） ④岩石的比重就是岩石的干的重力除以岩石的实际体积，再与4。C 时水的容重相比。计算公式是：s w s s W G νγ= 。识记（1分/
空） ⑤孔隙率是指岩石试样中孔隙体积与岩石试样总体积的百分比，工程设计上所用的孔隙率常是利用w s d r G γη- =1计算出来。识 记（1分/空） ⑥孔隙率是反映岩石的密度和岩石质量的重要参数。孔隙率愈大表示岩石中的空隙和细微裂隙愈多，岩石的抗压强度随之是降低。理解（1分/空） ⑦表示岩石吸水能力的物理指标有吸水率和饱和吸水率，两者的比值被称为饱水系数，它对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。理解应用（1分/空） ⑧岩石的吸水能力大小，一般取决于岩石所含孔隙的多少以及孔隙和细裂隙的连通情况。岩石中包含的孔隙和细微裂隙愈多，连通情况愈好，则岩石吸入的水量就愈多。理解（1分/空） ⑨岩石的抗冻性就是岩石抵抗冻融破坏的性能，一般用抗冻系数和重力损失率两个物理指标来表示。识记（3分/空） 5、岩石的渗透性及水对岩石的性状影响 ①岩石的渗透性是指在水压力的作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。表示岩石渗透能力的物理指标是渗透系数k 。识记（1分/空） ②渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力，它的大小取决于岩石的物理特性和结构特征。理解（1分/空） ③水对岩石性状的影响主要表现在岩石的抗冻性、膨胀性、崩解性、软化性。 ④岩石的软化是指岩石与水相互作用时降低强度的性质，常用的物理指标为软化系数，即饱和抗压强度与抗压强度的比值。识记（1分/空） ⑤岩石的膨胀性是指岩石浸水后体积增大的性质。这种现象的发生必备条件是岩石中含有粘土矿物。表示岩石的膨胀性能的
岩石力学考试重点题型分析 第一题:对下列的名词进行解释 １.岩体质量指标RQD ２.岩石的弹性模量和变形模量 3.地应力与次生应力 4.岩石的蠕变与松弛 5.地基承载力 6.弹性变形 7．等应力轴比 8．极限承载力 9．塑性变形 10.岩石本构关系 第二题:填空题 1．根据结构面的成因,通常将其分为三种类型:原生结构面、构造结构面及次生结构面。 2.同一岩石各种强度中最大的是单轴抗压强度,中间的是抗剪强度，最小的是单轴抗拉强度。 3.岩石的抗剪强度用凝聚力Ｃ和内摩擦角Φ来表示 ４．隧（巷）道轴线方向一般应与最大主应力平行(一致）。弹性应力状态下，轴对称圆形巷道围岩切向应力σr径向应力σθ的分布和角度无关,应力大小与弹性常数E、υ无关。 5.岩石的变形不仅表现为弹性和塑性,而且也具有流变性质,岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。６.Ｄ-P准则是在Ｃ－M准则和塑性力学中的Miseｓ准则基础上发展和推广而来的，应力第一不变量Ｉ１＝__。
7．边坡变形主要表现为松动和蠕动。 8.边坡按组成物质可分为土质边坡和岩质边坡。 9.岩坡的失稳情况，按其破坏方式主要分为崩塌和滑坡两种。 10.地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力，一般分为极限承载力和容许承载力。 １1．路基一般分为路堤和路堑两种，高于天然地面的填方路基称为路堤；低于天然地面的挖方路基称为路堑。 第三题：简述题 1.岩石力学的研究内容及研究方法。 ２.地下水对岩体的物理作用体现在哪些方面？ 3. 简述地应力分布的基本规律。 4.喷砼的支护特点。 ５.边坡稳定性的影响因素。 6．岩石的强度指标主要有哪些?各指标是如何定义的? 7.地应力对岩体力学性质的影响体现在哪些方面？ 8.边坡平面破坏计算法的假定条件。 第四题：论述题 1．结合下图，说明重力坝坝基深层滑动稳定性计算中:①不按块体极限状态计算的等K 法；②按块体极限状态计算的等K 法的计算思路（块体中各种作用力可以用符号代表）(图见书上424页图8－１4ａ）（第四题） 2. 推导平面问题的平衡微分方程 0=+??+??X y x yx x τσ0 =+??+??Y x y xy y τσ
中国矿业大学2010～2011学年第 2 学期 《矿山岩体力学》试卷（A）卷答案 考试时间：120 分钟考试方式：闭卷 一、名词解释（20分，每题2分） 1、岩体：是由岩块和各种各样的结构面共同组成的综合体。 2、体力：分布在物体整个体积内部各个质点上的力，又称为质量力。 3、结构面：在岩体中存在着各种不同的地质界面，这种地质界面称为结构面。 4、岩石的孔隙度：是岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比，常用百分数表示，故 也称为孔隙率。 5、岩石的软化系数：是指水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之比。 6、岩石强度：岩石在各种荷载作用下破坏时所能承受的最大应力。 7、破坏准则：用以表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系，是在极限状态下 的“应力—应力”关系。 8、岩石的弹性：指卸载后岩石变形能完全恢复的性质。 9、岩石的流变性：指岩石在长期静载荷作用下应力应变随时间加长而变化的性质。 10、地应力：指存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。也称原岩应力、初始应力。 二、单项选择题（30分，每题2分） 1、下列那个不是矿山岩体力学的特点（B ） A）工程支护多为临时结构物 B）只关心岩石在弹性阶段的力学性质 C）工作面不断移动 D）煤岩经常受瓦斯气体作用与影响 2、围压对岩石极限强度（峰值强度）有较大影响，随着围压的增加，岩石的三轴极限强度将（B ）A）减小B）增大C）不变D）不一定增大 3、在岩石的室内单轴压缩试验中，对同一岩石试样所进行的试验中，如其余的条件均相同，则下列试样强度最高的是（ A ） A）圆柱形试件B）六角菱柱形试件 C）四角菱柱形试件D）三角菱柱形试件 4、岩石的破坏形式不取决于下列哪个（C ） A）岩石的性质与结构面性质
一章： 1.叙述岩体力学的定义.：岩体力学主要是研究岩石和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，做出响应的一门力学分支。 2.何谓岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？（1）岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。 3.何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？ （1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）结构体和结构面。 4. 岩体结构的六大类型？ 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征？（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，各部位的力学性质不同。（4）赋存地质因子特性（水、气、热、初应力）都会对岩体有一定作用。 二章：岩石物理力学性质有哪些？ 岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压强度，抗拉强度，剪切强度，三向压缩强度和各种受力状态相对应的变形特性。影响岩石强度特性的主要因素有哪些？对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。 什么是岩石的应力应变全过程曲线？所谓应力应变全过程曲线是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 2.4简述岩石刚性实验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA′O2O1面积—峰点后，岩块产生微小位移所需的能。ACO2O1面积——峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。ABO2O1——峰点后，普通机释放的能量(贮存的能量)。当实验机的刚度大于岩石的刚度，才有可能记录下岩石峰值应力后的应力应变曲线。 莫尔强度理论，格尔菲斯强度理论和E.hoek和E.T.brown提出的经验理论的优缺点？：莫尔强度理论优点是使用方便，物理意义明确；缺点是1不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2忽略了中间主应力对岩石强度的影响；格尔菲斯强度理论优点是明确阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向；缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。E.hoek和E.T.brown提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点是能够用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显复杂。 典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？典型的岩石蠕变曲线分三个阶段第Ⅰ阶段：称为初始蠕变段或者叫瞬态蠕变阶段。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：称为加速蠕变段非
岩体力学习题 1、何谓岩体力学? 谈谈你对岩体力学的认识和看法。 1)岩体力学是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。 2)认识和看法：对于岩体力学的认识看法，主要还是体现在其形成发展的过程以及研究对象内容所囊括的重要意义。 岩体力学的形成和发展，是与岩体工程建设的发展和岩体工程事故分不开的。岩块物理力学性质的试验，地下洞室受天然水平应力作用的研究，可以追溯到19世纪的下半叶。20世纪初出现了岩块三轴试验，1920年，瑞士联合铁路公司采用水压洞室法，在阿尔卑斯山区的阿姆斯特格隧道中，进行原位岩体力学试验，首次证明岩体具有弹性变形性质。1950～1960年，岩体力学扩大了应用范围，从地下洞室围岩稳定性研究扩展到岩质边坡和地基岩体稳定性研究等。1957年，法国的J.塔洛布尔著《岩石力学》，从岩体概念出发，较全面系统地介绍了岩体力学的理论和试验研究方法及其在水电工程上的应用。至50年代末期，岩体力学形成了一门独立的学科。60年代以来，岩体力学的发展进入了一个新的历史时期，研究内容和应用范围不断扩大，对不连续面力学效应和岩体性能进行了研究，取得了成果和发展；有限元法、边界元法、离散元法先后被引入，岩体中天然应力量测的加强与其分布规律不断被揭示。 岩体力学的理论基础直接来源于弹塑性力学，同时也包含了理论力学、材料力学等方面的知识，只是研究对象细化到了岩土体这一材料上，故而其研究的重要意义在于：大量岩体工程的开展必须要保证其既安全稳定又经济合理，所以要通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此，岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，提出了大量的岩体力学问题。诸如高坝坝基岩体及拱坝拱座岩体的变形和稳定性；大型露天采坑边坡、库岸边坡及船闸、溢洪道等边坡的稳定性；地下洞室围岩变形及地表塌陷；高层建筑、重型厂房和核电站等地基岩体的变形和稳定性；以及岩体性质的改善与加固技术等等。对这些问题能否做出正确的分析和评价，将会对工程建设和生产的安全性与经济性产生显著的影响，甚至带来严重的后果。 2、何谓岩块、岩体? 试比较岩块与岩体,岩体与土有何异同点? 1）岩块：指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。 2）岩体：指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的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，是岩体力学研究的对象。 3）岩块与岩体：岩块是构成岩体的最小岩石单元体，岩体包含岩块； 岩体与土：土不具有刚性的联结，物理状态多变，力学强度低等，因而也不具有岩体的结构面。 3、何谓岩体分类? RMR 分类和Q 分类各自用哪些指标表示? 怎样求得? 1）岩体分类：在工程地质分组的基础上，通过对岩体的的一些简单和容易实测的指标，将工程地质条件与岩体参数联系起来，并借鉴已建的工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种方法。
教学大纲 第一章概论 §1.1岩石力学的基本概念——什么是岩石力学？ 传统的概念和理论 美国科学院岩石力学委员会定义 岩石力学固体力学和其他力学学科的本质区别 岩石力学的重新定义 §1.2岩石力学的应用——岩石力学服务于哪些工程领域采矿工程 水利水电工程 隧道和公路建设工程 土木建筑工程 石油工程 海洋勘探与开发工程 核电站建设与核废料处理工程 地热开发工程 地震监测与预报工程 §1.3岩石力学与工程研究的特点 力学荷载条件的特殊性和多因素性 研究对象的复杂性和不确定性 研究内容的广泛性和工程实用性
研究方法的多样性、系统性和综合性第二章岩石的物理力学性质 §2.1岩石的物理性质 孔隙度 密度，容重 渗透性 声波速度（在岩石中的传播速度）§2.2岩石力学性质的试验和研究非限制性压缩强度试验 点荷载强度试验 三轴压缩强度试验 拉伸强度试验 剪切强度试验 全应力—应变曲线及破坏后强度试验第三章岩石与岩体分类 §3.1按地质组成分类 具有结晶组织的岩石 具有碎屑组织的岩石 非常细颗粒的岩石 有机岩石 §3.2按力学效应分类 均质连续体 弱面体
散体 §3.3按岩体结构分类 完整块状结构 层状结构 碎裂结构 散体结构 §3.4 CSIR岩体质量分级 CSIR岩体质量分级指标体系 RMR岩体质量评分标准 §3.5 NG1隧道岩体质量分级 NG1岩体质量分级指标体系 Q岩体质量评分标准 第四章岩石强度理论（破坏准则）§4.1莫尔—库仑破坏准则 §4.2经验破坏准则 §4.3格里菲斯破坏准则 §4.4各向异性岩体的破坏 第五章岩石流变理论 §5.1岩石流变的基本概念 §5.2 流变模型 三个流变元件模型 圣维南(St. Venant)体 马克斯威尔Maxwell体
1、岩石力学:固体力学的一个新分支,用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。 岩石：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。 岩体：岩体是指一定工程范围内的自然地质体,由岩块和各种不连续面组成的。 岩体具有如下三大特征: (1)它的边界是根据工程情况确定的。 (2)岩体经历了漫长的自然地质作用过程,并在地应力的长期作用下,在其内部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹。 (3)至今还受到地应力,以及水、温度等因素的影响。 结构面：结构面是指在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带,即强度低、易变形的面或带,即弱面。 结构体：结构体是指由结构面在岩体中切割而成的几何体。 2、岩石的密度：岩石的比重就是岩石的干重量除以岩石的实体积(不包括岩石中孔隙体积),所得的量与一个标准大气压下4℃纯水容重的比值,又称相对密度。 重度：岩石在天然状态下岩石单位体积的重量。 干重度：岩石在105℃~110℃烘至恒重后，测定的岩石单位体积的重量。 饱和重度：岩石在吸水饱和状态下测定的重度。 碎胀系数：岩石的碎胀系数Kp是指岩石破碎后的体积与破碎前实体积的比。 残余碎胀系数：破碎岩石压实后体积与岩石破碎前体积V之比，用Kp’表示。（取决于岩石性质、载荷大小、载荷作用时间、含水状况等） 孔隙度率：岩石的孔隙率是指岩石中孔隙体积Vv(孔洞和裂隙之和)占岩石总体积V的百分比。 孔隙比：岩石的孔隙比是指岩石中孔隙的总体积Vv与固体(颗粒)实体积Vs之比。 吸水率：岩石的吸水率(自然吸水率的简称)指干燥后的岩石(样品)在一个大气压力和室温条件下,浸入水中定时间(48hr)吸入水分的质量与其干质量百分比。 饱水率：岩石的饱和吸水率(简称饱水率)又称强制吸水率,是指干燥后的岩样在强制状态下吸入水分的质量与其固体矿物质量的百分比。 膨胀性：岩石浸水后体积增大或体积不变时相应地引起应力增大的性能。 侧向约束膨胀率：处于径向约束的岩石试件，浸水膨胀后测得的轴向变形率。 饱和系数：岩石的饱和系数指岩石吸水率和饱和吸水率之比。 渗透系数：岩石的透水性是指水在一定压力作用下通过岩石的性能,岩石的透水性指标为渗透系数。K＝v/I＝Q/IA 软化性：岩石浸水后强度降低的性能。 软化系数：是岩石单轴饱和状态下的抗压强度与烘干状态的单轴抗压强度的比值。 崩解性：岩石浸水后发生的解体现象。 耐崩解指数：即指岩样在遭受干燥和湿润两个标准循环后,残留固体质量与试验前固体质量百分比。 3、岩石主要有哪些类型？脆性岩石和塑性岩石 弹性模量：弹模分为切线模量和割线模量，切线模量是指岩石应力应变关系为S 型时,该曲线上直线段的切线斜率。割线模量是指应力应变关系为S 曲线时,该曲线原点到某一特殊应力点连线的斜率。 泊松比：是指岩石试件在单轴压缩条件下横向(径向)应变εd和轴向应变εz的比值,又称为横向变形系数。 体积应变：是指岩石在压缩时,体积的缩小量与原体积的比值。 弹模获取的常用方法：巴西劈裂法 4、脆性岩石是指在外力作用下,岩石在破坏前变形很小(总变形小于3%),破坏面明显的岩石。 塑性岩石,通常是指在外力作用下,岩石在破坏前变形明显(总变形大于5%),而破裂面不明显的岩石,即延性。 刚性压力机是指试验机的刚度Km比岩石刚度Kr大。 全应力应变曲线是岩石应力应变全过程曲线的简称,是指在刚性压力机上获得的应力应变曲线,即包括峰前区和峰后区两部分。 典型全应力应变曲线由哪些阶段组成？ ①孔隙裂隙压密阶段OA②弹性变形阶段AB③微裂纹扩展阶段BD④破坏阶段 为什么说普通力学试验机不能获得应力应变全过程曲线？ 普通材料实验机整体刚度相对较小，对试件施加载荷产生的反作用力将使实验机构件产生较大变形（弹性能储存），当岩石试件被压坏时，试件抗压能力急剧下降，致使实验机弹性变形迅速恢复（弹性能释放）摧毁岩石试件，而得