练习题
一、名词解释：
1、各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。 2、软化系数：饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。 3、初始碎胀系数：破碎后样自然堆积体积与原体积之比。 4、岩体裂隙度K：取样线上单位长度上的节理数。
5、本构方程：描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程（物理方程）。 6、平面应力问题：某一方向应力为0。（受力体在几何上为等厚薄板，如薄板梁、砂轮等）
1．平面应变问题：受力体呈等截面柱体，受力后仅两个方向有应变，此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。 2．给定载荷：巷道围岩相对孤立，支架仅承受孤立围岩的载荷。 3．长时强度：作用时间为无限大时的强度（最低值）。
4．扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象 5．支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。
1．平面应力问题：受力体呈等厚薄板状，所受应力为平面应力，在弹性力学中称为平面应力问题。
2．给定变形：围岩与母体岩层存在力学联系，支架承受围岩变形而产生的压力，这种工作方式称为给定变形。 3．准岩体强度：考虑裂隙发育程度，经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。
4．剪胀现象：岩石受力破坏后，内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增大现象。 5．滞环：岩石属滞弹性体，加卸载曲线围成的环状图形，其面积大小表示因内摩擦等原因消耗的能量。 1、岩石的视密度：单位体积岩石（包括空隙）的质量。
2、扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象。 3、岩体切割度Xe：岩体被裂隙割裂分离的程度：
4、弹性后效：停止加、卸载，应变需经一段时间达到应有值的现象。 5、粘弹性：岩石在发生的弹性变形具有滞后性，变形可缓慢恢复。 6、软岩（地质定义）：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。
1.砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。
2.混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。
3.卓越周期：地震波在地层中传播时，经过各种不同性质的界面时，由于多次反射、折射，将出现不同周期的地震波，而土体对于不同的地震波有选择放大的作用，某种岩土体总是对某种周期的波选择放大得突出、明显，这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。
4.工程地质问题：工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。
5.工程地质条件：与工程建筑有关的地质要素的综合，包括：地形地貌、岩土类型及其工程性质、地质结构、水文地质、物理地质现象和天然建筑材料六个方面。
6.滑坡：斜坡岩土体在重力等因素作用下，依附滑动面（带）产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象。 7.振动液化：饱水砂、粉砂土在振动力的作用下，抗剪强度丧失的现象。 8.卓越周期：岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出，这种周期即为该岩土体的卓越周期。卓越周期的实质是波的共振。
9.混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀性有所增强，这种增强的溶蚀效应叫做混合溶蚀效应。 10.基本烈度：指在今后一定时间（一般按100年考虑）和一定地区范围内一般场地条件下可能遇到的最大烈度。它是由地震部门根据历史地震资料及地区地震地质条件等的综合分析给定的，对一个地区地震危险性作出的概略估计，作为工程抗震的一般依据。
11.活断层：是指目前正在活动着的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。 12.水库诱发地震：是指由于人类修建水库工程，水库蓄水所引起的地震活动，称为水库诱发地震。
13.崩塌：斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体，突然脱离母体并以垂直运动为主，翻滚跳跃而下，这种现象或运动称为崩塌。 二、填空题：
1、矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。 2、已知岩石的孔隙率为5%，则其孔隙比为0.053。
3、岩石在不同的应力作用下，其极限强度的大小满足抗剪强度 >抗拉强度。
4、岩石形成各向异性的原因是岩石物质成分、结构具有方向性，节理、结构面、层面具有方向性。 5、岩石蠕变的类型分为稳定蠕变和不稳定蠕变两种。
6、马克斯维尔（M）体描述具有瞬时弹性变形、等速蠕变和松弛性质的不稳定蠕变，其结构组成为M = H—N （或元件图）。
7、岩石抗冻系数为岩样在正负25℃之间反复冻融，其抗压强度降低值与未冻融前抗压强度的百分比。 8、塑性区围岩具有弹塑性位移，位移仅与应力偏量有关，与静水压力无关。
9、目前维护井下巷道围岩稳定，主要从两个方面入手:增强围岩强度、降低围岩应力。 10、从支护原理上分析，普通支护为被动支护，锚喷支护为主动支护。
11、锚杆支护设计时一般先确定锚固力，然后确定拉断力，再确定锚杆杆径。
1.开尔文（K）体描述有弹性后效的稳定蠕变，其结构组成为K = H|N （或元件图）。 2.莫尔认为无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏。 3.依据回采空间是否移动，分为移动支承压力、固定支承压力。 4.一般讲，岩体强度介于岩石强度与结构面（弱面）强度之间。
5.ISRM 建议：加载速率为0.5—1.0MPa/s；破坏时间一般为5—10分钟。
6.岩石破坏后所具有的残余强度是指破裂岩块之间因相互错动摩擦产生的摩擦阻力。 7.一般以高于（低于）原岩应力5%为界，划分集中应力影响范围。
1．描述不稳定蠕变的马克斯维尔（M）体结构组成为M = H—N （或元件图）。 2．矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。 3．岩体由岩块、结构面组成。
4．格里菲斯认为不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。 5．锚杆的作用原理有悬吊、组合梁、挤压拱、抗剪切等不同解释。 6．岩石塑性变形有真塑性和假塑性之说，其中假塑性变形是指岩石内部存在的节理裂隙被压闭合在宏观表现上的变形。 7．当侧压系数为1/3时，圆形巷道周边恰恰不产生拉应力。 1、已知岩石的孔隙比为0.053，则其孔隙率为5%。
2、岩石在不同的应力作用下，其极限强度的大小满足三向抗压强度>单轴抗压强度。 3、结构面密集程度由裂隙度K与切割度Xe表征。 4、岩石的破坏类型分为断裂破坏（劈裂）、流动破坏（剪切）两种。 5、典型蠕变曲线分为初始蠕变、定常蠕变、加速蠕变三阶段。
6、开尔文（K）体描述有弹性后效的稳定蠕变，其结构组成为K = H | N （或元件图）。 7、巷道围岩受地压作用产生的三区分别为塑性区、弹性区、原始应力区。 8、弹性区围岩具有弹性或粘弹性位移，位移与岩石弹性性质有关。
9、大量实验表明，塑性变形与静水应力无关，只与应力偏量有关，与剪应力有关。 10、锚杆施工时要注意两点足够、可靠的锚固力；稳定、完整的岩帮。 三、简答题：
1、什么是全应力应变曲线？为什么普通材料试验机得不出全应力应变曲线？ 答：在单轴压缩下，记录岩石试件被压破坏前后变形过程的应力应变曲线。
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，而得不到岩石破坏后的应力应变曲线。刚性实验机在施加载荷时，自身变形极小，储存的弹性能不足以摧毁岩石试件，因此可以得到岩石破坏后的应力应变曲线。 2、简述岩石在三轴压缩下的变形特征。 答：E、μ与单轴压缩基本相同；
随围压增加——三向抗压强度增加；峰值变形增加；弹性极限增加；岩石由弹脆性向弹塑性、应变硬化转变。 3、按结构面成因，结构面通常分为几种类型？
答：按成因分类有三种类型： ①原生结构面——成岩阶段形成的结构面； ②构造结构面——在构造运动作用下形成的结构面；③次生结构面——由于风化、人为因素影响形成的结构面。 4、在巷道围岩控制中，可采取哪些措施以改善围岩应力条件？ 答：选择合理的巷道断面参数（形状、尺寸），避免拉应力区产生（无拉力轴比）； 巷道轴线方向与最大主应力方向一致； 将巷道布置在减压区（沿空、跨采、卸压）。
5、地应力测量方法分哪两类？两类的主要区别在哪里？每类包括哪些主要测量技术？ 答：分为直接测量法和间接测量法。
直接测量法是用测量仪器直接测量和记录各种应力量。
间接测量法，不直接测量应力量，而是借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的物理量的变化，通过其与应力之间存在的对应关系求解应力。
直接测量法包括：扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法等。
间接测量法包括：套孔应力解除法、局部应力解除法、松弛应变测量法、孔壁崩落测量法、地球物理探测法。 1．岩石的塑性和流变性有什么不同?
答：塑性指岩石在高应力（超过屈服极限）作用时，产生不可恢复变形的性质。流变性指岩石在任何应力作用下，随时间增长而产生的不可恢复的变形。相同点：均为不可恢复变形；不同点：变形产生的原因、机理不同。 2．试叙述构造应力对原岩应力场的影响及其特点。
答：影响：加大了水平应力和应力不均衡分布。构造应力特点：
1）分布不均，在构造区域附近最大；2）水平应力为主，浅部尤为明显；3）具有明显的方向性；4）坚硬岩层中明显，软岩中不明显；5）
3．简述围压对岩石力学性质的影响。
围压可改变岩石的力学性状。围压增大致使塑性增大、峰值强度增高、破坏前变形加大。实验时加载速率大，导致弹性摸量大、强度指标高。
4．影响巷道围岩稳定的主要因素有哪些？
围岩强度、应力集中程度、原始应力大小、巷道支架的支撑力 5．采用锚杆支护时如何选择锚杆的杆径？
锚杆杆径确定：一般先确定锚固力，然后由拉断力≥锚固力确定拉断力，再确定杆径。 1．岩石受载时会产生哪些类型的变形?
岩石受载可发生弹性变形、塑性变形和粘性变形。一般岩石呈现粘弹性性质（滞弹性），即应变的产生和恢复滞后于应力变化。
2．程岩体比尼奥斯基分类法依据哪些指标对岩体进行分类？
依据岩块强度、RQD、节理间距、节理条件、地下水条件五个指标进行分类。 3．岩体与岩石相比，其变形性质有何特点？
岩体变形与岩石相比E低，峰值强度低，残余强度低，μ高；达到峰值后，岩体呈柔性破坏，并保留一定残余强度；各向异性显著，不同结构面分布呈现不同变形性质。 4．试分析支承压力的有利因素与不利因素。
有利：压酥煤体，便于落煤，节省能耗。不利：破坏煤体引起片帮，不利顶板管理；破坏顶板，生成采动裂隙，造成顶板破碎不易管理；高应力引起巷道围岩变形严重，维护量大不安全；高应力易引发冲击地压。 5．采用锚杆支护时，如何选择锚杆的类型？
坚硬、厚层状岩体多选用端头锚固型；松软破碎、裂隙发育岩体多选用全长锚固；为增加锚杆作用效果，锚固经常与喷射混凝土、钢筋网、钢板条带等联合使用。
1、在巷道围岩控制中，采用哪些措施可使支护更加合理？
答：对于位移明显巷道，采用恒阻—可伸缩支护形式；对于变形量较大的软岩，采用二次支护；支架与围岩要整体接触，使应力均匀传递；加强支护与围岩间的整体性，共同承受载荷作用。 2、峰前区应力应变曲线有几种类型，各表示岩石何种性质？
答：峰前区应力应变曲线形态可分为直线型、下凹型、上凹型、S型、平缓型，分别表示了岩石受力作用后呈现的弹性、弹塑性、塑弹性、塑弹塑性和弹粘性性质。 3、岩体结构基本类型有哪些？
完整结构； 块裂结构； 板裂结构； 碎裂结构； 断续结构；散体结构 4、结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？ 剪切变形与岩石强度（C）、结构面粗糙性（JRC）有关；法向变形与结构面抗压强度（JCS）、结构面粗糙性（JRC）、结构面张开度（δ）有关。
5、简述水压致裂法主要测量步骤及适用条件。 答：（1）打孔到测量应力的部位，将加压段用封隔器密封； （2）向隔离段注入高压水，测得岩体初始开裂压力Pi；
（3）把高压水释放后重新加压，测得压力Pr和稳定关闭压力Ps，重复2—3次；
（4）将封隔器完全卸压后连同加压管等全部设备从钻孔中取出；
（5）测量水压裂隙和钻孔试验段的天然节理、裂隙的位置、方向和大小，做好记录。 适用于：完整、脆性岩石。 4.简述斜坡中应力分布特点：
（1）斜坡周围主应力迹线发生明显偏转：愈接近临空面,最大主应力ζ1愈接近平行于临空面, ζ3与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态。（2）坡脚附近形成最大剪应力增高带，往往产生与坡面或坡底面平行的压致拉裂面。（3）在坡顶面和坡面的某些部位,坡面的径向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力，形成张力带,易形成与坡面平行的拉裂面。（4）与主应力迹线偏转相联系,坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向。（5）坡面处由于侧向压力趋于零,实际上处于两向受力状态,而向坡内逐渐变为三向受力状态。 5.工程地质常用的研究方法
主要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法、工程地质类比法等。 6.试述岩土体稳定性分析刚体极限平衡法的思路
（1）可能破坏岩土体的几何边界条件分析（2）受力条件分析（3）确定计算参数（4）计算稳定性系数（5）确定安全系数进行稳定性评价
7.岩石力学、土力学与工程地质学有何关系
岩石力学和土力学与工程地质学有着十分密切的关系，工程地质学中的大量计算问题，实际上就是岩石力学和土力学中所研究课题，因此在广义的工程地质学概念中，甚至将岩石力学、土力学也包含进去，土力学和岩石力学是从力学的观点研究土体和岩体。它们属力学范畴的分支。 9.水对岩土体稳定性有何影响
（1）降低岩土体强度性能（2）静水压力（3）动水压力（4）孔隙水压力抵消有效应力（5）地表水的冲刷、侵蚀作用（6）地下水引起的地质病害、地基失稳（岩溶塌陷、地震液化、岩土的胀缩、土体盐渍化、黄土湿陷等）。 四、论述题：1试说明普氏、太沙基地压计算理论，并给予评价。 答：普氏认为：顶板岩石受力作用可形成平衡拱（免压拱），使上覆岩层压力通过拱轴转移到两侧围岩上，当两侧围岩稳定时，巷道支架仅承受平衡拱内岩石的重力作用。两帮岩体受拱传递压力作用，产生较大变形，当达到其强度时，两帮岩体将滑移，失去支撑作用，致使拱宽、拱高加大，顶压与侧压增大。
太沙基认为：跨度为2a 范围内的上部岩石将由于自重而下沉，两侧摩擦力阻止其下沉，支架所承受的压力为下滑力与摩擦力之差。
评价： 两种计算方法均为估算法。普氏地压公式与深度无关，不能解释应力随深度增大的现象； 适用于松散岩体，对整体性、强度高的岩体，计算结果与实际有出入；应用简便（估算）、存在局限性。
太沙基公式从另一角度提出地压计算公式，也反映了免压拱效应，经变换后与普式公式同形。适用于埋深不大、围岩松散破碎条件。
2分析库仑、莫尔、格里菲斯强度理论的基本观点并给予评价。
答： 库仑认为：岩石破坏为剪切破坏；岩石抵抗剪切破坏的能力由两部分组成：内聚力、内摩擦力。
莫尔认为：无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏；破坏时，剪切面上所需的剪应力不仅与岩石性质有关，而且与作用在剪切面上的正应力有关。
格里菲斯认为：不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。 评价：库仑强度理论是莫尔强度理论的直线形式。
莫尔理论较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特征，解释了三向等拉时破坏，三向等压时不破坏现象，但忽视了中间应力的作用。
格式理论推导岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩石的真实情况，较好证明了岩石在任何应力状态下都是由于拉伸引起破坏，但对裂隙被压闭合抗剪强度增高解释不够。
莫尔理论适用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏；不适用于拉断破坏。 格式理论适用于脆性岩石及材料破坏。
3试分析莫尔与格里菲斯强度理论的基本观点并给予评价，说明各自适用条件。 莫尔认为：无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏；
破坏时，剪切面上所需的剪应力不仅与岩石性质有关，而且与作用在剪切面上的正应力有关。 格里菲斯认为：不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。
评价：莫尔理论较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特征，解释了三向等拉时破坏，三向等压时不破坏现象，但忽视了中间应力的作用。
格式理论推导岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩石的真实情况，较好证明了岩石在任何应力状态下都
是由于拉伸引起破坏，但对裂隙被压闭合抗剪强度增高解释不够。
莫尔理论适用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏；不适用于拉断破坏。 格式理论适用于脆性岩石及材料破坏。
判断题：
1.结构面组数越多，岩体强度越接近于结构面强度。（ ∨ ） 2.岩石三向抗压强度不是一个固定值，将随围压变化而改变。（∨） 3.流变模型元件并联组合时，各元件满足应力相等，应变相加关系。（×） 4.在未受开采影响的原岩体内存在着原岩应力，其方向与水平方向垂直。（×） 5.岩石抗压强度值的离散系数越大，说明岩石抗压强度平均值的可信度越高。（×） 6.根据服务年限要求，矿井运输大巷应按照等应力轴比设计其断面尺寸。（×） 7.岩石蠕变与岩石类别有关，与应力大小有关。（∨）
8.有粘聚力的固结岩体体，由地表开始侧压力与深度成线性增长。（×）
9.椭圆断面巷道，其长轴方向与最大主应力方向一致时，周边受力条件最差。（×） 10.在力学处理上，弱面不仅能承受压缩及剪切作用，还能承受拉伸作用。(×) 1．结构面组数越多，岩体越接近于各向异性。（×）
2．流变模型元件串联组合时，各元件满足应变相等，应力相加关系。（×） 3．软弱岩层受力后变形较大，表明构造应力在软弱岩层中表现显著。（×） 4．岩石限制性剪切强度不是固定值，与剪切面上作用的正压力有关。（∨） 5．软岩破坏为渐进过程，首先对破坏部位支护，可使软岩控制取得好的效果。（∨） 6．随开采深度增加，巷道围岩变形将明显增大。（∨）
7．从巷道周边围岩受力情况看，拱型断面巷道要比梯形巷道断面差。（×） 8．塑性变形与静水应力无关，只与应力偏量有关，与剪应力有关。（∨） 9．对无粘聚力的松散体，由地表开始侧压力即与深度成线性增长。（∨） 10巷道返修是一种较好的巷道支护对策。（×）
1.水库蓄水前，河间地块存在地下分水岭，蓄水后将不会产生库水向邻谷的渗漏。× 2.斜坡变形的结果将导致斜坡的破坏。×
3.在岩土体稳定性评价中，由于边界条件、荷载条件、岩土体强度等难以精确确定，通常在设计上考虑上述因素及建筑物重要性而综合确定一经验值，此即稳定性系数。×
4.地震烈度是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放出来的能量大小来确定。×
5.用标准贯入试验判定砂土液化时，若某一土层的实际贯入击数小于临界贯入击数，则该土层液化。√
1.岩石的物理力学性质
1.岩体：位于一定地质环境中，在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带等）分割下形成的有一定结构的地质体。由结构面与结构体组成的地质体。
2.岩石：是经过地质作用而天然形成的一种或多种矿物的集合体。具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。
3.岩（体）石力学：是力学的一个分支学科，是研究岩（体）石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一门基础学科。
4.结构面：指在地质历史发展过程中，岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。 5.岩石质量指标（RQD）：指大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。 6.空隙指数：指在0.1MPa压力条件下，干燥岩石吸入水的重量与岩石干重量的比值。 7.软化性：软化性是指岩石浸水饱和后强度降低的性质。
8.软化系数：指岩石试件的饱和抗压强度与干燥状态下的抗压强度的比值。 9.膨胀性：是指岩石浸水后体积增大的性质。
10.单轴抗压强度：是指岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值。， 11.抗拉强度：是指岩石试件在单向拉伸条件下试件达到破坏的极限值。 12.抗剪强度：是指岩石抵抗剪切破坏的能力。
13.形状效应：在岩石试验中，由于岩石试件形状的不同，得到的岩石强度指标也就有所差异。这种由于形状的不同而影响其强度的现象称为“形状效应”。
14.尺寸效应：岩石试件的尺寸愈大，则强度愈低，反之愈高，这一现象称为“尺寸效应”。 15.延性度：指岩石在达到破坏前的全应变或永久应变。
16.流变性：指在外界条件不变时，岩石应变或应力随时间而变化的性质。 17.蠕变：指在应力不变的情况下，岩石的变形随时间不断增长的现象。
18.应力松弛：是指当应变不变时，岩石的应力随时间增加而不断减小的现象。 19.弹性后效：是指在加荷或卸荷条件下，弹性应变滞后于应力的现象。
20.峰值强度：若岩石应力—应变曲线上出现峰值，峰值最高点的应力称为峰值强度。 21.长期强度：指长期荷载（应变速率小于10－6／s）作用下岩石的强度。
22.扩容：在岩石的单轴压缩试验中，当压力达到一定程度以后，岩石中的破裂或微裂纹继续发生和扩展，岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀的力学过程，称之为扩容。 23.应变硬化：在屈服点以后（在塑性变形区），岩石（材料）的应力—应变曲线呈上升曲线，如要使之继续变形，需要相应地增加应力，这种现象称之为应变硬化。
24.疲劳破坏：在循环荷载作用下，岩石会在比峰值应力低的应力水平下破坏的现象。 25.疲劳强度：是使岩石（材料）发生疲劳破坏时循环荷载的应力水平的大小（非定值）。 26.速率效应：是指在岩石试验中由于加载速率的不同而引起的岩石强度的变化现象。
27.延性流动：是指当应力增大到一定程度后，应力增大很小或保持不变时，应变持续不断增长而不出现破裂，也即是有屈服而无破裂的延性流动。
28.脆性破坏：是指岩石在破坏前变形很小，出现急剧而迅速的破坏，且破坏后应力降很大。 29.延性破坏：是指岩石在破坏前发生了较大的永久塑性变形，并且破坏后应力降很小。
30.强度准则：表征岩石破坏时的应力状态和岩石强度参数之间的关系，一般可以表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程：ζ1＝f（ζ2，ζ3）或η＝f（ζ）。
31.塑性变形：在外力撤去后不能够恢复的变形。2.岩体的力学性质及分类
2.岩体的力学性质及分类
l.结构面：①指在地质历史发展过程中岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。②又称弱面或地质界面，是指存在于岩体内部的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。
2.原生结构面：在成岩阶段形成的结构面，根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、岩浆（火成）结构面和变质结构面三类。
3.构造结构面：指在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、断层面等。
4.次生结构面：指在地表条件下，由于外力(如风力、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等。
5.结构面频率：即裂隙度，是指岩体中单位长度直线所穿过的结构面数目。
6.结构体：结构面依其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体，被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。
7.结构效应：是指岩体中结构面的方向、性质、密度和组合方式对岩体变形的影响。 8.剪胀角（angleofdilatancy）：岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值。 9.节理化岩体：是指被各种节理、裂隙切割呈碎裂结构的岩体。
10.结构面产状的强度效应：指结构面与作用力之间的方位关系对岩体强度所产生的影响。 11.结构面密度的强度效应：指结构面发育程度(数量)对岩体强度所产生的影响。 12.岩体完整性指标：是指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之比的平方。
13.岩体基本质量：岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度决定。
14.自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。 15.体积节理数：是指单位岩体体积内的节理(结构面)数目。
16.岩石质量指标(RQD)：长度在10cm（含10cm)以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD(RockQualityDesignation)。
3.岩体中天然应力及其量测
1.地应力：自然状态下在原岩体中存在的由于岩石自重和构造应力形成的分布应力称为地应力，也称岩体天然应力。 2.原岩应力：在工程中指天然存在于岩体之中(内部)而与任何人为因素无关的应力，也称天然应力。 3.残余应力：指没有外力作用时在岩体内部由于某种原因在整个岩体内的不均匀的变形而引起的应力。 4.初始地应力：岩体中存在的未受到工程扰动的原始应力状态下的应力。 5.自重应力：由于岩体自重而产生的天然应力叫自重应力。
6.构造应力：由于地质构造活动在岩体中引起的应力场，这种应力与一定范围地质构造有关，其主要特点是水平应力大于覆岩垂直应力分量。这一作用可以持续到地层深处。
7.应力重分布：岩体受到工程活动扰动，引起岩体中初始应力的转移变化形成的新的应力场状态。
8.二次应力：相对于初始应力而言，岩体上或岩体内部受到人类工程活动扰动，引起初始应力自然平衡状态的改变，使一定范围内的原始应力重分布形成的新的应力称为二次应力，或称次生应力。次生应力直接与工程稳定性有关。 9.垂直应力：地下岩体中上覆岩层的重量所造成的应力。 10.切向应力：作用于巷道截面的切线方向的应力。 11.径向应力：垂直于巷道周边切线的正应力。
12.岩爆：是地下洞室开挖过程中围岩发生突然脆性破坏的现象。一般在地应力较大部位，岩石被挤压超过其弹性限度，聚集的能量会突然释放出来，伴随有声音、碎石飞散、坠落等现象。
13.构造线：指区域性挤压应力所形成的构造形迹，也就是指与产生地质构造运动的压应力方向相垂直的平面和地面的交线。
14.现代构造应力：就是现今正在形成某种构造体系和构造形迹的应力。
5.地下洞室围岩稳定性分析
1.围岩：指由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，而这部分被改变了应力状态的岩体称为围岩。 地下工程开挖过程中，在发生应力重分布的那一部分工程岩体称为围岩。
2.围岩压力：地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力。 作用在支护物上的围岩的变形挤压力或塌坍岩体的重力称为围岩压力。
3.静水应力状态：在岩石力学中，地下深部岩体在自重作用下，岩体中的水平应力和垂直应力相等的应力状态。
4.形变围岩压力：指围岩在二次应力作用下局部进入塑性，缓慢的塑性变形作用在支护上形成的压力，或者是有明显流变性能的围岩的粘弹性或者粘弹—粘塑性变形形成的支护压力。一般发生在塑性或者流变性较显著的地层中。 5.松动围岩压力：指因围岩应力重分布引起的或施工开挖引起的松动岩体作用在隧道或坑道井巷等地下工程支护结构上的作用压力。
一般是由于破碎的、松散的、分离成块的或被破坏的岩体坍滑运动造成的。 6.冲击围岩压力：（1）是地下洞室开挖过程中，在超过围岩弹性限度的压力作用下，围岩产生内破坏，发生突然脆性破坏并涌向开挖(采掘)空间的一种动力现象。
（2）强度较高且完整的弹脆性岩体过渡受力后突然发生岩石弹射变形所引起的围岩压力。
7.膨胀围岩压力：在遇到水分的条件下围岩常常发生不失去整体性的膨胀变形和位移，表现在顶板下沉、地板隆起和两帮挤出，并在支护结构上形成形变压力的现象。
8.应力集中：受力物体或构件在其形状或尺寸突然改变之处引起应力在局部范围内显著增大的现象。
9.应力集中系数：指岩体中二次应力与原始应力的比值，也可用井巷开挖后围岩中应力与开挖前应力的比值来表示。 10.侧压系数：岩体中一点的水平应力与垂直应力的比值。
11.围岩（弹性）抗力系数：当隧洞受到来自隧洞内部的压力P时，在内压力作用下，洞壁围岩必然向外产生一定的位移△α，则定义围岩的弹性抗力系数为K＝P／△α。此时K的物理意义为促使隧洞洞壁围岩产生单位径向位移所需的内水压力值。
12.单位抗力系数：隧洞围岩的弹性抗力系数不仅与隧洞的地质条件有关，而且与隧洞的半径有关，为了统一，在工程上规定洞径为200cm时隧洞围岩的抗力系数定义为单位抗力系数。
一、名词解释
1、岩体2、弹性3、脆性4、三轴抗压强度5、抗压强度6、抗拉强度7、抗剪强度8、莫尔强度理论9、强度判据10、 稳定性系数11、蠕变12、残余强度13、天然应力14、剪切刚度15、强度理论16、 剪切刚度17、八面体强度理论 18、极限强度19、蠕变20、孔隙比21、法向刚度22、围岩应力23、软化系数24、变形模量25、几何边界条件26、长期强度27、主应力29、主平面30、结构面31、滑坡32、塑性33、围岩抗力系数34、变形模量35、弹性模量36、动弹性模量37、天然应力38、强度曲线39、内摩擦角40、切线模量41、岩体力学42、单轴抗压强度43、重分布应力44、围岩压力45、围岩抗力46、强度47、弹性极限48、强度极限 49、脆性破坏50、渗透系数51、软化系数52、割线模量53、爬坡角54、岩石吸水率55、三轴强度56、尺寸效应57、应力集中系数58、初始模量59、抗冻系数60、岩爆61、泊松比62、强度包络线63、普氏系数64、自然平衡拱65、RQD66、格里菲斯强度理论67、单轴抗压强度68、横波69、纵波70、围岩压力71、饱和吸水率72、法向刚度 二、填空题
1．表征岩石抗剪性能的基本指数是（ ）和（ ）。
2．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（ ）。
3．岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（ ），变形增量逐次（ ）。 4．所谓洞室围岩一般是指洞室周围（ ）倍半径范围内的岩体。 5．边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（ ）、（ ）和（ ）三种类型。
6．垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（ ），弹性模量（ ）；顺层面加压时的抗压强度（ ），弹性模量（ ）。 7．莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（ ）应力和（ ）应力有关，而与（ ）应力无关。
8．岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（ ）的；而破坏面又总是与中间主应力（ ）。
9．不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（ ），最小主应力作用方向与边坡面（ ）。
10．主要的岩体工程分类有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。 11．水对边坡岩体的影响表现在（ ）、（ ）和（ ）。 12．天然应力场的主要成分有（ ）、（ ）和（ ）。 13．地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（ ）和（ ）。
14．结构面在法向应力作用下，产生（ ）变形，其变形性质用指标（ ）表征。 15．岩石抗拉强度的试验室方法有（ ）和（ ）。 16．地质结构面按力学条件可分为（ ）和（ ）。
17．岩体结构类型可分为（ ）、（ ）、 ）、（ ）和（ ）。 18．岩体的强度处在（ ）强度与（ ）强度之间。 19．结构面的线连续性系数是在（ ）至（ ）变化的。
20．水对岩石力学性质的影响表现在（ ）、（ ）和（ ）。 21．格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（ ）。 22．八面体强度理论认为材料破坏的原因是（ ）。
23．有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（ ）。如果服从库仑－纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（ ）。
24．软弱夹层的基本特点有（ ）、（ ）、 ）、（ ）和（ ）。
25．岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（ ），最小主应力方向为（ ）。 26．原生结构面据其成因中划分为（ ）、（ ）、（ ）。 27．表征岩块变形特性的指标有（ ）和（ ）。
28．根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（ ）。 29．据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（ ）和（ ）。 30．岩体中的结构面据其地质成因分为（ ）、（ ）和（ ）。 31．岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（ ）。
32．岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（ ），最小主应力方向为（ ）。 33．均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（ ）。 34．洞室围岩压力的基本类型有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
35．边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（ ），最小主应力作用方向与边坡面（36．岩体是由（ ）和（ ）两个最基本的要素组成的。
37．根据边坡岩体面形态、数目、组合特征把岩体边坡的破坏类型划分为（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。38.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 39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 40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 41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 42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 43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 44岩石的吸水率是指（ ）。
（A）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比 （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
45已知某岩石饱水状态与干燥状态的单轴抗压强度比为0.78，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 46在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（ ）。 （A）增大 （B）减小 （C）不变 （D）无法判断
47按照库仑—莫尔强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为（ ）。
（A）45° （B）45???2 （C）45???2 （D）60°
48按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（ ）。
（A）受拉破坏 （B）受压破坏 （C）弯曲破坏 （D）剪切破坏 49在缺乏试验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的（ ）
（A）1/2~1/5 （B）1/10~1/12 （C）2~5倍 （D）10~50倍 50岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（ ）。
（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 51影响岩体质量的主要因素为（ ）。
（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 52沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（ ） （A）原生结构面（B）构造结构面（C）次生结构面
53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（ ）
（A）结构面的性质 （B）结构体型式 （C）岩石建造的组合 （D）三者都应考虑 54初始地应力主要包括（ ）。
（A）自重应力 （B）构造应力 （C）自重应力和构造应力 （D）残余应力
三、辨别正误
1．石英砂岩的强度随石英颗粒的含量增加而增大。（ ） 2．相邻两条结构面的垂直距离就是结构面的密度。（ ） 3．一般情况下，岩体的强度可以用岩块的强度来代替。（ ）
4．从岩体本身性质来分析，可以用连续介质理论来解决岩体力学问题。（ ） 5．岩石的泊松比是指单向压缩条件下，侧向应变与侧向应力之比。（ ） 6．结构面的密度不随方向而变化。（ ）
7．边坡岩体坡面一点的最大主应力是垂直于坡面，而最小主应力则平等于坡面，且都不为零。（ ） 8．单位体积内岩石的质量定义为岩石的颗粒密度。（ ） 9．天然铅直应力是随深度增加而增大的。（ ）
10．一般情况下，岩块的三轴压缩强度比抗压强度大。（ ）
11．岩块在单轴受压条件下，能承受的最大主应力叫岩块的强度。（ ）
12．在普通试验机上测出的应力－应变关系，就是岩石的应力－应变全过程曲线。（ ） 13．岩块的弹性模量可以用作用于它上面的应力与位移之比来表示。（ ） 14．坡度影响边坡应力轨迹形式。（ ）
15．岩体作为力学介质研究时，其与钢、混凝土等人工力学介质的根本区别在于岩体中有天然应力、多裂隙交切及是三相介质。（ ）
16．岩体中地下水的水压力效应，使岩体中结构面抗剪强度增大。（ ） 17．可能滑动面上可供利用力与抗滑力之比值定义为稳定性系数。（ ） 18．研究的岩体实际上是已经受过破裂和变形的地质体。（ ） 19．天然中铅直应力一般随深度增加而增大。（ ）
20．在普通试验机上测出的应力与应变的关系，就是岩石应力－应变全过程曲线。（ ） 21．饱水岩样的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（ ） 22．岩体的强度就是岩块的强度。（ ）
23．从岩体本身性质分析，可用连续介质力学理论解决岩体力学问题。（ ） 24．在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最大能力叫做剪切强度。（ ） 25．一般情况下岩块的抗压强度随加荷速度的增大而增大。（ ） 26．三向受压条件下，岩石破坏前的应变比单向受压要大。（ ）
27．饱水岩体的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（ ） 28．在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最在能力叫剪切强度。（ ） 29．一般来说，岩块的单轴抗压强度随加荷速度的增在而减小。（ ） 30．地下洞室洞壁支护的目的是不让洞壁围岩向洞内产生位移。（ ） 四、问答题
1、对岩石进行单轴抗压试验，如果发生剪切破坏，破坏面是否一定是试样中的最大剪应力面？为什么？如果发生拉断破坏，此时的抗压强度是否即为抗拉强度？为什么？
2、什么叫岩石？什么叫岩体？两者主要区别在哪里？又有何关系？ 3、什么是岩体的弹性模量？什么是岩体的变形模量？试用图加以说明。 4、岩体的静力弹性模量与动力弹性模量哪个大？为什么？ 6、岩石的动力强度与静力强度那个大？为什么？
7、岩体中应力波波形通常以哪些参数来标记？试用图说明。
8、应力波对物体的效应，与刚体动力学与弹性理论有什么区别？为什么声波法或地震法可以用来测定岩体的某些动力学参数？确定哪些参数？
9、巷道道护形式的选择与地压活动类型有无关系？试举例说明之。 10、岩石在单轴压缩下的应力－应变曲线有哪几种类型？并用图加以说明。 11、岩石与岩体的主要区别在哪里？以及其强度之间的关系是怎样的？
12、试分别从地质和工程两个方面，简要叙述影响围岩压力的一些主要因素是什么？
13、试用莫尔应力圆画出：（1）单向拉伸；（2）单向压缩；（3）纯剪切；（4）双向压缩；（5）双向拉伸。
14、常用的岩石强度指标有哪几种？
15、试述岩石力学的研究对象，研究范围和研究动态。 16、采用应力解除法如何测定岩体中的应力？并用示意图表示。 17、用图来表示岩体变形与时间的关系曲线，并指出几个不同的阶段。 18、格里菲斯强度理论的基本要点是什么？并写出该强度理论的破坏准则。
19、在岩体中传播的弹性波有哪两大类型？其特征是什么？并写出半无限均质体波速与其弹性常数（弹性模量、泊松比）的关系式。
20、加载速率对岩石动力强度的影响怎样？并举例说明之。
21、岩石在单轴压缩下典型的应力——应变曲线有哪几种类型，并用图线加以说明。 22、什么是变形模量？页岩和石灰岩的变形模量大致多少？
23、什么叫滑坡？组成滑坡的要素有哪些？什么叫崩塌？它与滑坡有什么区别？ 24、影响边坡稳定有哪些主要因素？试举例说明。
25、用应力解除法来测量岩体的原岩应力，其工序有哪些？用图示加以说明。 26、什么叫真三轴试验机？什么叫假三轴试验机？
27、什么叫岩块的变性模量？以“S”型应力－应变曲线为例表示出岩块的几种变性模量（图加简要文字说明）。 28、塑性状态下圆形巷道围岩应力分布如何？
29、试简单叙述岩体力学的发展历史？你对岩体力学的发展远景如何看法？
30、均质连续、各向同性的弹性岩体中开挖水平圆形洞室时，围岩中的重分布应力有何特点。 31、边坡岩体最容易从哪些部位首先破坏？为什么？ 32、试述边坡稳定性研究的基本原则和方法。
33、什么叫蠕变？用图表示蠕变的应力（ζ）与时间（t）关系曲线。 34、岩块的抗压强度与抗拉强度哪个大？为什么？
35、如何获得岩体结构面的强度指标？请用解析法或图解法说明。 五、计算题
1、已知 σx ＝50MPa， ＝10MPa，τ
σyxy＝0，θ＝30°。
nn（1）求与X轴夹角40°的EF斜面上的法向应力 σ 及剪应力 τ（2）作出相应的莫尔应力圆，并写出莫尔应力圆的方程。
。
2、将一个岩石试件置于压力机上施加压力，直到1MPa时发生破坏。已知破坏面与最大主应力所在的平面成60°，并假定抗剪强度随正应力呈线性变化。试求：
（1）在正应力为零的那个面上的抗剪强度等于多少？ （2）破坏面上的正应力和剪应力。
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/cm，
3
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、设已知某地块处于简单的压缩情况，及在走向NW45°的截面上的正应力＝－120MPa，剪应力 τn ＝40MPa，求最大压应力的大小及其方向。
5、在某矿发现石灰岩中两组铅直的剪切面，其走向分别为NE10°和NE65°，试求最大主应力的方向。
6、某岩石的室内剪切试验成果如下，当正应力分别为6MPa和10MPa时，剪切强度分别为19.2MPa和22MPa，假设该岩石强度服从莫尔斜直线理论，试求： (1)该岩石的剪切强度参数；
(2)当侧限压力σ3=10MPa时该岩石的三轴压缩强度。
7、在地表以下200m深度处的岩体中开挖一洞径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，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）
8、某圆形水平洞室开挖于地表以下1500m深处，已知岩体为均质连续各向同性的弹性体。单轴抗压强度σc=100MPa，岩体的密度为2.5g/cm，岩体的天然应力比值系数λ＝1。试评价该洞室开挖后的稳定性。
9、若ζ1为最大主应力，ζ3为最小主应力，C为粘聚力，θ为岩石的内摩擦角，导出以极限主应力表达的岩石强度方程。
10、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°，用图解法求洞顶与侧壁方向破坏圈厚度 。
11、已知岩块C=10MPa，υ=60°，用库仑—莫尔准则计算当围压为0和5MPa时试件破坏时的轴压。
12、有一个花岗岩岩柱，该花岗岩抗剪强度指标：凝聚力C=20MPa，υ＝30°。岩柱的横截面积A=5000cm，柱顶承受荷载p＝30MN，自重忽略不计。 (1)试问：是否会发生剪切破坏？
(2)若岩柱中有一软弱结构面，其法线与轴线成75°角，试问：是否会沿此面发生破坏？
13、某矿石灰岩试验成果如下：其单向抗压强度σc=10MPa；当侧压力σ1＝σ2＝30MPa，其破坏时σ1=210MPa；当侧压力σ2＝σ3＝60MPa时，其破坏时ζ1＝320MPa。试问，当侧压力σ2＝σ3＝50MPa时，其破坏时的最大主应力ζ1应等于多少？
14、 某岩石室内抗剪试验成果为当正应力分别为6MPa和10MPa时，剪切强度为19.2MPa和22MPa。设岩石强度服从
2
3
3
直线型莫尔强度判据：
①求该岩石的抗剪强度参数（C、υ值）；
②当侧限压力σ3为5MPa时，求该岩石的三轴压缩强度（σ1m）。
15、闪长岩的单向抗拉强度σt=24MPa；单向抗压强度σc=142MPa。当抗剪强度τ=42MPa时，试求破坏面的方向及正应力，最大主应力和最小主应力各等于多少？
16、某矿石英砂的试验成果，其单向抗拉强度σt=16MPa,单向抗压强度σc=120MPa，试求该岩石的抗剪强度的C、υ值。
17、安山岩的单轴抗压强度σc=100MPa。当该岩石进行三轴试验时，当侧压力σ2＝σ3＝20MPa，岩石的三向抗压强度σ1＝260MPa。计算内摩擦角υ和凝聚力c；
18、在石灰岩层中开一圆形洞室，半径a=1.5m，埋置深度H＝800m，石灰岩的单轴抗压强度σc=40MPa，内摩擦角υ＝32°，岩石容重ρ＝2.8g/cm，为了便于比较，分别用芬纳公式，修正芬纳公式和卡斯特纳公式计算塑性区的半径R，以及塑性圈的厚度。
19、某部门拟在地表下1500m处深度开挖一断面为圆形的洞室，已知岩体的极限抗压强度σc=100MPa，岩体的天然容重ρ=2.75g/cm，岩体的天然应力比值系数λ＝1，试评价开后地下洞室的稳定性。
20、在某结晶岩体中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，洞的埋深为2000m，岩体的平均密度ρ＝2.7g/cm，假设岩体中的天然应力比值系数k=1，试求：
(1)θ＝0°方向洞壁一点A和距洞壁3m处B点的重分布应力值；
(2)若已知围岩的剪切包络线为斜直线，且C＝5MPa，υ＝30°，试判断A、B两点是否会破坏？
21、已知岩石的单轴抗拉强度σt=15MPa。试用格里菲斯强度曲线来判断裂隙在侧压力σ3＝20MPa时，裂隙进一步破坏的最在主应力σ1等于多少？它是属于何种强度条件下的破坏？
22、已知岩石试件的凝聚力C＝9.5MPa，其内摩擦角υ＝38°，试用库仑准则和格里菲斯理论求其单向抗压强度。 23、已知某采场围岩的力学指标：σc=100MPa，σt=-20MPa，凝聚力C＝45MPa，内摩擦角υ＝48°，若该采场顶板某点主应力σ1＝200MPa，σ3＝10MPa。试求：
（1）由莫尔库仑强度理论判断，该点是否会破坏？ （2）由格里菲斯强度理论判断，该点是否破坏？ （3）若会破坏，它们破坏面与最大主应力的夹角是多少？
24、圆形隧道的半径a=1.5m，埋藏深度H＝100m，岩石容重γ＝2.7g/cm，泊松比μ＝0.2。
（1）试绘出θ=0、π/2处隧道围岩的径向和切向应力分布图，与隧道周边的距离等于多少时才是原岩应力。 （2）试绘应力集中系数图，分析最大应力集中在什么位置。 （3）分析应力分布特点是什么？
（4）假若侧压系数λ＝0时应力分布图又如何？
25、已知大理岩单向抗压强度σc=80MPa，内摩擦角 ＝25°，试计算侧压为40MPa时，其三轴抗压强度为多少？ 26、已知白云质灰岩通过弹性波测量，其纵波速度Vp=5500m/s，横波速度Vs=3300m/s。岩体的容重γ=2.71g/cm，泊
3
3
3
3
3
桑比μ=0.23。试求岩体的动弹性参数。
27、圆形洞室半径a=2.5m，埋藏深度H＝120m，岩石容重γ＝2.1g/cm，泊松比μ＝0.2，侧压系数λ=0.5，岩体的弹性模量E＝2×10MPa。试求硐顶和硐壁的应力以及位移。
28、在坚硬的岩体中开挖一个近似椭圆形洞室，硐跨2a=8m，硐高2b=12m，硐体埋藏深度H＝200m，岩体容重ρ=2.5g/cm，泊松比μ=0.35，岩石单轴抗压强度σc=96MPa，求洞室是否稳定。
29、某矿表土深度为150m，表土的平均容重γ＝1.80g/cm，粘聚力C＝0，内摩擦角υ＝20°，岩体的平均容重γ＝2.6g/cm，岩体的泊松比μ=0.25。试求离地表深度150m处表土内的自重应力以及300m深度处的原岩自重应力，并作出应力圆。
30. 已知岩样的容重?=24.5kN/m，比重Gs?2.85，天然含水量(同土力学概念)?0?8%，试计算该岩样的孔隙率n，
3
3
3
3
4
3
干容重?d及饱和容重?m。
31. 有一长2.0m、截面积0.5m的大理岩柱体，求在环境温度骤然下降40℃条件下，岩柱散失的热量及因温差引起的变形大小？(已知大理岩石比热c?0.85J/g?C，线膨胀系数??1.5?101/C)。
32.在由中粒花岗岩构成的工程岩体中，有三组原生节理互成直角相交，各组节理的间距分别为20cm、30cm和40cm，试计算裂隙频率和结构体的大小，并判断该岩体属于哪种结构类型。
33.据现场观测，中粒花岗岩体中节理均呈微张开(宽度小于1mm)，节理面有轻度风化，但保持潮湿状态，又实测点荷载指数为7.5，如按最有利的条件开凿直径5m的隧洞，试估算无支护条件下的洞壁最长稳定时间。
34.将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到120MPa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60°，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。
3)在上述试验中与最大主应力平面成30°夹角的那个平面上的抗剪强度。 4)破坏面上的正应力和剪应力。 5)预计一下单轴拉伸试验中的抗拉强度。
6)岩石在垂直荷载等于零的直接剪切试验中发生破坏，试画出这时的莫尔圆。
7)假若岩石的抗拉强度等于其抗压强度的10%，你如何改变莫尔包络线去代替那种直线型的破坏包络线。
8)假若将一个直径为8cm的圆柱形试件进行扭转试验，试预计一下要用多大的扭矩才能使它破坏？
35.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10000N时，岩片即发生开裂破坏，试计算试件的抗拉强度。
36.岩石试件的单轴抗压强度为130MPa，泊松比??0.25。
1)岩石试件在三轴试验中破坏，破坏时的最小主应力为130MPa，中间主应力为260MPa，试根据八面体剪应力理论的破坏准则推算这时的最大主应力?1；
2)根据最大正应变理论的破坏准则，回答1)提出的问题。
习题3-4 上题中，设??50，?j?35，cj?100kPa，垂直应力?y?1000kPa。在这岩体内开挖一个洞室，
??5?2
?必须对边墙施加150kPa的水平压力才能使边墙稳定，试推算节理面上的孔隙水压力pw。
37.用直径为5cm、高度为10cm的圆柱形粘土岩试样进行单轴压缩试验，已测得的轴向力和变形量如表4-7所示，试计算相应于弹性变形的E和?。
轴向力 (N) 0 600 1000 轴向压缩量 (mm) 0 0.030 0.050 侧向膨胀量 (mm) 0 轴向力 (N) 0 2500 5000 轴向压缩量 (mm) 0.080 0.140 0.220 侧向膨胀量 (mm) 0.016 1500 2000 2500 0 2500 3000 4000 5000
0.070 0.090 0.110 0.040 0.110 0.130 0.170 0.220 0.018 0.009 0.037 6000 7000 7500 0 7500 9000 10000 0 0.260 0.300 0.330 0.120 0.330 0.400 0.440 0.160 0.056 0.025 0.075 0.035 38.在用地震波法动力测试中，已经测得纵波波速Cp?4500m/s，设岩体的密度m/s，横波波速Cs?2500??2700kg/m3，试计算E和?。
39.在圆形试验洞的洞壁上的测点1处进行应力测量(用应力解除法)，应变花按等边三角形布置，见题5-1图中黑粗线，其中有一应变元件布置成与z轴平行量测?1(见题5-1图)。今测得三个方向的应变为：?1?402?10?6，
?2?334?10?6，?3?298?10?6，已知岩石的弹性模量E=4×104MPa，泊松比?=0.25。
1)试求测点1处的大小主应变?max、?min以及它们的方位。 2)试求大、小主应力?max、?min。
3)试求该点处的纵向应力?z(即沿z方向的法向应力)。
4)今在与点1同一横断面上的测点2处测得切向应力??,2=10.8MPa，试求岩体的初始应力pv和ph。
40.某地拟开挖大跨度的圆形隧洞，需事先确定开挖后洞壁的应力值。为此在附近相同高程的试验洞内作了岩体应力测量工作，测得天然应力为：pv?1.4MPa，ph=2MPa，试求开挖后洞壁A、B、C三点的应力。
41.在上题中，将洞室改为宽高比B/h=0.5的椭圆洞室，试计算相应点A、B的应力；其次改为B/h=2的椭圆洞室，计算相应点A、B的应力，试讨论三种情况中哪一种最有利，哪一种最不利。
42.今在K0?1的均质石灰岩体地表下100m深度处开挖一个圆形洞室，已知岩体的物理力学性指标为：
??25kN/m3，C=0.3MPa，?=36°试问洞壁是否稳定？
43.设有一排宽度为15m、高度h=7.5m的圆角矩形洞室。它们的间距(中心到中心)为25m。这排洞室在均质、各向同性的砂岩中的300m深度处。岩体的物理力学性指标为：?=25.6kN/m，抗压强度Rc=100MPa，抗拉强度Rt=10MPa，
3
泊松比?=0.5，K0?1，试求洞群的安全系数。
44.在地下50m深度处开挖一地下洞室，其断面尺寸为5m×5m。岩石性质指标为：凝聚力c=200kPa，内摩擦角
??33?，容重?=25kN/m3，侧压力系数K0?0.7。已知侧壁岩石不稳，试用太沙基公式计算洞顶垂直山岩压力及侧墙
的总的侧向山岩压力。
45.某圆形隧洞直径8m，围岩裂隙很发育，且裂隙中有泥质填充。隧洞埋深为120m，围岩的力学指标为：c=400kPa，
?=40°，考虑到隧洞衬砌周围的回填不够密，凝聚力和内摩擦角均有相应的降低。
1)试求塑性松动圈子的厚度(取c0=0.25c)；
2)试求松动压力pa。
46.设有一直墙拱顶地下洞室，围岩中有一组结构面，其倾角?=46°。结构面的强度指标为cj=0，?j=40°。结构面上的孔隙水压力pw=200kPa。已知洞室侧壁垂直应力为?y=1MPa，洞顶的水平应力?x=500kPa，问侧壁和洞顶是否稳定，若不稳定，则进行支护，洞壁支护和洞顶支护上的压力各为多少？
47.在岩石中开挖一圆形洞室，其半径r0?5m，用喷混凝土层支护。混凝土抗压强度为24MPa，已知pi=0.4MPa，求喷层厚度。
48.有压隧洞的最大内水压力p=2.8MPa，隧洞(内)半径为2.3m，用厚度为0.4m的混凝土衬砌。已知混凝土的弹性模量E1=1.8×10MPa，泊松比?1?0.333。岩石的弹性模量E2=1.1×10MPa，泊松比?2=0.367。试求：
4
4
1)离中心2.5m处的衬砌内的应力；
2)离中心3.5m处的围岩附加应力。
49.有压隧洞的最大内水压力p=2.5MPa，隧洞直径为4m，用厚度为0.4m的混凝土衬砌，已知混凝土的弹性模量
E?=1.5×104MPa，泊松比?1=0.3，岩石弹性抗力系数k0(注意：即半径为1m时的k)=5000MPa/m，试求离隧洞中心5m
处的附加应力。
50.设岩基上条形基础受倾斜荷载，其倾斜角??18，基础的埋置深度为3m，基础宽度b=8m。岩基岩体的物理力学性指标是：?=25kN/m，c=3MPa，?=31°，试求岩基的极限承载力，并绘出其相应的滑动面。
3
?51.某混凝土坝重90000kN(以单位宽度即1m计)，建在岩基上。岩基为粉砂岩，干容重?d=25kN/m，孔隙率n=10%。
3
坝基内有一倾向上游的软弱结构面BC，该面与水平面成15°角。结构面的强度指标为：凝聚力cj=200kPa，内摩擦角
?j=20°。建坝后由于某原因在坝踵岩体内产生一条铅直张裂隙，与软弱结构面BC相交，张裂隙的深度为25m，设BC内的水压力按线性规律减少。问库内水位上升高度H达到何值时，坝体和地基开始沿BC面滑动？
52.有一岩坡如题9-1图所示，坡高H=100m，坡顶垂直张裂隙深40m，坡角??35，结构面倾角??20?。岩体的性质指标为：?=25kN/m，cj=0，?j=25°。试问当裂隙内的水深Zw达何值时，岩坡处于极限平衡状态？
3
? 53.已知均质岩坡的??30?，c=300kPa，?=25kN/m，问当岩坡高度为200m时，坡角应当采用多少度？
3
54.上题中如果已知坡角为50度，问极限的坡高是多少？
55.设岩坡的坡高50m，坡角??55，坡内有一结构面穿过，其倾角??35?，在边坡坡顶面线10m处有一条张裂隙，其深度为Z=18m。岩石性质指标为?=26kN/m，ci=60kPa，?j?30?，求水深Zw对边坡安全系数Fs的影响。
3
? 复习提纲 第一章
1.何谓岩体力学？它的研究任务和对象是什么？ 2.岩体力学采用的研究方法有哪些？ 第二章
3.何谓岩块？岩体？试比较岩块、岩体与土的异同点。 4.岩石的矿物组成是怎样影响岩块的力学性质的？ 5.何谓岩块结构？它是怎样影响岩块的力学性质的？ 6.岩体力学研究岩块有何实际意义？
7.何谓结构面？从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类？各有什么特点？ 8.剪性结构面有何特征？为什么岩体中以剪性结构面数量最多？ 9.何谓岩体结构？各类岩体结构的主要区别是什么？
10.结构面特征包括哪些方面？各自用什么指标来表示？定义如何？它们怎样影响岩体的性质？ 11.何谓岩体分类？主要有哪几种分类方法？分类指标是什么？ 12.RMR值和Q值根据哪些指标确定？如何求取？ 第三章
13.何谓岩石的吸水性、软化性、抗冻性、渗透性？各自用什么指标表示？如何定义？ 第四章
14.岩块在单向压力条件下的变形过程有什么特征？
15.常用于岩块变形与强度性质的指标有哪些？定义如何？各自的测定方法式什么？影响各种力学指标的因素有哪些？三大类岩的各种指标如何？
16.何谓三轴压缩强度、强度包络线？围压对岩块变形、破坏及强度的影响如何？ 17.试推导出几种岩块强度（强度参数）间的关系式。
18.何谓蠕变、蠕变模型？研究它有何实际意义？常见的几种模型的本构关系如何？
19.何谓强度判据？常见的几种判据的表达式与应用条件如何？如何判别岩石中一点是否破坏？ 第五章
20.分别总结结构面的法向变形与剪切变形的主要特征？ 21.结构面的法向刚度与剪切刚度的定义如何？各自如何确定? 22.总结四种类型结构面的剪切强度特征（表达式及强度曲线特征） 第六章
23.原位岩体的力学试验与岩块力学试验在本质上有什么区别？ 24.岩体的变形性质与岩块相比有什么区别？
25.常见确定岩体变形参数的原位试验有哪几种？平板荷载试验和声波法试验的基本原理是什么？ 26.岩体的动弹性模量与静弹性模量相比如何？为什么？
27.在垂直层面的法向应力作用下，层状岩体的变形参数怎样确定？ 28.原位岩体剪切试验的原理是什么？通过它可以求得哪些参数？
29.工程岩体常见的破坏形式有哪几种？对应的强度叫什么强度？各自有何区别？ 第七章
30.何谓天然应力、重分布应力及天然应力比值系数？研究天然应力的意义何在？ 31.岩体中铅直天然应力与自重应力及天然主应力是否为同一概念？关系如何？ 32.岩体中的天然应力有哪些基本特征？影响因素有哪些？ 33.常见的实测天然应力的方法有哪些？各自的基本原理如何？ 第八章
34.何谓地下洞室？地下洞室的岩体力学问题有哪些？ 35.以水平圆形无压洞室为例，说明弹性围岩应力的分布规律。 36.何谓围岩？其范围一般为多大？
37.何谓塑性松动圈？具有塑性圈后围岩中的重分布应力如何变化？ 38.试总结各类结构围岩的变形破坏特点。所谓渐进式破坏的含义？ 39.如何确定地下洞室围岩的破坏范围？试举例说明。
40.何谓围岩压力？按其成因可分为哪几类？各自用什么方法确定？ 41.试述形变围岩应力确定的基本原理与方法。 42.利用平衡拱理论与太沙基理论计算围岩压力的原理。 43.试述用块体极限平衡方法确定松动围岩压力的方法与步骤。 44.何谓围岩抗力及围岩抗力系数？常用什么方法确定抗力系数？ 第九章
45.边坡岩体中的重分布应力有哪些主要特征？与哪些因素有关？ 46.边坡岩体变形破坏有哪些基本类型？各自特点如何？ 47.利用刚体极限平衡理论计算边坡稳定性的步骤有哪些？ 48.何谓几何边界条件、受力条件、稳定性系数、安全系数？ 49.单平面滑动的稳定性系数如何确定？推导其计算公式？
50.同向双平面滑动与异向双平面滑动的稳定性分析的基本思路是什么？
模拟试卷一
一、名词解释（每词2分，共20分） 1、结构面 2、蠕变 3、饱和吸水率
4、强度判据 5、围岩 6、剪切刚度 7、天然应力 8、 RQD值 9、围岩抗力系数 10、岩石软化性
二、填空（每空1分，共30分）
1、结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。 2、表征岩石抗剪强度的基本指标是（）和（）。
3、垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。
4、有一对共轭剪节理，其中一组走向为N30E，另一组走向为N30W，问形成该剪节理的最大主应力ζ1的方向为（）； 假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角Φ为（）。 5、测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。
6、RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。 7、从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。
8、天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）
为最小主应力。
9、岩体天然应力的测量方法主要有（）、（）和（）。
10、按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。
三、问答（共30分）
1、试述地下洞室弹性围岩重分布应力的基本特点。（10分）
2、试述粗糙起伏无充填结构面的剪切强度特征（要求图加简要文字说明）。（10分） 3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。（10分）
四、计算（共30分）
1、某岩块的剪切强度参数为：C=50MPa，Φ=60，设岩石强度服从莫尔直线型强度理论。如用该岩石试件做三轴试验,当围压σ3和轴压σ1分别加到50MPa和700MPa后，保持轴压不变，逐渐卸除围压σ3，问围压卸到多少时，岩石试件破坏？（15分）
2、在某岩体中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩的剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=40，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm，设岩体天然应力比值系数λ=1，试评价该洞室开挖后的稳定性。（15分）
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模拟试卷二
一、名词解释（每词2分，共20分） 1、岩体 2、单轴抗压强度 3、吸水率 4、强度判据 5、围岩 6、剪切刚度 7、重分布应力 8、RQD值 9、围岩抗力系数 10、变形模量
二、填空（每空1分，共30分）
1．按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。 2．结构面发育的密集程度通常用（）和 （）表示，结构面的形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。 3．表征岩石变形性质的基本指标是（）和（）。
4．垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。
5．有一对共轭剪节理，其中一组走向为N30E，另一组走向为N30W，问形成该剪节理的最大主应力的方向为（），假
定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角为（）。 6．测定岩石抗拉强度的方法有（）和 （）。
7．RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（） 。 8．从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有 （）和 （）两种。
9．天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。
10．结构面按地质成因可分为 （）、（）和（）。
三、问答（共32分）
1、试述岩石边坡应力分布特征。（8分）
2、试述粗糙起伏规则锯齿状无充填结构面的剪切强度特征（图示、列出公式、并用文字加以简单说明）。（8分） 3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。（8分）
4、列出岩石破坏判据（不少于3种）的名称及其适用条件。（8分）
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四、计算（共18分）
1、某岩体，天然应力比值系数λ=1，按自重应力考虑，在其中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=40，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm。（10分） （1）计算400m深处的铅直应力和水平天然应力的大小； （2）计算洞壁上的重分布应力大小； （3）评价该洞室开挖后围岩的稳定性。
2．某岩块，进行全过程变形实验，测得实验数据如下，要求：（8分） （1）在坐标纸中画出应力-应变曲线； （2）标出各变形阶段； （3）计算各种变形模量的大小。
应力 应变 -20
3
应力 应变 -2应力 应变 -2（MPa） （×10） （MPa） （×10） （MPa） （×10） 5 10 15 20 25 30 35
练习与思考
第一章
1、岩体力学包括哪三种分类，各有何侧重？
2、岩体力学的研究对象是什么？你能举出几个岩体变形破坏的事例？ 3、岩体力学的研究方法有哪些，有什么区别？ 4、你对岩体力学的形成与发展有哪些了解？ 第二章
1、在勘探巷道岩壁上进行结构面测线详测如得两组结构面沿测线的间距分别为 0.45m和组结构面的倾角为55°，B组倾角为20°。 1） 计算每组结构面的真间距及两组结构面沿间距及线密度（Kd）;
测线的混合图所示，量0.8m，且A
1.2 1.8 2.15 2.3 2.5 2.53 2.8 40 45 50 55 56.2 55 50 2.95 3.4 3.9 5.0 5.7 6.1 6.5 45 40 35 30 25 20 18 6.6 6.7 6.9 7.0 7.4 8.2 9.2 2） 估算岩体沿详测线方向的RQD值。
2、何谓岩石的微结构面，主要指哪些，各有什么特点？
3、自然界中的岩石按地质成因分类，可以分为几大类，各有什么特点？ 4、主要从哪些方面来研究结构面的地质特征？ 5、构成岩石的主要造岩矿物有哪些，各有何特点？ 6、区别岩体、岩石、岩块与结构体等概念的区别。 第三章
1、表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？ 2、为什么岩石的空隙性与吸水性之间有密切的关系，关系如何？ 3、你对岩石的软化性有什么进一步的认识？ 4、区别吸水率、含水率概念的区别。 第四章
1、与材料力学中所学材料相比，岩块的变形与强度有什么特别的地方？
2、如图，岩块试件受双向应力状态，其应力分量：σx=12Mpa，σy=20MPa，ηxy=MPa。
1） 绘出代表应力状态的摩尔应力圆， 并根据图形确定其主应力的大小与方向（σ1与X轴的夹角）； 2） 用解析法和图解法求图中斜面上的正应力σn和剪应力τn，并进行对比。
3、假定岩石中一点的应力为：σ1=61.2Mpa，σ3= -11.4MPa，室内实验测得的岩石单轴抗拉强度剪切强度参数C=30MPa，
tgΦ=1.54， 试用格里菲斯判据和库仑-纳维尔判据分别判断该岩块是否破坏，并讨论结果。
4、分析岩块的单轴抗拉强度比抗压强度小得多的原因。
5、劈裂实验中，岩样承受的是压力，为什么会在破坏面上出现拉应力？
6、什么是全应力-应变曲线，为什么在普通材料试验机上得不到全应力-应变曲线？ 7、比较各强度判据的理论依据和适用条件。 第五章
1、比较岩块与结构面的压缩变形特征的不同，分析其原因。 2、不同类型的结构面其抗剪强度不同，请分析造成这种不同的原因。 3、结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？ 4、如何正确理解巴顿公式的含义？
5、有一节理面的起伏角i=20°，基本摩擦角θb=35°，两壁岩石的内摩擦角θ=40°，C=10Mpa, 作出节理面的剪切强度曲线。
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°，用图解法求洞顶与侧壁方向破坏圈厚度?2、在地表以下200m深度处的岩体中开挖一洞径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
3
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。
25.岩体质量指标RMR分类法：由南非人宾尼亚斯基提出。五项参数：岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件、地下水。得到的总分RMR的初值，根据节理裂隙的产状变化对RMR的初值加以修正，修正的目的是在于进一步强调节理裂隙对岩体的稳定产生的不利影响，最后用修正的总分既可以求得所研究岩体类别及相应的无支护地下工程的自稳时间和岩体强度指标值。
26. 节理面稳定判别（图解法）
节理面的抗剪强度一般总是低于岩石的抗剪强度，如图3-17所示（直线2低于直线1）。但这并不意味着破坏总是沿节理面发生，有以下几种情况：
●应力圆与直线2相切或相割，但低于直线1：若应力点在直线2之下，则节理岩体稳定；若应力点在直线2之上，则节理面不稳定。
●应力圆与直线1相切或相割：节理应力点在直线2之下，则节理面稳定，节理岩体不稳定，破裂面与节理面不重合；节理应力点在直线2之上，则节理面不稳定。直线2以上的应力圆弧不能作为判别岩块是否稳定的依据，因为此时岩体已沿节理面发生破坏。
27.破坏水压力：若结构面在无水状态下是稳定的，若给结构面充水，当水压力达到Pw时，结构面开始破坏，则Pw称为破坏水压力。
?1??3?mRc?3?sRc2 (3-41)28. Hoek-Brown经验方程：
?1??3?mRc?3?sRc2 (3-41)
令ζ3=0，得岩体单轴抗压强度Rmc： ?1?Rmc?sRc (3-42)对于完整岩石，s=1，则Rmc=Rc，即为岩块抗压强度。对于裂隙岩石，s＜1。
抗拉强度：将ζ1=0代入方程（3-41）中，并对ζ3求解所得的二次方程，可解得岩体的单轴抗拉强度为
12Rml?Rcm?m3-43?4s）的剪应力表达式为 (3-43) 剪切强度：式（2B ?????ARc??T? (3-44） ?Rc?式中：η——岩体的剪切强度； ζ ——岩体法向应力；
A，B——常数，查表3-21求得； 12 T=m?m?4s,查表3?21求得。229.层状岩体变形参数估算：层状岩体可概化地质力学模型。假设各岩层厚度相等为S，且性质相同，层面的张开度可忽略不计。根据室内试验成果，设岩块的弹性模量为E，泊松比为μ，剪切模量为G，层面的法向刚度为Kn，切向刚度为Ks。取n-t坐标系，n垂直层面，t平行层面。在以上假定条件下取一由岩块和层面组成的单元体（图3-32b）来考察岩体的变形。
讨论以下几种受载情况下的岩体变形参数估算：A.法向应力ζn作用下的岩体参数：沿n方向加荷时，在ζn作用下，岩块产生的法向变形ΔVr和层面产生的法向变形ΔVj分别为：
则岩体的总变形ΔVn为：
简化后得层状岩体垂直层面方向的变形模量Emn为：
假设岩块本身是各向同性的，n方向加荷时，由t方向的应变可求出岩体的泊松比μnt为：
沿t方向时，岩体的变形主要是岩块引起的，因此岩体的变形模量Emr和泊松比μtn为：Emr = E ，μtn =
μ
B．剪应力作用下的岩体变形参数：对岩体施加剪应力η时，则岩体剪切变形由沿层面滑动变形Δu和岩块的剪切变形Δur组成，分别为： 岩体的剪切变形Δuj为： 简化后得岩体的剪切模量Gmr为：
可求出表征层状岩体变形性质的5个参数。法向应力垂直于层面时的变形模量Emn和泊松比μnt；法向应力平行于层面时的变形模量Emr泊松比μtn；剪应力作用下的剪切模量Gmr。 30.纵波速度Vp和横波速度Vs(km/s)可表示为：
Ed?1??d?vp ? (3-61)?????1??1?2? dd Edvs? (3-62) 2??1??d?3
式中：Ed——动弹性模量；μd——动泊松比；ρ——介质密度。岩石质量密度γ（kg/m）=ρg
????31.结构面对弹性波的传播：起隔波或导波作用，致使沿结构面传播速度大于垂直结构面传播的速度，造成波速及波动特性的各向异性。
32. 结构效应:结构面的影响包括结构面方位、密度、充填特征及其组合关系等方面的影响。结构面方位的影响主要表现在岩体变形随结构面及应力作用方向间夹角的不同而不同，即导致岩体变形的各向异性。另外，岩体的变形模量也具有明显的各向异性。结构面密度的影响主要表现在随结构面密度增大，岩体完整性变差，变形增大，变形模量减小。 结构面的张开度及充填特征对岩体的变形也有明显的影响。一般来说，张开度较大且无充填或充填较薄时，岩体变形较大，变形模量较小；反之，则岩体变形较小，变形模量较大。
33.地应力:是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。当工程开挖后，应力受到开挖扰动的影响而重新分布，重分布后形成的应力则称为二次应力或诱导应力。
34..海姆假定地应力是一种静水应力状态，即地壳中任意一点的应力在各个方向上均相等，且等于单位面积上覆岩层的重量，即ζh=ζv= γH,式中：ζh、ζv-分别为水平和垂直应力；γ-上覆岩层重力密度；H-深度。
金尼克假说他认为地壳中各点的垂直应力等于上覆岩层的重量ζv=γH ，而侧向应力（水平应力）是泊松效应的结果，即： 式中：μ-上覆岩层的泊松比。
??h??H???H上式中 称为侧压力系数。
1??35.地应力场的组成：1大陆板块边界受压引起的应力场2地幔热对流引起的应力场3由地心引力引起的应力场4岩浆
???侵入引起的应力场5地温梯度引起的应力场6地表剥蚀产生的应力场。自重应力场和构造应力场叠加起来构成岩体中1??初始的应力场的主体。
36.高地应力判别准则：高地应力是一个相对的概念。不同的岩石具有不同的弹模，因而其储能性能也不同。一般来说,地区初始地应力大小与该地区岩体的变形特性有关，岩质坚硬，则储存弹性能多，地应力也大。因此，高地应力是相对围岩强度而言的。即应以围岩内部的最大地应力与围岩强度（Rb）的比值（围岩强度比= Rb /ζmax）来 判别是否是高地应力。
37.直接测量法是由测量仪器直接测量和记录各种应力的量，如补偿应力、恢复应力、平衡应力，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。在计算过程中并不涉及不同物理量的换算，不需要知道岩石的物理力学性质和应力应变关系。
间接测量法是借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化。然后由测得的间接物理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。为了计算应力值，首先必须确定岩体的某些物理力学性质以及所测物理量和应力的相互关系。 前者水压致裂法，后者套孔应力解除法。
38.水压致裂法：是一种将钻孔的某一段的两端封堵起来，然后对封堵段注入高压水，使钻孔孔壁破裂从而测定地应力的方法。从弹性力学理论可知，当一个位于无限体中的钻孔受到无穷远处二维应力场（ζ1，ζ2）的作用时，离开钻孔端部一定距离的部位处于平面应变状态。在这些部位，钻孔周边的应力为σθ=ζ1+ζ2-2（ζ1-ζ2）cos2θ ，ζr=0 式中ζθ 、σr——钻孔周边的切向应力和径向应力；θ——周边一点与ζ1轴的夹角。当θ=0°时， ζθ取得极小值，此时ζθ =3ζ2-ζ1 。
如果采用水压致裂系统将钻孔某段封隔起来，并向该段钻孔注入高压水。当水压超过3ζ2-ζ1和岩石抗拉强度Rt之和后，在θ=0°处，也即ζ1所在方位将发生孔壁开裂。设钻孔壁发生初始开裂时的水压为Pi,则有 Pi = 3ζ2-ζ1+ Rt。如果继续向封隔段注入高压水使裂隙进一步扩展，当裂隙深度 达到3倍钻孔直径时，此处已接近原岩应力状态，停止加压， 保持压力恒定，将该恒定压力记为Ps,则Ps应和原岩应力ζ2相平衡，即Ps =ζ2 只要测出岩石抗拉强度Rt,即可由Pi和Ps，求出ζ1和ζ2，这样ζ1和ζ2的大小和方向就全部确定了，即：ζ2= Ps ζ1=3 Ps- Pi+ Rt 在钻孔中存在裂隙水的情况下，如封隔段处的裂隙水压力为P0,则变为 Pi =3ζ2-ζ1+Rt-P0在水压致裂试验中增加一个环节在初始裂隙产生后，将水压卸除，使裂隙闭合，然后再重新向封隔段加压，使裂隙重新打开，记裂隙重开的压力为Pr，则有 Pr = 3 ζ2 - ζ1 – P0
39．声发射法是一种通过声发射中的凯泽效应来测量岩体应力的方法。所谓凯泽效应，是指德国人凯泽发现的一种现象，即：多晶金属的应力从其历史最高水平释放后，再重新加载，当应力未达到先前最大应力值时，很少有声发射产生；而当应力达到和超过历史最高水平后，则大量产生声发射。从很少产生声发射到大量产生声发射的转折点称为凯泽点。该点对应的应力即为材料先前受到的最大应力。后来，大量试验证明，许多岩石材料也具有显著的凯泽效应。人们通过对岩石试件进行加载声发射试验，测定凯泽点，即可找出试件以前所受的最大应力，也即是岩石历史上所经历的最大地应力。
40.侧压力系数的影响：λ较小时，如λ=0.2，洞顶和洞底将出现拉应力；当λ由小变大时，洞顶、底拉应力趋于减小逐渐转为压应力，且压应力随λ增大而增大；随λ由小变大，两侧的压应力则趋于减小。
?1??d??1?2?d? (3-65) 2 Ed?vmp?1??d
2 或： Ed?2vms??1??d? (3-66)22 vmp?2vms ?d?2 (3-67)2 2vmp?vms
Ed2 Gd? ?vmp? (3-68)
2?1??d?
式中： ?—岩体密度（g/cm3）； Gd—动剪切模量（GPa）。??
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
名词解释：
1. 结构面：地质历史发展过程中，在岩体内部形成的具有一定方向、一定规模、一定形态、和特征的面状、缝状、
层状、带状的地质界面。
2. 重度r：岩石的单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力。（受矿物成分、孔隙大小、含水多少控制） 3. 比重Gs：岩石的干的重力除以岩石的实体体积（不包括孔隙），再与4℃时水的重度相比。（取决于岩石的矿物比
重）
4. 孔隙率：岩石中试样孔隙体积与岩石试样总体积的百分比，是反映岩石致密程度和岩石质量的重要参数。（孔隙率
越大，岩石的抗压强度越低）
5. 吸水率：干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下，岩石吸入水的重力对岩石干重力之比的百分率。 6. 饱水率：岩石试样在高压或真空情况下，强制吸入水的重量对岩石干重之比的百分率。 7. 抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的能力。 8. 渗透系数：介质对某种物体的渗透能力。 9. 膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。
10. 崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结性并完全丧失强度的松散物质的性能。 11. 模量比：弹性模量与单轴抗压强度的比值。 12. RQD：岩石质量指标。
岩心采取率：工程中采用直径为75mm的双层岩心管金刚石钻进，提取直径为54mm的岩心长度大于10cm的岩心长度之和与钻孔总进尺的百分比。
13. 体积模量K：平均应力与体积应变之比。{[（ζx +ζy +ζz ）/3 ]/(△V/V)}
14. 剪切模量G：材料在弹性变形阶段内剪应力和对应的剪应变的比值。G=E/[2*(1+u)] 15. 弹性抗力系数k（岩石反力系数）：使隧洞周围的岩石达到一个单位变形时所需要的压力的大小。 16. 蠕变：在应力不变的情况下岩石变形（或应变ε）随着时间t而增长。 17. 测压比：平均水平应力ζh,av与垂直应力ζv的比值。
18. 海姆假说：在岩体深处的初始垂直应力与其上覆岩体的重量成正比，而水平应力大致与垂直应力相等。 19. 应力集中系数：地下洞室开挖后洞室上的一点切向应力与洞室开挖前洞壁上的天然应力的比值。 20. 山岩压力：由于洞室围岩的变形和破坏而作用在支护或衬砌上的压力。
21. 岩石的坚固系数：将岩石看作没有凝聚力的大块散粒体时的内摩擦系数，包括由于凝聚力推到的摩擦系数与原岩
石中的内摩擦系数之和。 填空：
1. 结构面的类型：原生结构面、构造结构面、次生结构面。岩体结构类型：整体块状结构、层状结构、破裂结构、散体结构。
2. 岩石力学的研究内容：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。岩石力学的研究方法：工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法。
3. RMR（地质力学分类法）包括完整岩石的强度、RQD、节理的间距、节理的状态、地下水情况。 4. 岩体的破坏形式：脆性破坏、延性破坏、弱面剪切破坏。
5. 影响岩石抗压强度的因素：矿物成分、结晶程度和颗粒大小、胶结情况、生成条件、风化作用、密度、水的作用、试件形状和尺寸、加荷速率。
6. 直剪曲线的3个阶段：弹性阶段、裂隙发展增长阶段、强度降低阶段。
7. 岩石完全应力—应变曲线分为压密阶段、弹性工作阶段、塑形性状阶段、材料的破坏阶段。 8. 影响岩石应力应变曲线的因素：荷载速率、温度、侧向压力、各向异性。 9. 岩石的蠕变分为初级蠕变（暂时蠕变）、二次蠕变（稳定蠕变）、加速蠕变（第三期蠕变）。
10. 影响山岩压力的因素：洞室的形状和大小、地质构造、支护的形式和刚度、洞室深度、时间、施工方法。
11. 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。
12. 大坝的失稳形式：表层滑动破坏、深层滑动破坏、混合滑动破坏。 13. 岩石边坡的几种破坏类型：松弛张裂、崩塌、倾倒、蠕动、滑坡。
14. 边坡加固措施：排水、削顶压底、用混凝土填塞岩石断裂部分、用锚栓或预应力缆索加固、挡墙和锚索相连接加固、用混凝土挡墙或支墩加固、格勾。 问答题：
1. 简述τ=σtgυ + c曲线的制作方法。
试验时，先加垂直荷载P，再加水平力T，至达到Tmax，ζ=P/A，η=T/A。
加T时，不断观察上下匣式样的相对水平位移以及垂直位移，绘制η与水平位移δh，垂直位移δv和水平位移δh 的关系曲线。得到了ηmax，即ηf；用相同的试样，不同的ζ进行多次试验，即求出不同ζ下的抗剪断强度，绘制ηf—ζ关系曲线。
2. 岩石的破坏准则的适用条件。
最大正应力理论（郎肯理论）：只适用于单向状态及脆性岩石在某些应力状态中受拉的情况（如二向应力状态）。 最大正应变理论：脆性材料
最大剪应力理论：适用于塑形岩石，不适用于脆性岩石，且没有考虑ζ2的作用。 八面体剪切理论（冯—米赛斯破坏条件）：适用于塑性材料。
M—C：适用于塑性岩石，脆性岩石的剪切破坏，不适用于拉断破坏，膨胀，蠕变破坏。 3. 格里菲思准则的基本思想及假定，修正的准则主要考虑何种因素进行修正？
基本思想：材料内部存在着许多细微裂隙，在力的作用下，这些细微裂隙的周围，特别是缝端，可以产生应力集中现象。材料的破坏往往从缝端开始，裂缝扩展，最后导致材料的完全破坏。 假定：1、物体内部随机分布许多裂隙。 2、所有裂隙都张开，独立。 3、裂隙短命呈扁平椭圆状态
4、在任何应力状态下，裂隙尖端产生拉应力集中，导致裂隙沿着某个有利方 向进一步扩展。
5、最终在本质上都是拉应力引起的岩石破坏。 修正：考虑裂隙间的摩擦条件。 4. 结构面的方位对强度的影响：
当结构面平行于ζ1时以及结构面法线与ζ1成θj角时，在ζ3固定的条件下，ζ1可以无限增大，结构面不致破坏，而岩石的破坏是由于岩石内部的材料的破坏；
当结构面的倾角β满足θj<β<90?时，才可能沿着结构面发生破坏。 5. 扩容现象的解释：
扩容分3个阶段：①轴向应力ζ1较小时，岩石符合线弹性材料的性状，体积应变是具有正斜率的直线，这是由于ε1>|ε2 +ε3|,即体积随压力的增加而减小。②当应力大约达到强度的一半时，体积应变开始偏离线弹性材料的直线，随着应力的增高，这种偏离的程度也越来越大。③在接近破裂时，偏离的程度变得很大，使得岩石在压缩阶段的体积超过其原来的体积，产生负的压缩体积压缩体积应变，即扩容。 6. 用弹性单元和粘性单元绘制Maxwell模型和Voigt模型以及它们的广义模型。 7. 测试岩体应力的两种方法以及区别：
应力解除法，应力恢复法 8. 塑性松动圈的形成过程：
ζθ与初始应力p0成正比，而初始应力又随着深度z成比例的增大，当洞室很深是，z很大，则p0=rz也就很大，ζθ也随之增大，而ζr变化不大，在洞壁上为0，①ζθ>Rc时，洞室周围开始破裂。②应力差ζθ-ζr达到某一极限值ζ0时，洞壁岩石进入塑性平衡状态，产生塑性变形。③洞室周边破坏后，该处围岩的应力降低，加之新开裂处岩体在水和空气影响下加速风化，岩体向洞内产生塑性松胀。④塑性松胀使得原来由洞边附近岩石承受的应力转移一部分给邻近的岩体，邻近岩体也产生塑性变形。⑤应力足够大时，塑性变形的范围是向围岩深部逐渐扩展的，使得洞室周围形成一个圈，即塑性松动圈。 9. 芬纳公式与卡柯公式的区别和联系。
芬纳公式的假定：①不考虑单元体重力作用，②r=R范围内出现塑性松动区，③塑性平衡条件下，不考虑粘聚力的影响，④在弹塑性交界面上满足应力连续。
卡柯公式的假定：①在r=R范围内出现塑性区，②塑性圈区考虑了岩体的自重作用，③塑性圈与弹性岩体脱落。 10. 新奥法的基本原理：
应用岩石力学的基本理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要手段，及时进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工的方法和原则。 11. 崩塌和滑坡的区别和联系：
①崩塌发生之后，崩塌物常堆积在山坡脚，呈锥形体，结构零乱，毫无层序，而滑坡堆积物常具有一定的外部形状，整体性较好。
②崩塌体完全脱离土体；滑坡体很少完全脱离土体。
③崩塌发生后，崩塌物的垂直位移量远大于水平位移量，重心位置降低了许多；滑坡体的水平位移量大于垂直位移量，重心位置降低不多。
④崩塌堆积物表面不见裂缝分布；而滑坡体表面，尤其是新发生的滑坡体表面，具有很多一定规律的纵横裂缝。 12. 岩坡的平面滑动：
一般条件： ①滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行（+20?范围内）。
②滑动面必须在边坡面露出，即滑动面的倾角β必小于坡面的倾角α ③滑动面的倾角β必大于该平面的摩擦角θj
④岩体中必须存在对于滑动阻力很小的分离面，以定出滑动的侧面边界。 假定： ①滑动面及张裂缝的走向平行于坡面。 ②张裂缝垂直，其中充水深度为zw。
③水沿张裂缝底进入滑动面渗漏，张裂缝底与坡趾间的长度内水压力按线性 变化至0。
④滑动块体重量W、滑动面上水压力U、张裂缝中水压力V三个均通过滑动的重心，即没有使岩体转动的力矩，破坏只是由于滑动。 计算：
1. 岩体物理指标的概念及换算。 2. 水平洞室围岩应力计算。 3. 有裂隙围岩应力的计算。 4. 岩基抗滑稳定计算的推导。 5. 塑性松动圈的计算。
6. 名词解释
1、岩体2、弹性3、脆性4、三轴抗压强度5、抗压强度6、抗拉强度7、抗剪强度
8、莫尔强度理论9、强度判据10、稳定性系数11、蠕变12、残余强度13、天然应力14、剪切刚度15强度理论16、剪切刚度17、八面体强度理论 18、 极限强度19、 蠕变 20孔隙比21、法向刚度22、围岩应力 23、软化系数24、变形模量25、几何边界条件26、 长期强度27、 围岩28、主应力29、主平面30、 结构面31、 滑坡 32、 塑性 33、 围岩抗力系数34、变形模量35、 弹性模量 36、 动弹性模量37、 天然应力 38、强度曲线39、 内摩擦角40、 切线模量41、 岩体力学42、 单轴抗压强度 43、 重分布应力44、 围岩压力45、 围岩抗力46、 强度47、 弹性极限48、 强度极限 49、 脆性破坏50、 渗透系数51、软化系数52、 割线模量53、 爬坡角54、 岩石吸水率55、三轴强度56、尺寸效应57、应力集中系数58、 初始模量59、 抗冻系数60、 岩爆61、 泊松比 62、 强度包络线 63、 普氏系数 64、 自然平衡拱65、 RQD66、 格里菲斯强度理论67、 单轴抗压强度68、 横波 69、 纵波70、 围岩压力 71、 饱和吸水率 72、 法向刚度 二，填空
1． 表征岩石抗剪性能的基本指数是（ ）和（ ）。
2． 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（ ）。
3． 岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（ ），变形增量逐次（ ）。 4． 所谓洞室围岩一般是指洞室周围（ ）倍半径范围内的岩体。
5． 边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（ ）、（ ）和（ ）三种类型。 6． 垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（ ），弹性模量（ ）；顺层面加压时的抗压强度（ ），弹性模量（ ）。 7． 莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（ ）应力和（ ）应力有关，而与（ ）应力无关。
8． 岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（ ）的；而破坏面又总是与中间主应力（ ）。
9． 不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（ ），最小主应力作用方向与边坡面（ ）。
10． 主要的岩体工程分类有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。 11． 水对边坡岩体的影响表现在（ ）、（ ）和（ ）。 12． 天然应力场的主要成分有（ ）、（ ）和（ ）。
13． 地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（ ）和（ ）。
14． 结构面在法向应力作用下，产生（ ）变形，其变形性质用指标（ ）表征。 15． 岩石抗拉强度的试验室方法有（ ）和（ ）。 16． 地质结构面按力学条件可分为（ ）和（ ）。
17． 岩体结构类型可分为（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 18． 岩体的强度处在（ ）强度与（ ）强度之间。 19． 结构面的线连续性系数是在（ ）至（ ）变化的。
20． 水对岩石力学性质的影响表现在（ ）、（ ）和（ ）。 21． 格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（ ）。 22． 八面体强度理论认为材料破坏的原因是（ ）。
23． 有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（ ）。如果服从库仑－纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（ ）。
24． 软弱夹层的基本特点有（ ）、（ ）、 ）、（ ）和（ ）。
25． 岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（ ），最小主应力方向为（ ）。 26． 原生结构面据其成因中划分为（ ）、（ ）、（ ）。 27． 表征岩块变形特性的指标有（ ）和（ ）。
28． 根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（ ）。 29． 据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（ ）和（ ）。 30． 岩体中的结构面据其地质成因分为（ ）、（ ）和（ ）。 31． 岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（ ）。
32． 岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（ ），最小主应力方向为（ ）。 33． 均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（ ）。 34． 洞室围岩压力的基本类型有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
35． 边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（ ），最小主应力作用方向与边坡面（ ）。
36． 岩体是由（ ）和（ ）两个最基本的要素组成的。
37． 根据边坡岩体面形态、数目、组合特征把岩体边坡的破坏类型划分为（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 三，判断
1． 石英砂岩的强度随石英颗粒的含量增加而增大。（ ） 2． 相邻两条结构面的垂直距离就是结构面的密度。（ ） 3． 一般情况下，岩体的强度可以用岩块的强度来代替。（ ）
4． 从岩体本身性质来分析，可以用连续介质理论来解决岩体力学问题。（ ） 5． 岩石的泊松比是指单向压缩条件下，侧向应变与侧向应力之比。（ ） 6． 结构面的密度不随方向而变化。（ ）
7． 边坡岩体坡面一点的最大主应力是垂直于坡面，而最小主应力则平等于坡面，且都不为零。（ ） 8． 单位体积内岩石的质量定义为岩石的颗粒密度。（ ） 9． 天然铅直应力是随深度增加而增大的。（ ）
10． 一般情况下，岩块的三轴压缩强度比抗压强度大。（ ）
11． 岩块在单轴受压条件下，能承受的最大主应力叫岩块的强度。（ ）
12． 在普通试验机上测出的应力－应变关系，就是岩石的应力－应变全过程曲线。（ ） 13． 岩块的弹性模量可以用作用于它上面的应力与位移之比来表示。（ ） 14． 坡度影响边坡应力轨迹形式。（ ）
15． 岩体作为力学介质研究时，其与钢、混凝土等人工力学介质的根本区别在于岩体中有天然应力、多裂隙交切及是三相介质。（ ）
16． 岩体中地下水的水压力效应，使岩体中结构面抗剪强度增大。（ ） 17． 可能滑动面上可供利用力与抗滑力之比值定义为稳定性系数。（ ） 18． 研究的岩体实际上是已经受过破裂和变形的地质体。（ ） 19． 天然中铅直应力一般随深度增加而增大。（ ）
20． 在普通试验机上测出的应力与应变的关系，就是岩石应力－应变全过程曲线。（ ） 21． 饱水岩样的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（ ） 22． 岩体的强度就是岩块的强度。（ ）
23． 从岩体本身性质分析，可用连续介质力学理论解决岩体力学问题。（ ） 24． 在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最大能力叫做剪切强度。（ ） 25． 一般情况下岩块的抗压强度随加荷速度的增大而增大。（ ） 26． 三向受压条件下，岩石破坏前的应变比单向受压要大。（ ）
27． 饱水岩体的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（ ） 28． 在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最在能力叫剪切强度。（ ） 29． 一般来说，岩块的单轴抗压强度随加荷速度的增在而减小。（ ） 30． 地下洞室洞壁支护的目的是不让洞壁围岩向洞内产生位移。（ ） 四，问答
1、对岩石进行单轴抗压试验，如果发生剪切破坏，破坏面是否一定是试样中的最大剪应力面？为什么？如果发生拉断破坏，此时的抗压强度是否即为抗拉强度？为什么？
2、什么叫岩石？什么叫岩体？两者主要区别在哪里？又有何关系？ 3、什么是岩体的弹性模量？什么是岩体的变形模量？试用图加以说明。 4、岩体的静力弹性模量与动力弹性模量哪个大？为什么？ 6、岩石的动力强度与静力强度那个大？为什么？
7、岩体中应力波波形通常以哪些参数来标记？试用图说明。
8、应力波对物体的效应，与刚体动力学与弹性理论有什么区别？为什么声波法或地震法可以用来测定岩体的某些动力学参数？确定哪些参数？
9、巷道道护形式的选择与地压活动类型有无关系？试举例说明之。
10、岩石在单轴压缩下的应力－应变曲线有哪几种类型？并用图加以说明。 11、岩石与岩体的主要区别在哪里？以及其强度之间的关系是怎样的？
12、试分别从地质和工程两个方面，简要叙述影响围岩压力的一些主要因素是什么？
13、试用莫尔应力圆画出：（1）单向拉伸；（2）单向压缩；（3）纯剪切；（4）双向压缩；（5）双向拉伸。 14、常用的岩石强度指标有哪几种？
15、试述岩石力学的研究对象，研究范围和研究动态。
16、采用应力解除法如何测定岩体中的应力？并用示意图表示。
17、用图来表示岩体变形与时间的关系曲线，并指出几个不同的阶段。 18、格里菲斯强度理论的基本要点是什么？并写出该强度理论的破坏准则。
19、在岩体中传播的弹性波有哪两大类型？其特征是什么？并写出半无限均质体波速与其弹性常数（弹性模量、泊松比）的关系式。
20、加载速率对岩石动力强度的影响怎样？并举例说明之。
21、岩石在单轴压缩下典型的应力——应变曲线有哪几种类型，并用图线加以说明。 22、什么是变形模量？页岩和石灰岩的变形模量大致多少？
23、什么叫滑坡？组成滑坡的要素有哪些？什么叫崩塌？它与滑坡有什么区别？ 24、影响边坡稳定有哪些主要因素？试举例说明。
25、用应力解除法来测量岩体的原岩应力，其工序有哪些？用图示加以说明。 26、什么叫真三轴试验机？什么叫假三轴试验机？
27、什么叫岩块的变性模量？以“S”型应力－应变曲线为例表示出岩块的几种变性模量（图加简要文字说明）。 28、塑性状态下圆形巷道围岩应力分布如何？
29、试简单叙述岩体力学的发展历史？你对岩体力学的发展远景如何看法？
30、均质连续、各向同性的弹性岩体中开挖水平圆形洞室时，围岩中的重分布应力有何特点。 31、边坡岩体最容易从哪些部位首先破坏？为什么？ 32、试述边坡稳定性研究的基本原则和方法。
33、什么叫蠕变？用图表示蠕变的应力（ζ）与时间（t）关系曲线。 34、岩块的抗压强度与抗拉强度哪个大？为什么？
35、如何获得岩体结构面的强度指标？请用解析法或图解法说明。 五，计算
1、已知 σx ＝50MPa， ＝10MPa，τxy＝0，θ＝30°。
σy
（1）求与X轴夹角40°的EF斜面上的法向应力 σ 及剪应力 τ
n
n
。
（2）作出相应的莫尔应力圆，并写出莫尔应力圆的方程。
2、将一个岩石试件置于压力机上施加压力，直到1MPa时发生破坏。已知破坏面与最大主应力所在的平面成60°，并假定抗剪强度随正应力呈线性变化。试求：
（1）在正应力为零的那个面上的抗剪强度等于多少？ （2）破坏面上的正应力和剪应力。 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/cm，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、设已知某地块处于简单的压缩情况，及在走向NW45°的截面上的正应力＝－120MPa，剪应力 τn ＝40MPa，求最大压应力的大小及其方向。
5、在某矿发现石灰岩中两组铅直的剪切面，其走向分别为NE10°和NE65°，试求最大主应力的方向。
6、某岩石的室内剪切试验成果如下，当正应力分别为6MPa和10MPa时，剪切强度分别为19.2MPa和22MPa，假设该岩石强度服从莫尔斜直线理论，试求： (1)该岩石的剪切强度参数；
(2)当侧限压力σ3=10MPa时该岩石的三轴压缩强度。 7、在地表以下200m深度处的岩体中开挖一洞径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，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；
3
3
(4)洞室若不稳定，试求其塑性变形区的最大半径（R1）
8、某圆形水平洞室开挖于地表以下1500m深处，已知岩体为均质连续各向同性的弹性体。单轴抗压强度σc=100MPa，岩体的密度为2.5g/cm3，岩体的天然应力比值系数λ＝1。试评价该洞室开挖后的稳定性。
9、若ζ1为最大主应力，ζ3为最小主应力，C为粘聚力，φ为岩石的内摩擦角，导出以极限主应力表达的岩石强度方程。
10、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°，用图解法求洞顶与侧壁方向破坏圈厚度 。 11、已知岩块C=10MPa，υ=60°，用库仑—莫尔准则计算当围压为0和5MPa时试件破坏时的轴压。
12、有一个花岗岩岩柱，该花岗岩抗剪强度指标：凝聚力C=20MPa，υ＝30°。岩柱的横截面积A=5000cm2，柱顶承受荷载p＝30MN，自重忽略不计。 (1)试问：是否会发生剪切破坏？
(2)若岩柱中有一软弱结构面，其法线与轴线成75°角，试问：是否会沿此面发生破坏？
13、某矿石灰岩试验成果如下：其单向抗压强度σc=10MPa；当侧压力σ1＝σ2＝30MPa，其破坏时σ1=210MPa；当侧压力σ2＝σ3＝60MPa时，其破坏时σ1＝320MPa。试问，当侧压力σ2＝σ3＝50MPa时，其破坏时的最大主应力σ1应等于多少？
14、 某岩石室内抗剪试验成果为当正应力分别为6MPa和10MPa时，剪切强度为19.2MPa和22MPa。设岩石强度服从直线型莫尔强度判据：
①求该岩石的抗剪强度参数（C、υ值）；
②当侧限压力σ3为5MPa时，求该岩石的三轴压缩强度（σ1m）。
15、闪长岩的单向抗拉强度σt=24MPa；单向抗压强度σc=142MPa。当抗剪强度τ=42MPa时，试求破坏面的方向及正应力，最大主应力和最小主应力各等于多少？
16、某矿石英砂的试验成果，其单向抗拉强度σt=16MPa,单向抗压强度σc=120MPa，试求该岩石的抗剪强度的C、υ值。
17、安山岩的单轴抗压强度σc=100MPa。当该岩石进行三轴试验时，当侧压力σ2＝σ3＝20MPa，岩石的三向抗压强度σ1＝260MPa。计算内摩擦角υ和凝聚力c；
18、在石灰岩层中开一圆形洞室，半径a=1.5m，埋置深度H＝800m，石灰岩的单轴抗压强度σc=40MPa，内摩擦角υ＝32°，岩石容重ρ＝2.8g/cm3，为了便于比较，分别用芬纳公式，修正芬纳公式和卡斯特纳公式计算塑性区的半径R，以及塑性圈的厚度。
19、某部门拟在地表下1500m处深度开挖一断面为圆形的洞室，已知岩体的极限抗压强度σc=100MPa，岩体的天然容重ρ=2.75g/cm3，岩体的天然应力比值系数λ＝1，试评价开后地下洞室的稳定性。
20、在某结晶岩体中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，洞的埋深为2000m，岩体的平均密度ρ＝2.7g/cm3，假设岩体中的天然应力比值系数k=1，试求：
(1)θ＝0°方向洞壁一点A和距洞壁3m处B点的重分布应力值；
(2)若已知围岩的剪切包络线为斜直线，且C＝5MPa，υ＝30°，试判断A、B两点是否会破坏？
21、已知岩石的单轴抗拉强度σt=15MPa。试用格里菲斯强度曲线来判断裂隙在侧压力σ3＝20MPa时，裂隙进一步破坏的最在主应力σ1等于多少？它是属于何种强度条件下的破坏？
22、已知岩石试件的凝聚力C＝9.5MPa，其内摩擦角υ＝38°，试用库仑准则和格里菲斯理论求其单向抗压强度。 23、已知某采场围岩的力学指标：σc=100MPa，σt=-20MPa，凝聚力C＝45MPa，内摩擦角υ＝48°，若该采场顶板某点主应力σ1＝200MPa，σ3＝10MPa。试求：
（1）由莫尔库仑强度理论判断，该点是否会破坏？ （2）由格里菲斯强度理论判断，该点是否破坏？
（3）若会破坏，它们破坏面与最大主应力的夹角是多少？
24、圆形隧道的半径a=1.5m，埋藏深度H＝100m，岩石容重γ＝2.7g/cm3，泊松比μ＝0.2。
（1）试绘出θ=0、π/2处隧道围岩的径向和切向应力分布图，与隧道周边的距离等于多少时才是原岩应力。 （2）试绘应力集中系数图，分析最大应力集中在什么位置。 （3）分析应力分布特点是什么？
（4）假若侧压系数λ＝0时应力分布图又如何？
25、已知大理岩单向抗压强度σc=80MPa，内摩擦角 ＝25°，试计算侧压为40MPa时，其三轴抗压强度为多少？ 26、已知白云质灰岩通过弹性波测量，其纵波速度Vp=5500m/s，横波速度Vs=3300m/s。岩体的容重γ=2.71g/cm3，泊桑比μ=0.23。试求岩体的动弹性参数。
27、圆形洞室半径a=2.5m，埋藏深度H＝120m，岩石容重γ＝2.1g/cm3，泊松比μ＝0.2，侧压系数λ=0.5，岩体的弹性模量E＝2×104MPa。试求硐顶和硐壁的应力以及位移。
28、在坚硬的岩体中开挖一个近似椭圆形洞室，硐跨2a=8m，硐高2b=12m，硐体埋藏深度H＝200m，岩体容重ρ=2.5g/cm3，泊松比μ=0.35，岩石单轴抗压强度σc=96MPa，求洞室是否稳定。
29、某矿表土深度为150m，表土的平均容重γ＝1.80g/cm3，粘聚力C＝0，内摩擦角υ＝20°，岩体的平均容重γ＝2.6g/cm3，岩体的泊松比μ=0.25。试求离地表深度150m处表土内的自重应力以及300m深度处的原岩自重应力，并作出应力圆。
1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（ ）。
（ 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（ ）。
（ 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（ ）。
（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）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？（ ）
（A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 1、A 2、C 3、C 4、A 5、D 6、A 7、C 8、B 9、A 10、D
6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（ ）
（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（ ） （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（ ）
（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）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（ ）
（A）结构面的性质 （B）结构体型式 （C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑
1、A 2、C 3、C 4、A 5、D 6、A 7、C 8、B 9、A 10、D 选择题
1、在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压强度为（ ）。
（A）15~30MPa （B）<5MPa （C）5~15MPa （D）<2MPa
2、我国工程岩体分级标准中岩体完整性确定是依据（ ）。
（A）RQD （B）节理间距 （C）节理密度
（D）岩体完整性指数或岩体体积节理数
3、在我国工程岩体分级标准中，较完整岩体表示岩体的完整性指数为（ ）。
（A）0.55~0.35 （B）0.35~0.15 （C）>0.55 （D）0.75~0.55
4、在我国工程岩体分级标准中，岩体基本质量指标是由哪两个指标村确定的？（ ）。
（A）RQD和节理密度 （B）岩石单轴饱和抗压强度和岩体的完整性指数
（C）地下水和RQD （D）节理密度和地下水
5、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？（ ）。
①地应力大小； ②地下水； ③结构面方位； ④结构面粗糙度。
（A）①，④ （B）①，② （C）③ （D）①，②，③
6、某岩石、实测单轴饱和抗压强度RC=55MPa，完整性指数KV=0.8，野外鉴别为原层状结构，结构面结合良好，锤
击清脆有轻微回弹，按工程岩
体分级标准确定该岩石的基本质量等级为（ ） （A）I级（B）II级（C）III级（D）IV级
问答题
1、为什么要进行工程岩体分类？
1、C 2、D 3、D 4、B 5、D 6、B
选择题
1、初始地应力主要包括（ ）。
（A）自重应力 （B）构造应力 （C）自重应力和构造应力 （D）残余应力
2、初始地应力是指（ ）。 （A）未受开挖影响的原始地应力
（B）未支护时的围岩应力 （C）开挖后岩体中的应力 （D）支护完成后围岩中的应力
3、构造应力的作用方向为 （ ）。 A、铅垂方向 B、近水平方向 C、断层的走向方向 D、倾斜方向
4、下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？（ ）。
（A）垂直应力一定大于水平应力 （B）构造应力以水平应力为主 （C）自重应力以压应力为主
（D）自重应力和构造应力分布范围基本一致
5、如果不时行测量而想估计岩体的初始应力状态，则一般假设侧压力系数为下列哪一个值比较好？（ ）
（A）0.5（B）1.0（C）<1（D）>1
6、测定岩体的初始应力时，最普遍采用的方法是（ ）
（A）应力恢复（B）应力解除法 （C）弹性波法（D）模拟试验 1、C 2、A 3、B 4、B 5、B 6、B
选择题
1、在工程实践中，洞室围岩稳定性主要取决于（ B ）。
（A）岩石强度 （B）岩体强度 （C）结构体强度 （D）结构面强度
计算题
7.1解释岩体原始应力﹑二次应力﹑围岩压力。
7.2某直墙型隧道处于Ⅳ类围岩，浄宽5.5m，浄高7.4m，围岩容重 r=20 ，适用铁路隧道计算方法确定
围岩压力。
7.3一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深40m,围岩岩石容重 r=23 内摩檫角
q=36 ,岩石抗压强度R=8Mpa,隧道宽6m,高8m,使用泰沙基理论和普氏理论确定围岩压力。
7.4Ⅲ类围岩中的一直墙型隧道，埋深26m,围岩容重22， 计算内摩擦角30度，隧道宽6m,高8m。试按浅埋隧道
确定围岩压力。
1.1岩石与岩体的关系是（ B ）。
（A）岩石就是岩体 （B）岩体是由岩石和结构面组成的 （C）岩体代表的范围大于岩石 （D）岩石是岩体的主要组成部分 1.2大部分岩体属于（ D ）。
（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（ B ）。
（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 2.2岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为（ D ）。
（A） B 、 （C） （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（ B ）。 （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（ D ）。
（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（ D ）。
（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 ）。
（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（ B ）。
（A）抗压强度 （B）抗拉强度 （C）单轴抗拉强度 （D）剪切强度 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（ D ）。 （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 10、岩石的吸水率是指（ B ）。
（A）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比 （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
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 ）。 （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
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（ B ）。 （A）弹性体 （B）塑性体 （C）弹塑性体 （D）完全弹性体
13、在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（ A ）。 （A）增大（B）减小 （C）不变 （D）无法判断
14、按照库仑—莫尔强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为（ C ）。
（A）45°（B）45°+φ/2 （C）45°-φ/2 （D）60° 15、在岩石的含水率试验中，试件烘干时应将温度控制在（ D ）。 （A）95~105℃ （B）100~105℃ （C）100~110℃ （D）105~110℃
16、按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（ A ）。
（A）受拉破坏 （B）受压破坏 （C）弯曲破坏 （D）剪切破坏 17、在缺乏试验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的（ B ） （A）1/2~1/5 （B）1/10~1/50 （C）2~5倍 （D）10~50倍
18、某岩石试件相对密度ds=2.60，孔隙比e=0.05，则该岩石的干密度ρd为（ D ） （A）2.45 （B）2.46 （C）2.47 （D）2.48
19、下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性制裁的理想力学模型中，哪一种被称为凯尔文模型？（ C ） （A）弹簧模型（B）缓冲模型（C）弹簧与缓冲器并联（D）弹簧与缓冲器串联
20、格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（ A ）。 （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
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（ D ）
（A）结构面的性质 （B）结构体型式 （C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑 1、初始地应力主要包括（ C ）。
（A）自重应力 （B）构造应力 （C）自重应力和构造应力 （D）残余应力 2、初始地应力是指（ A ）。
（A）未受开挖影响的原始地应力 （B）未支护时的围岩应力
（C）开挖后岩体中的应力 （D）支护完成后围岩中的应力
3、构造应力的作用方向为 （ B ）。 A、铅垂方向 B、近水平方向 C、断层的走向方向 D、倾斜方向
4、下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？（ B ）。 （A）垂直应力一定大于水平应力 （B）构造应力以水平应力为主
（C）自重应力以压应力为主
（D）自重应力和构造应力分布范围基本一致
5、如果不时行测量而想估计岩体的初始应力状态，则一般假设侧压力系数为下列哪一个值比较好？（ B ） （A）0.5（B）1.0（C）<1（D）>1
6、测定岩体的初始应力时，最普遍采用的方法是（ B ） （A）应力恢复（B）应力解除法 （C）弹性波法（D）模拟试验
3.1 某均质岩体的纵波波速是动泊松比和动剪切模量。
，横波波速是，岩石容重，求岩体的动弹性模量，
解：弹性理论证明，在无限介质中作三维传播时，其弹性参数间的关系式如下：
动泊松比
动弹性模量
动剪切模量G，按公式
3.2 求在自重作用下地壳中的应力状态：如果花岗岩多少？
，泊松比
，则一公里深度以下的应力是
解：因为地壳厚度比地球半径小的多。在局部地区可以把地表看作一个半平面，在水平方向为，深度也无限。现考
，
虑地面下深度Z处的一个微小单元体。它受到在它上边岩、土体重量的压力。在单位面积上，这个重量是其中，
是它上面物体的体积，是物理单位体积的重量，因此：
如果单元体四周是空的，它将向四周膨胀，当由于单元体四周也都在自重作用下，相互作用的影响使单元体不能向四周扩张。即
；
解之，则得：对于花岗岩，
，一公里深度以下的应力为：
由此可见，深度每增加一公里，垂直压力增加
，而横向压力约为纵向压力的三分之一。
，花岗岩处于弹性状态，泊松比
。
6.1 设某花岗岩埋深一公里，其上复盖地层的平均容重为
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（ ）。 （A）2600和867（C）2600和866解答
（1）垂直应力计算
（B）26000和8667 （D）2600和866.7
（2）水平应力计算
其中：侧压力系数的大小与岩体的性质有关，当岩体处于弹性状态时，采用弹性力学公式；当岩体比较破碎时，采用松散介质极限平衡理论公式；当岩体处于潜塑状态时，采用海姆公式。因为本题岩体处于弹性状态，所以采用弹性力学公式，侧压力系数
为
所以： 可见，本题的正确答案为（B）
《岩石力学》练习题九
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学 院：环境工程学院 课程名称：岩石力学 命 题 人：
专业班级： 学 号： 学生层次： 第 页 共 页 一、解释下列术语（18分，每小题3分）
1.岩石的峰值强度 2.隧道围岩应力 3.岩体结构 4.剪切破坏 5.岩石的渗透性 6. 蠕变 二、问答题（47分）
1. 简述新奥法法支护的设计原理和施工方法。（8分） 2. 在静水压力状态下，围岩应力的分布有何特征？（10分）
3. 简述岩石力学中常用的莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论的基本假设与适用条
件？（12分）
4. 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？（10分） 5. 解释岩石与岩体的概念，指出二者的主要区别和相互关系？（7分） 三、计算题（35分）
1. 已知某岩体的抗剪强度指标为粘结力c=2Mpa、内摩擦角θ＝30°，它的抗拉强度ζt＝－1Mpa。已测出该岩体中某点的最大主应力ζ1＝12MPa，最小主应力ζ3＝3Mpa。试分别用莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论判断该点的岩石是否破坏。（20分）
2. 当测得一种岩石的单轴抗压强度为8Mpa。在常规三轴试验中，当围压加到4Mpa时测得的抗压强度为16.4Mpa。求这种岩石的粘结力c和内摩擦角θ的值。（15分）
《岩石力学》练习题八
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学 院：环境工程学院 课程名称：岩石力学 命 题 人：
专业班级： 学 号： 学生层次： 第 页 共 页 一、解释下列术语（18分，每小题3分）
1.残余强度 2.岩体原始应力 3.岩体结构 4.塑性破坏 5.岩石的渗透性 6. 岩石的RQD质量指标
二、问答题（47分）
1. 用应力解除法测岩体应力的基本原理是什么？（8分） 2. 简述新奥法法支护的设计原理和施工方法。（10分）
3. 简述岩石力学中常用的莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论的基本假设与适用条
件？（12分）
4. 在实验室用岩块制成的岩石试件测出的岩石强度及变形参数一般不能直接用于工程设计，为
什么？（10分）
5. 解释岩石与岩体的概念，指出二者的主要区别和相互关系？（7分） 三、计算题（35分）
1. 在岩石常规三轴试验中，已知侧压力ζ3分别为5.1MPa、20.4MPa、0Mpa时，对应的破坏轴向压力分别是179.9MPa、329MPa、161Mpa，近似取包络线为直线，求岩石的c和θ值。（15分）
2. 已知某岩体的抗剪强度指标为粘结力c=2Mpa、内摩擦角θ＝30°，它的抗拉强度ζt＝－1Mpa。已测出该岩体中某点的最大主应力ζ1＝12MPa，最小主应力ζ3＝3Mpa。试分别用莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论判断该点的岩石是否破坏。（20分）
《岩石力学》练习题七
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学 院：环境工程学院 课程名称：岩石力学 命 题 人：
专业班级： 学 号： 学生层次： 第 页 共 页 一、解释下列术语（18分，每小题3分）
1.岩体结构 2.冲击地压 3.长期强度 4.岩石的RQD质量指标 5.岩石的渗透性 6.莫尔强度理论
二、问答题（47分）
1. 解释岩石与岩体的概念，指出二者的主要区别和相互关系？（8分） 2. 岩体中的天然应力是哪些因素引起的？（10分）
3. 简述岩石力学中常用的莫尔――库仑强度理论和格里菲斯强度理论的基本假设与适用条
件？（12分）
4. 简述新奥法法支护的设计原理和施工方法。（10分） 5. 常见的边坡破坏类型有哪些？（7分） 三、计算题（35分）
1. 在岩石常规三轴试验中，已知侧压力ζ3分别为5.1MPa、20.4MPa、0Mpa时，对应的破坏轴向压力分别是179.9MPa、329MPa、161Mpa，近似取包络线为直线，求岩石的c和θ值。（15分）
2. 已知岩体中某点应力值为： ζ1＝61.2MPa， ζ3＝－19.1MPa， c=50Mpa， θ＝57°，ζt＝－8.7Mpa，试用莫尔――库仑判据和格里菲斯准则分别判断其是否破坏，并讨论其结果。（20分）
《岩石力学》测试题一
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考试科目：岩石力学
（不必抄题，但必须写明题号，试题共计 三 大题）