1、構(gòu)成巖石的主要造巖礦物？正長石、斜長石、石英、黑云母、白云母、角閃石、輝石、橄欖石、方解石、白云石、高嶺石、赤鐵礦等為什么基性巖和超基性巖最容易風化？基性巖石和超基性巖石主要由易風化的橄欖石、輝石及基性斜長石組成。所以基性巖石和超基性巖石常容易風化。常見巖石的結(jié)構(gòu)連結(jié)類型？結(jié)晶連結(jié)（巖石中礦物顆粒通過結(jié)晶相互嵌合在一起，如巖漿巖、大部分變質(zhì)巖以及部分沉積巖的結(jié)構(gòu)連結(jié)）、膠結(jié)連結(jié)（指顆粒與顆粒之間通過膠結(jié)物質(zhì)連結(jié)在一起的連結(jié)。如沉積碎屑巖、部分粘土巖的結(jié)構(gòu)連結(jié)）巖石中的微結(jié)構(gòu)面（或缺陷）？是指存在于礦物顆粒內(nèi)部或礦物顆粒及礦物集合體之間微小的弱面及空隙。包括：礦物的解理面：是指礦物晶體或晶粒受力

2、后沿一定結(jié)晶方向分裂成的光滑平面。晶粒邊界：礦物晶體內(nèi)部各粒子都是由各種離子鍵、原子鍵、分子鍵等相連結(jié)。微裂隙：是指發(fā)育于礦物顆粒內(nèi)部及顆粒之間的多呈閉合狀態(tài)的破裂跡線。粒間空隙：成巖過程中形成，如結(jié)晶巖中晶粒之間的小空隙，碎屑巖中由于膠結(jié)物未完全充填而留下的空隙。晶格缺陷：有由于晶體外原子入侵結(jié)果產(chǎn)生的化學上的缺陷，也有由于化學比例或原子重新排列的毛病所產(chǎn)生的物理上的缺陷。自然界中的巖石按地質(zhì)成因分為幾大類，各大類有何特點？（巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖）巖漿巖:1）深成巖：常形成較大的入侵體。顆粒均勻，多為粗-中粒狀結(jié)構(gòu)，致密堅硬，孔隙很小，力學強度高，透水性較弱，抗水性較強。2）淺成巖：成分與

3、深成巖相似，產(chǎn)狀和結(jié)構(gòu)都不相同，多為巖床、巖墻和巖脈。均勻性差，與其他巖種相比，它的性能較好。3）噴出巖：結(jié)構(gòu)較復雜，巖性不均一，連續(xù)性較差，透水性較強，軟弱結(jié)構(gòu)面比較發(fā)育。沉積巖：1）火山碎屑巖：具有巖漿和普通沉積巖的雙重特性和過渡關系，各類火山巖的性質(zhì)差別很大。2）膠結(jié)碎屑巖：是沉積物經(jīng)過膠結(jié)、成巖固結(jié)硬化的巖石。其性質(zhì)取決于膠結(jié)物的成分、膠結(jié)形式和碎屑物成分和特點。3）粘土巖：包括頁巖和泥巖。其性質(zhì)較差。4）化學巖和生物巖：碳酸鹽類巖石，以石灰石分布最廣。結(jié)構(gòu)致密、堅硬、強度較高。變質(zhì)巖：是在已有巖石的基礎之上，經(jīng)過變質(zhì)混合作用后形成的。在形成過程中由于其形成的溫度和壓力的不同而具有不同

4、的性質(zhì)，形成了變質(zhì)巖特有的片理、剝理和片麻結(jié)構(gòu)等。據(jù)有明顯的不均勻性和各向異性。1）接觸變質(zhì)巖：侵入體周圍形成巖體。巖體透水性強，抗風化能力降低。2）動力變質(zhì)巖：構(gòu)造作用形成的斷裂帶及附近受到影響的巖石。它的膠結(jié)不好，裂隙、孔隙發(fā)育，強度低，透水性強。3）區(qū)域變質(zhì)巖：這種變質(zhì)巖的分布范圍廣，巖石厚度大，變質(zhì)程度均一。一般塊狀巖石性質(zhì)較好，層狀片狀巖石性質(zhì)較差。巖石物理性質(zhì)的主要指標及其表示方式？指由巖石固有的物理組成和結(jié)構(gòu)特性所決定的比重（Gs=WsVs·s）容重（=WV）孔隙率n、水理性（天然含水率、吸水、透水、軟化、抗凍）基本屬性。巖石破壞有幾種形式？破壞的原因。三種，(1)X狀

5、共軛斜面剪切破壞，(2)單斜面剪切破壞，這兩種破壞都是破壞面上的剪應力超過了其剪切強度，導致巖石破壞。(3)拉伸破壞，破壞面上的拉應力超過了該面的抗拉強度，導致巖石受拉伸破壞。劈裂法實驗時巖石承受對稱壓縮，為什么在破壞面上出現(xiàn)拉應力？劈裂法試驗的基本原理 如圖沿y-y方向（y）和垂直y-y（x）均為壓應力，而離開邊緣后，沿y-y方向仍為壓應力，但應力值比邊緣處顯著減少，并趨于均勻化；垂直y-y方向變成壓應力。什么是全應力-應變曲線？為什么普通材料實驗機得不出全應力-應變曲線？能顯示巖石在受壓破壞過程中以及超過峰值強度破壞后的應力、變形特性和強度特征。由于普通材料試驗機的剛度小，在試件壓縮時，其

6、支柱上存在很大的變形和變形能，在試件快要破壞時，該變形能突然釋放，加速試件破壞，從而得不出極限壓力后的應力應變關系曲線。如何根據(jù)全應力-應變曲線？（a）預測巖爆：左半部分OEC 代表達到峰值強度時,積累在巖石試件中的應變能，右邊CED 代表試件從破壞到破壞整個過程所消耗的能量。如果A>B,可能產(chǎn)生巖爆，如果A<B， 則不會產(chǎn)生巖爆。(b)預測蠕變破壞：當巖石應力小于H 點的應力值，巖石不會發(fā)生蠕變,當巖石應力大于H 點而小于I 點，巖石會發(fā)生蠕變，但蠕變?yōu)榉€(wěn)定蠕變，巖石不會破壞，當巖石應力大于I 點，則巖石會發(fā)生不穩(wěn)定蠕變，巖石最終會破壞。(c)預測循環(huán)加載條件下巖石的破壞。當巖石

7、在低應力條件下,進行反復加載卸載,巖石破壞時的循環(huán)次數(shù)比高應力條件下進行反復加載卸載的循環(huán)次數(shù)要多。當反復加載卸載曲線與全應力應變曲線相交，則巖石破壞。在三軸壓縮試驗條件下，巖石的力學性質(zhì)會發(fā)生哪些變化？(1)隨著圍壓(2=3) 的增大，巖石的抗壓強度顯著增加；(2)隨著圍壓(2=3)的增大，巖石破壞時，巖石的變形顯著增加；(3)隨著圍壓(2=3)的增大，巖石的彈性極限顯著增加；(4)隨著圍壓(2=3)的增大，巖石的應力應變曲線形態(tài)發(fā)生明顯的改變，巖石的性質(zhì)發(fā)生了變化，由彈脆性-彈塑性-應變硬化?？箟簭姸蕊@著增加；什么是莫爾強度包絡線？三軸抗壓強度實驗得出：對于同一種巖石的不同試件或不同實驗條

8、件（不同的圍壓時的最大軸向壓力值）給出了幾乎恒定的強度指標值（直線性強度曲線時為巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角）。這一強度指標以莫爾強度包絡線的形式給出。如何根據(jù)試驗結(jié)果繪制莫爾強度包絡線？在不同圍壓條件下得出不同的抗壓強度，因而可以做出不同的莫爾應力圓， 這些莫爾應力圓的包絡線就是莫爾強度包絡線。巖石的抗剪強度與剪切面所受正應力有什么關系？繪圖簡述巖石在單軸壓縮條件下的變形特征。在單軸壓縮條件下，巖石的應力-應變曲線如圖。全應力-應變曲線可分為四個階段：孔隙裂隙壓密階段(OA)：巖石試件中的孔隙裂隙被壓密，形成早期的非線形變形， - 曲線呈上凹型。彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段(AC)：該階段的應

9、力-應變曲線近似為直線。其中AB段為彈性變形階段，BC段為微破裂穩(wěn)定發(fā)展階段。非穩(wěn)定破壞發(fā)展階段(CD)：C點是巖石從彈性變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折點，稱為屈服點。該點相應的應力為屈服應力。該階段中，微裂隙的發(fā)展出現(xiàn)了質(zhì)的變化，破裂不斷發(fā)展，直至試件完全破壞。破裂后階段(D點以后)：軸壓力達到試件的峰值強度后，試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，但試件基本保持整體狀。巖石在反復加載和卸載條件下的變形特征。對于線彈性巖石，反復加載和卸載時的應力應變路徑完全相同，對于完全彈性巖石，反復加載和卸載時的應力應變路徑完全相同，但是應力應變關系是曲線。對彈性巖石，加載與卸載曲線不重合，但反復加載和卸載時的應力應變路徑總是服從此環(huán)路

10、的規(guī)定。非彈性體巖石：在彈性范圍內(nèi)服從彈性巖石的變形特征，當卸載點P 超過屈服點時，卸載曲線與加載曲線不重合，形成塑性滯回環(huán)。塑性滯回環(huán)隨著加載卸載次數(shù)的增加而變窄，直至接近彈性變形，沒有塑性變形為止。巖石的變形記憶：在每次卸載后再加載，在荷載超過上一次循環(huán)的最大荷載以后，變形曲線仍沿著原來的單調(diào)加載曲線上升， 好像不曾受到循環(huán)加載的影響似的。線彈性體、完全彈性體、彈性體三者的應力-應變關系有何區(qū)別？完全彈性體：循環(huán)加載時的 - 關系為曲線。加載路徑與卸載路徑完全重合。線彈性體：循環(huán)加載時的 - 關系為直線。加載路徑與卸載路徑完全重合。彈性體巖石：加載路徑與卸載路徑不同，但反復加載與卸載時，應

11、力應變關系總是服從此環(huán)路的規(guī)律。什么是巖石的擴容？簡述發(fā)生過程。巖石在荷載作用下，在其破壞之前產(chǎn)生一種明顯的非彈性體積變形。對E和為常數(shù)的巖石，其體積應變曲線分為三個階段：體積變形階段：體積應變在彈性階段內(nèi)隨著應力的增加而呈線形變化（體積減?。?，1 >2 +3體積不變階段：隨應力的增加，巖石體積應變增量接近為零。巖石體積幾乎不變。擴容階段：外力繼續(xù)增加時，巖石的體積不是減小，而是增加，增加速率越來越大，最終巖石破壞。影響巖石力學性質(zhì)的主要因素，如何影響的？（水、溫度、加載速度、風化程度及圍壓）(1) 水的影響：連結(jié)作用（束縛在礦物表面的水分子通過其吸引力將礦物顆粒拉近、接緊）、潤滑作用（

12、由可溶鹽、膠體礦物連接的巖石，有水入侵時，可溶鹽溶解，膠體水解，礦物顆粒間連接力減弱摩擦力減低，降低巖石的強度）、水楔作用（兩個礦物顆粒靠得很近，水分子補充到礦物表面時，礦物顆粒利用表面吸附力將水分子拉倒自己周圍，在接觸處由于吸著力作用使水分子礦物顆粒之間的縫隙內(nèi)擠入）使巖石體積膨脹，產(chǎn)生膨脹壓力；水膠連接代替膠體連接產(chǎn)生潤滑作用，降低巖石強度?？紫秹毫ψ饔茫簬r石受壓，巖石內(nèi)孔隙水來不及排出，孔隙內(nèi)產(chǎn)生很高的孔隙壓力，降低內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，減小了抗剪強度。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，從而使巖石強度大為減低。(2) 溫度的影響：隨著溫度增高，巖石的延性加大

13、，屈服點降低，強度降低。(3) 加載速度的影響：加載速率越快，測得的彈性模量越大，獲得的強度指標越高。(4) 圍壓的影響：在三軸壓縮條件下，巖石的強度和彈性極限都有顯著增加。(5) 風化的影響：降低巖體結(jié)構(gòu)面的粗糙程度并產(chǎn)生新的裂隙；巖石在化學風化過程中，礦物成分發(fā)生變化，巖體強度降低。什么是巖石的各向異性？正交各向異性？橫觀各向異性？巖石的全部或部分物理、力學性質(zhì)（巖石的E, 等）隨方向不同而表現(xiàn)出差異的現(xiàn)象稱為巖石的各向異性。如果在彈性體中存在著三個相互正交的彈性對稱面，在各個面兩邊的對稱方向上，彈性相同，但在這個彈性主向上彈性并不相同，這種物體稱為正交各向異性體。巖石在某一平面內(nèi)的各方向

14、彈性性質(zhì)相同，這個面稱為各向同性面，而垂直此面方向的力學性質(zhì)是不同的，具有這種性質(zhì)的物體稱為橫觀各向同性體。巖體賦存環(huán)境包括哪幾部分？包括地應力、地下水和地溫三部分。地應力對巖體的影響體現(xiàn)在哪幾個方面？(1)影響巖體的承載能力：圍壓越大、承載能力越大。(2)影響巖體的變形和破壞機制。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。(3)影響巖體中的應力傳播的法則。非連續(xù)介質(zhì)巖體在高圍壓條件下，力學性質(zhì)具有連續(xù)介質(zhì)巖體特征。巖體結(jié)構(gòu)劃分的主要依據(jù)是什么？巖體結(jié)構(gòu)單元的兩種基本要素結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)體的類型進行分類。各類巖體結(jié)構(gòu)主要地質(zhì)特征？完整結(jié)構(gòu)巖體：多半是碎裂巖體中的結(jié)構(gòu)面被后

15、生作用愈合而成。后生愈合作用有兩種：壓力愈合、膠結(jié)愈合。塊裂結(jié)構(gòu)巖體：多組或至少有一組軟弱結(jié)構(gòu)面切割及堅硬結(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)。其軟弱結(jié)構(gòu)面主要為斷層、層間錯動也是重要的軟弱結(jié)構(gòu)面之一，參與切割的堅硬結(jié)構(gòu)面一般延展較長，多數(shù)為錯動過的堅硬結(jié)構(gòu)面，板裂結(jié)構(gòu)體：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。軟弱結(jié)構(gòu)面主要為層間錯動面結(jié)構(gòu)體多數(shù)為組合板狀結(jié)構(gòu)體。碎裂結(jié)構(gòu)巖體：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。塊狀碎裂結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體塊度大，大多為12米，層狀碎裂結(jié)構(gòu)的塊度小，起塊度與巖層厚度有關。斷續(xù)結(jié)構(gòu)巖體：結(jié)構(gòu)面不連續(xù)，對巖體切割而不斷，個別

16、地方也有連續(xù)貫通結(jié)構(gòu)。散體結(jié)構(gòu)巖體：(a)碎屑狀散體結(jié)構(gòu)巖體：結(jié)構(gòu)面:無序分布，結(jié)構(gòu)面中有軟弱的，也有堅硬的。結(jié)構(gòu)體主要為角礫，(b)糜棱化散體結(jié)構(gòu)巖體：主要指斷層泥而言。按結(jié)構(gòu)面成因、結(jié)構(gòu)面通常分為幾種類型？原生結(jié)構(gòu)面：成巖階段所形成的結(jié)構(gòu)面。巖石成因不同又分為沉積結(jié)構(gòu)面、火成結(jié)構(gòu)面和變質(zhì)結(jié)構(gòu)面。構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：巖體在構(gòu)造運動作用下形成的結(jié)構(gòu)面。次生結(jié)構(gòu)面：在外力作用下（風化 地下水 卸載 爆破）形成的各種界面。結(jié)構(gòu)面的級別及其特征。根據(jù)結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、規(guī)模大小、組合形式等分為五級。實測結(jié)構(gòu)面：級結(jié)構(gòu)面: 對區(qū)域構(gòu)造起控制作用的斷裂帶,延伸數(shù)十公里,深度可穿一個構(gòu)造層。級結(jié)構(gòu)面: 延伸性強而寬

17、度有限的地質(zhì)界面,延伸數(shù)百米。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。統(tǒng)計結(jié)構(gòu)面：級結(jié)構(gòu)面：一般延展性較差，無明顯的寬度的結(jié)構(gòu)面，延伸數(shù)米。級結(jié)構(gòu)面：延伸性甚差的微裂隙、節(jié)理。描述結(jié)構(gòu)面狀態(tài)的指標。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。結(jié)構(gòu)面形態(tài)：決定結(jié)構(gòu)面抗滑力的大小。結(jié)構(gòu)面起伏越大，抗滑力越大。結(jié)構(gòu)面的延展尺度：在工程范圍內(nèi)，延展尺度最大的結(jié)構(gòu)面，控制著巖體的強度。結(jié)構(gòu)面的密集程度：以巖體裂隙度K （沿取樣線方向單位長度上的節(jié)理數(shù)量）和切割度X（巖體被節(jié)理割裂分離的程度）表示巖體結(jié)構(gòu)面的密集程度。結(jié)構(gòu)面的剪切變形、法向變形與結(jié)構(gòu)面哪些因素有關？巖石強度、結(jié)構(gòu)面粗

18、糙性和法向力結(jié)構(gòu)面力學性質(zhì)的尺寸效應體現(xiàn)在哪幾個方面？（法向變形、抗剪強度、剪切變形）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，剪切應力呈現(xiàn)出減小趨勢。此外，還體現(xiàn)在：（1）隨著結(jié)構(gòu)面尺寸的增大，達到峰值強度時的位移量增大；（2）試塊尺寸增加， 剪切破壞形式由脆性破壞向延伸破壞轉(zhuǎn)化；（3）尺寸增加，峰值剪脹角減小，結(jié)構(gòu)面粗糙度減小，尺寸效應也減小。巖體在多次循環(huán)荷載作用下巖體變形有什么特征？巖體在加載過程中，應力應變曲線呈上凹型，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。巖體在循環(huán)荷載作用下，而卸載時荷載又不降至零時，相應的變形過

19、程將出像閉環(huán)型式。具有單結(jié)構(gòu)面的巖體其強度如何確定？結(jié)構(gòu)面強度與巖體強度二者之間的最低值。多結(jié)構(gòu)面巖體的破壞形式如何分析？當巖體內(nèi)有多組結(jié)構(gòu)面時，則巖體強度受加載方向與多個結(jié)構(gòu)面的控制，根據(jù)每組結(jié)構(gòu)面與加載方向夾角，分別求出各結(jié)構(gòu)面單獨存在時，在最大主應力1作用下的巖體強度，然后，取出各組結(jié)構(gòu)面單獨存在時巖體強度的最小值為多結(jié)構(gòu)面的巖體強度值。簡述Hoek-Brown 巖體強度估算方法。巖體抗壓強度與抗拉強度經(jīng)驗方程為：1（巖體的三軸抗壓強度）3（作用在巖體上的最小主應力）c（巖石的單軸抗壓強度) m,s(與巖體性質(zhì)及結(jié)構(gòu)面有關的系數(shù))。當3 = 0，巖體的單軸抗壓強度mc= 當巖體為完整巖石

20、即s = 1，則mc=c，對于裂隙巖體，s<1；所以mc<c，巖體單軸抗拉強度ml = - + mc = K×c巖體中水滲流與土體中水滲流有何區(qū)別？巖體的水力學性質(zhì)指巖體的滲透性能及在滲流作用下所表現(xiàn)的力學性質(zhì)。土體的滲流以孔隙為主。特點(a)土體滲透性大小取決于巖性，土體中顆粒愈細，滲透性愈差；(b)土體可看作多孔連續(xù)介質(zhì)；(c)土體的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）；(d)土體滲流符合達西滲流定律。巖體的滲流以裂隙為主。特點(a)巖體滲流大小取決于巖體中結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)及巖塊的性質(zhì)；(b)巖體滲流以裂隙導水，微裂隙和孔隙儲水為其特征；(c)巖體裂隙

21、網(wǎng)絡滲流具有定向性(d)巖體一般看作非連續(xù)介質(zhì)（密集裂隙可看作等效連續(xù)介質(zhì)）；(e)巖體的滲流具有高度的非均質(zhì)性和各向異性；(f)一般巖體中的滲流符合達西定律（巖溶管道流一般為紊流，不符合達西定律）；(g)巖體滲流受應力場影響明顯；(h)復雜裂隙系統(tǒng)中的滲流，在裂隙交叉處，具有“偏流效應”，即裂隙水流經(jīng)大小不同裂隙交叉時，水流偏向?qū)挻罅严兑粋?cè)流動。工程巖體的惟一性：在不同巖體工程條件下，巖體結(jié)構(gòu)視為塊裂結(jié)構(gòu)，斷續(xù)結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)。因此巖體結(jié)構(gòu)是相對的，在確定的地質(zhì)條件和工程尺寸條件下，工程巖體結(jié)構(gòu)是唯一確定的。地下水對巖體的物理、化學作用體現(xiàn)在哪幾個方面？物理的、化學的和力學的影響。(1)物理作

22、用：潤滑作用、軟化和泥化作用、結(jié)合水的強化作用。（2）化學作用：離子交換作用、溶解作用和溶蝕作用、水化作用、水解作用、氧化還原作用敘述地下水對巖土體的力學作用。主要通過空隙靜水壓力和空隙動水壓力作用對巖土的力學性質(zhì)施加影響。前者減小巖土體的有效應力而降低巖土體的強度，在裂隙巖土體中的空隙靜水壓力可使裂隙產(chǎn)生擴容變形；后者對巖土體產(chǎn)生切向的推力以降低巖土體的抗剪強度。巖體質(zhì)量分類有和意義？為了在工程設計與施工中能區(qū)分巖體質(zhì)量的好壞和表現(xiàn)在穩(wěn)定性上的差別，需要對巖體做出合理分類，作為選擇工程結(jié)構(gòu)參數(shù)、科學管理生產(chǎn)以及評價經(jīng)濟效益的依據(jù)之一，也是巖石力學與工程應用方面的基礎性工作。CSIR 分類法和

23、Q 分類法各考慮的是巖體的哪些因素？巖體地質(zhì)力學分類是由巖體強度、RQD值、節(jié)理間距、單位長度的節(jié)理條數(shù)及地下水種指標分別記分，然后累加各項指標的記分，得出該巖體的總分來評價該巖體的質(zhì)量。CSIR=A+B+C+D+EF A巖體強度（最高分15分）；BRQD值（最高20分）；C節(jié)理間距（最高20分）D單位長度的節(jié)理條數(shù)（最高30分）；E地下水條件（最高15 分）；F節(jié)理方向修正分（最低60） （Q）分類法：Q考慮因素: RQD巖石質(zhì)量指標；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應力折減系數(shù)。地應力測量的重要性。應力測量為各種巖體工程進行科學合理的開挖

24、設計和施工提供依據(jù)；地應力狀態(tài)對地震預報、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價、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的研究也有重要的意義。地應力如何形成？地應力是存在于地層中的未受工程擾動的天然應力，也稱巖體初應力、絕對應力或原巖應力。地應力主要與地球的各種動力運動過程有關，包括板塊邊界受壓、地幔熱對流、地球內(nèi)應力、地心引力、地球旋轉(zhuǎn)、巖漿入侵和地殼非均勻擴容等?？刂颇骋还こ虆^(qū)域地應力狀態(tài)的主要因素？是構(gòu)造應力場和重力應力場。1）大陸板塊邊界受壓引起的應力場。2）地幔熱對流引起的應力場。3）由地心引力引起的應力場。4）巖漿入侵引起的應力場。5）地溫梯度引起的應力場。6）地表剝蝕產(chǎn)

25、生的應力場。地應力測量方法分哪幾類？主要區(qū)別在哪里？每類包括那些主要測量技術(shù)？直接測量法是由測量儀器直接測量和記錄各種應力量；間接測量法是借助某些傳感器或某些介質(zhì)，測量和記錄巖體中某些與應力有關的間接物理量的變化，如巖體中的變形和應變，然后由計算公式求出原巖應力值直接測量法（扁千斤頂法、水力致裂法、剛性包體應力計法和聲發(fā)射法）間接測量法（套孔應力解除法和其他的應力應變解除法以及地球物理方法），套孔應力解除法是在國內(nèi)外廣泛使用地殼淺部地應力分布的基本規(guī)律。(1)地應力是相對穩(wěn)定的應力場，是時間和空間的函數(shù)(2)實測垂直應力基本等于上覆巖層的重量。(3)水平應力普遍大于垂直應力；(4)平均水平應力

26、與垂直應力的比值隨深度的增加而減小，h，average =(h,max +h,min )/2 100/H + 0.3<=h，average /v <=1500/H +0.5(5)最大水平應力與最小水平應力也隨深度呈線形增長關系；h，max =6.7 +0.0444·H (Mpa)h，min =0.8 +0.0329·H (Mpa)。(6)最大水平主應力和最小水平主應力之值一般相差較大，顯示出很強的方向性。地應力的上述分布規(guī)律還會受到地形、地表剝蝕、風化、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體力學性質(zhì)、溫度、地下水等因素的影響。水壓致裂法的基本原理。(1)測量原理：彈性理論可知，鉆孔

27、位于無限巖體，受到二維應力場（1，2）的作用時，在鉆孔周圍的應力為=1+2-2（1-2）·cos2 （1）且r=0 （2） （鉆孔周邊的切向應力）r（鉆孔周邊的徑向應力）（周邊一點與1軸的夾角） 當=0 時，取最小值，=32-1。在孔內(nèi)加入壓力Pi，當Pi超過孔壁處的最小壓應力和巖體的抗拉強度之和時，孔壁就會破裂，此時，在=0的方向，即1軸的方向會產(chǎn)生裂隙，即：Pi=32-1+T。（3）如果繼續(xù)加壓，直到裂隙深度達到3倍孔徑時，此時已接近原巖應力狀態(tài)，停止加壓保持壓力恒定，將該恒定壓力記為Ps，Ps 與2相平衡，即Ps =2。（4）只要測量出巖體的抗拉強度T 和記錄的Pi 和Ps 就

28、可由（3）（4）求得1和2。這樣就得出1和2的大小和方向。如果孔內(nèi)有裂隙水壓P0，則（3）式變?yōu)椋篜i=32-1+ T - P0。（5）在不測試巖體的抗拉強度條件下，通過增加一個環(huán)節(jié)，可求1和2。在初始裂隙產(chǎn)生后將水壓卸除，使裂隙閉合再重新向封隔段加壓，使裂隙重新打開，記錄重新開時的壓力Pr,則有：Pr=32-1 - P0 （6）可由（5）（6）求出1和2。水壓致裂法的主要測量步驟。(1)測量步驟(a)打鉆孔到準備測量應力的部位；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，記錄孔裂開時的壓力值Pi,繼續(xù)加壓，直到裂隙擴張到孔徑的3 倍，關閉高壓水系統(tǒng)，保持水壓恒定，此時的應力

29、為關閉應力，記為Ps ，最后卸壓，使裂隙閉合，此時孔內(nèi)壓力為P0。(c)重新向密閉段注入高壓水，使裂隙重新打開，記錄裂隙重新打開時的壓力Pr，和隨后的恒定關閉壓力Ps。(d)將封隔器卸壓，從孔中取出，(e)用攝象機記錄孔內(nèi)的水壓致裂裂隙，天然節(jié)理、裂隙的位置、方向和大小。對水壓致裂法的主要優(yōu)缺點做出評價。優(yōu)點：(a)能測量深部應力（已知最深為5000 米）;(b)在沒有地下工程或硐室的條件下，對露天邊坡工程的地應力進行估算；缺點：(a)只能確定垂直鉆孔平面內(nèi)的最大主應力和最小主應力的大小和方向；(b)只適用與完整的脆性巖石中。聲發(fā)射的主要測量原理。材料在受壓后，其內(nèi)部儲存的應變能快速釋放產(chǎn)生彈

30、性波，發(fā)生聲響，稱為聲發(fā)射。當材料中的應力超過其最大應力值后，大量產(chǎn)生聲發(fā)射，這一現(xiàn)象稱為凱澤效應。該對應點的應力即為材料先前受到的最大應力。對巖石試件作室內(nèi)實驗，即可測出該巖體以前縮手的最大應力。套孔應力解除法的基本測量原理和主要測試步驟。全應力解除法即是測點巖體完全脫離地應力的作用，測量其變形值，再根據(jù)巖體的物理力學性質(zhì)計算其原巖應力。操作步驟：(a)從巖體表面向巖體內(nèi)打大鉆孔，直徑一般為130150mm，(b)從大鉆孔內(nèi)再打小鉆孔，直徑一般為3638mm，(c)在小孔中央安裝探頭，(d)再用大鉆頭打大孔，解除探頭上的壓應力，記錄巖體的變形值，(e)取出巖芯，測量巖芯的E， 等物理力學參數(shù)

31、，(f)根據(jù)理論公式計算原巖應力值。 套孔應力解除法分為：孔徑變形法、孔底應變法、孔壁應變法、空心包體應變法和實心包體應變法。空心包體應變計的基本工作原理。空心包體應變計(CSIRO)的測量基本原理是在孔壁應變計(CSIR)測量原理的基礎之上進行了某些改進，將三組應變片鑲嵌在環(huán)氧樹脂制成的空心圓筒進行測量?；驹恚涸谌S應力場作用下，一個無限體中的鉆孔表面及其周圍的應力分布狀態(tài)可由現(xiàn)代彈性理論給出精確解。通過應力解除測量鉆孔表面的應變即可求得鉆孔表面的應力并進而精確計算出原巖應力狀態(tài)空心包體應變計和孔徑變形計、孔底應變計及孔壁應變計相比有哪些優(yōu)點?？招陌w應變計(CSIRO)的測量基本原理是

32、在孔壁應變計(CSIR)測量原理的基礎之上進行了某些改進，將三組應變片鑲嵌在環(huán)氧樹脂制成的空心圓筒進行測量。一個鉆孔就可測量一點的應力狀態(tài)。實心包體應變計與剛性包體應力計的主要區(qū)別是什么？實心包體應變計是測量巖體的應變，然后根據(jù)彈性理論計算原巖應力。剛性包體應力計是直接測量巖體的原巖應力。什么叫巖石的本構(gòu)關系？是指巖石的應力或應力速率與其應變或應變速率的關系。巖石的本構(gòu)關系一般有幾種類型？彈性本構(gòu)關系、彈塑性本構(gòu)關系和流變本構(gòu)關系。巖石力學彈性平面問題的基本方程有幾個？每一類基本方程是從什么方面考慮的？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平衡。第二組:平面問題的幾何方程

33、，它考慮物體受理后的幾何尺寸改變關系，即位移與應變的關系。第三組:平面應變本構(gòu)方程，它考慮了巖石在應力作用下，應力或應力速率與應變或應變速率的關系。什么叫巖石的強度？巖石抵抗外力破壞的能力。破壞是指巖石材料的應力或應變超過了自身的應力或應變的極限。巖石的破壞一般有幾種類型？斷裂破壞（應力達到強度極限）和流變破壞（出現(xiàn)顯著的塑性變形或流動現(xiàn)象）對彈性平面問題。（1）應力狀態(tài)有哪兩種？（平面應力狀態(tài)和平面應變狀態(tài)）。本構(gòu)方程有什么關系？平面應變本構(gòu)方程平面應力本構(gòu)方程將平面應力問題本構(gòu)方程中的E換成 ，換成 就可得到平面應變問題的本構(gòu)方程。用莫爾應力圓畫出：（1）單向拉伸；（2）純剪切；（3）單向

34、壓縮；（4）雙向壓縮，（5）雙向拉伸。莫爾應力圓如圖所示：其中純剪切應力圓為圓點。蠕變、松弛、彈性后效和流變？蠕變：當應力不變時變形隨時間增加而增加的現(xiàn)象。松弛：當應變不變時，應力隨時間的增加而減小的現(xiàn)象。彈性后效：加載和卸載時彈性應變滯后于應力的現(xiàn)象。流變指材料的應力-應變關系與時間因素有關的性質(zhì)，材料變形過程中具有時間效應的現(xiàn)象稱為流變現(xiàn)象。蠕變一般包括幾個階段？每個階段的特點是什么？當荷載較大時，如圖所示，蠕變不能穩(wěn)定于某一極限值，而是無限增長直到破壞，這種蠕變稱為不穩(wěn)定蠕變，是典型的蠕變曲線。根據(jù)應變速率不同，其蠕變過程分為三個階段：第一階段：圖中ab段，應變速率隨時間增加而減小，又稱

35、減速蠕變或初始蠕變階段。第二階段：圖bc段，應變速率基本不變，也叫等速蠕變階段。第三階段：圖cd段，應變速率迅速增加直到巖石破壞為止，也叫加速蠕變階段。不同受力條件下巖石的流變具有哪些特性？當巖石在某一較小的恒定荷載持續(xù)作用下，其變形量雖然隨時間增長有所增加，但蠕變變形的速率隨時間的增加而減小，最后變形趨于一個穩(wěn)定的極限值，這種蠕變稱為穩(wěn)定蠕變。當荷載較大時，蠕變不能穩(wěn)定于某一極限值，而是無限增長直到破壞，這種蠕變稱為不穩(wěn)定蠕變。巖石流變性質(zhì)的流變方程主要有幾種？蠕變方程、松弛方程、彈性后效方程。流變模型的基本元件有哪幾種？流變模型的基本元件有彈性元件、塑性元件和粘性元件。常見幾個流變模型的特

36、點。圣維南體：它是理想的碳塑性體，無蠕變，無松弛，無彈性后效。馬克思威爾體：具有瞬時變形、等速蠕變和松弛的性質(zhì)。開爾文體：屬于穩(wěn)定蠕變，有彈性后效，沒有松弛。巖石的長期強度，與瞬時強度一般有什么關系？一般巖石在載荷達到瞬時強度時，巖石發(fā)生破壞。巖石在承受低于瞬時強度的情況下，如果載荷持續(xù)作用在巖石上，由于流變作用，巖石也可能發(fā)生破壞。因此巖石的強度隨外載荷的作用時間的延長而減低， 通常把作用時間t 時的強度（最低值） S稱之為巖石的長期強度。長期強度與瞬時強度之比：巖石強度準則？為什么要提出強度準則？巖石強度準則（破壞判據(jù)），它表征巖石在極限應力狀態(tài)下（破壞條件）的應力狀態(tài)和巖石強度參數(shù)之間的

37、關系，一般可表示為極限應力狀態(tài)下的主應力間的關系方程。1 =f(2 ,3) 或=f()各種巖石的破壞方式機理，因此提出了不同的強度準則。提出強度準則是為了更好地了解巖石在何種應力條件下發(fā)生破壞，從而避免該種應力狀態(tài)的發(fā)生保護巖石，或促使該種應力狀態(tài)的發(fā)生破壞巖石，達到其工程目的。土體與巖體的區(qū)別何在？結(jié)構(gòu)不同，從而它們的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)以至力學特性差異顯著。試論述Coulomb,Mohr,Griffith 三準則的基本原理、主要的區(qū)別及其它們之間的關系。庫侖準則（Coulomb）:巖石的破壞主要是剪切破壞，巖石的強度，既抗摩擦強度等于巖石本身抗剪切摩擦的粘結(jié)力和剪切面上的法向力產(chǎn)生的摩擦力。

38、莫爾把庫侖準則推廣到三向應力狀態(tài)。實質(zhì)：巖石到達極限狀態(tài)時，滑動平面上的剪應力達到一個取決于正應力與材料性質(zhì)的最大值，即 =f( )。對應于各種應力狀態(tài)（單軸、雙軸和三軸壓縮）下的破壞的巖石的莫爾應力圓的包絡線，稱為莫爾強度包絡線。如果巖石的應力圓位于莫爾強度包絡線內(nèi)，則巖石不會產(chǎn)生破壞，如果巖石的應力圓與莫爾包絡線相切或相交，則巖石會產(chǎn)生破壞。莫爾強度包絡線的曲線型式有幾種：斜直線型，二次拋物線型，雙曲線型等。格里菲斯（Griffith）理論：在脆性材料中，其材料斷裂的起因是分布在材料中的微小裂紋尖端有拉應力（這種裂紋稱為Grifith 裂紋）所致。區(qū)別：格里菲斯（Griffith）理論中巖

39、石的破壞機理是巖石受到拉應力破壞所致。庫侖準則和莫爾強度理論則認為巖石破壞是巖體內(nèi)的某個面上的剪切應力超過了剪切強度值。莫爾強度理論的包絡線包括了庫侖準則的直線型，還包括拋物線型和雙曲線型強度準則，因此，應用更廣。邊坡的分類有哪些？自然邊坡和人工邊坡。邊坡失穩(wěn)與破壞的基本類型及其力學成因。邊坡變形發(fā)展到一定程度，就會發(fā)生邊坡失穩(wěn)破壞。按其破壞方式主要分為崩塌和滑坡兩種。（1）崩塌：是指塊狀巖體與巖坡分離向前翻落而下。崩塌一般以邊坡表面的破壞現(xiàn)象體現(xiàn)。（2）滑坡：是指巖體在自重力作用下，沿坡內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的整體滑動。一般以深層破壞體現(xiàn)出來。(a)面剪切滑動：塊體沿著平面滑移。常發(fā)生在由軟弱夾層

40、或裂隙的坡面。b)旋轉(zhuǎn)剪切滑動：滑動面通常為弧形狀，巖體沿此弧形狀滑移。通常為均質(zhì)泥巖或頁巖等巖層。（3）滑塌：邊坡松散巖土的坡角大于它的內(nèi)摩擦角時，因表層蠕動進一步發(fā)展，使它沿著剪切變形帶順坡滑移、滾動與坐塌，從而達到穩(wěn)定坡腳的斜坡破壞過程，稱為滑塌。（4）巖塊流動：常發(fā)生在均質(zhì)硬巖中，巖石在達到其峰值強度時，巖體發(fā)生破壞。而使巖體全面崩塌的情況。（5） 巖層曲折：當巖層成層狀沿坡面分布時，由于巖層本身的重力作用，或由于裂隙水的冰脹作用，增加了巖層之間的張拉應力，使坡面巖層曲折。邊坡工程對國民經(jīng)濟的影響作用。1）邊坡工程對露天礦建設的影響，2）邊坡工程對鐵路、公路、水利建設的影響，3）邊坡穩(wěn)定性對各種工程安全性的影響及經(jīng)濟方面的投入影響邊坡失穩(wěn)的主要因素。1）不連續(xù)面在邊坡破壞中的作用：2）改變斜坡外形，引起坡體應力分布的變化3）改變斜坡巖體的力學性質(zhì)，使坡體強度發(fā)生變化4）斜坡直接受到各種力的作用為何許多滑坡發(fā)生在雨季？在雨季下雨時，水使邊坡的力學強度降低，其抗滑力降低，而同時由于水的作用，使作用在滑體上的下滑力增加，使滑體容易發(fā)生