1、5.地下洞室围岩稳定性分析 岩体力学作业之五一、名词释义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
2、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
3、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，则定义围岩的弹性抗力系数为 KP。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
4、，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。二、填 空 题1.研究岩石应力状态的目的在于正确认识岩石的 ，阐明围岩的 ，充分利用和发挥围岩的 ，使工程设计更加合理安全和经济。2.作用于洞室围岩支护上的压力按形成机理可以分成四种： 、 、 1和 。3.岩体变形的不均匀，导致围岩局部破裂的原因是岩体 分布的不均匀性和 不均匀性。4.岩石在三向压缩时，随着侧向应力 3 和主应力差值 1 3 的增加， 也随之增大；岩石发生破坏后，仍保留一定的 。5.隧洞根据其内部的受力情况可分为 和 两大类。6.对于无衬砌有压隧洞，洞内水压力 P 在围岩中所产生的径向和切向应力
5、随隧洞半径 r 的增大而迅速降低，在 处该应力基本可以忽略不计。在有些有压隧洞中常见到新形成的、平行于洞轴线的放射状张裂隙，这主要是由于内水压力使围岩产生的应力抵消了围岩的压应力，并超过了岩体的 1 强度所致。7.围岩在不产生破坏的条件下，当岩石性质由硬岩、中硬岩到软岩的变化过程中，对于同一种支护形式而言，围岩位移增长会越来越大，相应要求支护结构所承担的压力会越来越 ；对于同一岩石而言，随围岩的不断变化要求支护结构承担的压力会随位移增长而越来越 。三、选 择 题1.在均质岩体中开一巷道，已知岩石的内摩擦角 30 0，内聚力 C20MPa，若已知1 200MPa，则能维持巷道稳定所需的 3 为
6、。（1）43.6MPa； （2）45.6MPa； （3）50MPa； （4）51.5MPa。2.某工程在页岩岩层中开挖一引水隧洞，在隧洞开挖完成以后一段很长的时间内，预先埋设于支护结构和衬砌中的压力传感器显示，支护结构和衬砌中的压力一直在不断变化，这主要是由于 1 的结果。（1）围岩弹性变形； （2）围岩塑性变形； （3）围岩弹塑性变形； （4）围岩蠕变。3.围岩弹性抗力系数不仅与岩石性质有关，而且与隧洞的尺寸也有关系，隧洞的半径越大，则岩体的弹性抗力系数将 。（1）越小； （2）越大； （3）不一定增大； （4）保持常数。4.只考虑自重应力的情况下，赋存在 600m 深处原岩体内一点的垂直应
7、力与侧向应力比值为 ，设上部岩层的平均容重为 24.5kNm3，泊松比为 0.2。（1）垂直应力侧向应力14.73.7；（2）垂直应力侧向应力14.714.7；（3）垂直应力与侧向应力比值等于 l；（4）垂直应力与侧向应力比等于 4。5.根据弹性力学中的厚壁圆筒理论，对于半径为 的无衬砌有压隧洞，当洞壁受内水压力 的作用时，确定围岩附加应力的公式为 。（1） ； （2） ； （3） ； （4） 。6.半径为 的圆形隧洞在内水压力作用下洞壁围岩向外产生径向位移 ，设此时围岩的弹性常数为 、 ，则该隧洞围岩的单位弹性抗力系数为 。（1） ； （2） ； （3） ； （4） 。四、计算题1.自地表向
8、下的岩层依次为：表土层，厚 h160m，容重 120KN/m 3，内摩擦角 130 0，泊松比 10.3；砂岩层厚 h260m，容重 225KN/m 3，内摩擦角 245 0，泊松比 20.25。求距地表 50m 及 100m 处的原岩中有自重引起的水平应力。2.在地下埋深 H 处的处于弹性均质岩体中的半径为 的圆形巷道 H（35 ）。作用于岩体上的原始应力分别为垂直应力 和水平应力 ，侧应力系数 。试证明：（1）巷道周边出现拉应力的条件是 13；（2）评价 0、 2、32 处的应力情况；（3）求不允许出现拉破坏时的最小支护阻力；（4）当提供支护阻力 P 时，求巷道周边的变形位移。注：已知圆形
9、巷道重分布应力公式为： 。3.在中等坚硬的石灰岩中开挖圆形洞室。已知 R0=3.0m，围岩容重 27KN/m 3，隧洞埋深为H=100m，围岩的抗剪强度指标 C=0.3Mpa，30 0，试基于弹塑性理论求解如下各项：（1）当塑性松动圈的半径 R=R0 时的围岩压力；（2）允许塑性圈厚度为 2.0m 时的围岩压力；（3）若石灰岩的弹性模量为 E=1200Mpa，泊松比为 0.2，洞壁实测最大径向位移为Umax=3.0cm，试计算围岩压力。4.设隧洞的最大内水压力 Pi=3.0Mpa，隧洞半径为 R0=2.5m，用厚度为 d=0.5m 的混凝土衬砌。已知混凝土的弹性模量 E1=2.0104Mpa，
10、泊松比 10.17；岩石的弹性模量 E2=1.0104Mpa，泊松比 20.25。试求距离隧洞中心 4.0m 处的附加应力。5.在初始地应力场为 v=h=0=40Mpa 的岩体中开挖一直径为 R0=6.0m 的圆形洞室。岩体的抗剪强度指标为 C=2.9Mpa，30 0，岩体的剪切模量为 G=0.5104Mpa。假定工程允许洞壁最大径向位移 U 允 2.5cm。试用修正的芬纳公式求围岩压力。6.有一洞室，采用少筋混凝土衬砌，其端面尺寸为：宽度 2b1=6 米，高度 h0=4.51.56.0 米，其余尺寸见下图所示。周围岩石为不坚硬的石灰岩，26KN/m 3,f4.0（ f =700）。试求作用在
11、洞室衬砌上的垂直围岩压力和侧向围岩压力。第五节 围岩抗力与极限承载力 一、围岩抗力的概念 洞室由于存在很高的内水压力作用，迫使衬砌向围岩方向变形，围岩被迫后退时，将产生一个反力来阻止衬砌的变形。围岩对衬砌的反力称为围岩抗力，或称弹性抗力。 围岩抗力愈大，愈有利于衬砌的稳定。围岩抗力承担了一部分内水压力，从而减小了衬砌所承受的内水压力，起到了保护衬砌的作用。 充分利用围岩抗力，可以大大地减薄衬砌的厚度，降低工程造价。 围岩极限承载力是表征围岩承担内水压力能力的指标。它主要与围岩的强度性质及天然应力状态有关。 二、围岩抗力系数及其确定1、围岩抗力系数 围岩抗力系数是表征围岩抵抗衬砌向围岩方向变形能
12、力的指标，定义为使洞壁围岩产生一个单位径向变形所需要的内水压力。 Pa为洞壁受到的内水压力； y 为洞壁围岩向外产生的径向位移。 围岩抗力系数愈大，说明围岩受内水压力的能力愈大。2、单位抗力系数（k 0）K 值不是一个常数。它随洞室尺寸而变化，洞室半径越大， K 值越小。为便于应用，特提出单位抗力系数的概念。单位抗力系数是指洞室半径为 100cm 时的抗力系数值。k0 与确定方法：直接测定法、计算法和工程地质类比(经验数据)法。 三、围岩极限承载力的确定1、围岩极限承载力的定义围岩极限承载力是指围岩承担内水压力的能力。 围岩极限承载力与围岩的力学性质及天然应力状态有关。 有压洞室开挖以后，围岩
13、处于重分布应力状态中。当洞壁受到高压水流的作用时，围岩内又产生一个附加应力，使围岩内的应力再次分布，产生新的重分布应力。如果两者叠加后的围岩应力大于或等于围岩的强度时，则围岩就要发生破坏，否则围岩不破坏。 2、自重应力作用下的围岩极限承载力设有一半径为 R0 的圆形有压隧洞，开挖在仅有自重应力( vgh， hgh)作用的岩体中；洞顶埋深为 h；洞内壁作用的内水压力为 pa。 无水压力时，洞壁上的重分布应力pa 引起的洞壁上的附加应力有水压力时，洞壁上的重分布应力围岩极限平衡条件围岩极限承载力上覆岩层的极限厚度洞顶上覆岩层的极限厚度3、天然应力作用下的围岩极限承载力把铅直天然应力 v和水平天然应
14、力 h代入到洞壁重分布应力计算公式中，就可以得到天然应力作用下的围岩极限承载力围岩的极限承载力由岩体天然应力和内聚力两部分组成的。因此，当岩体的 Cm， m一定时，围岩的极限承载力取决于天然应力的大小。 岩石力学辅导题一、名词解释1、岩石岩石是自然界各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，是构成岩体的基本单元。2、岩体岩体是指在一定的地质条件下，含有诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面的复杂地质体。3、岩石的容重 岩石的容重：岩石单位体积（包含岩石内孔隙体积）的重量。，式中 r 为岩石容重，w 为被测岩样的重量，v 为被测岩样的体积。4、岩石的流变性5、流变性：材料应力应变曲线关系与时间因素
15、有关的性质，包括蠕变、松弛和弹性后效。6、岩石的透水性7、岩石的透水性：岩石能被水透过的性能。透水性的大小可用渗透系数来衡量，它主要取决于岩石中孔隙的大小，方向及相互连通情况。8、岩石的抗冻性岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的性能，通常用抗冻系数表示。抗冻系数指岩石试样在250C 的温度区间内，反复降温、冻结、融解、升温，其抗压强度有所下降，岩样抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度的百分比。9、抗剪切强度岩石抗剪强度是指岩石在剪切荷载作用下，达到破坏前所能承受的最大剪应力。10、完全弹性岩石完全弹性岩石：岩石在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质。11、
16、构造结构面构造结构面：岩体在受构造应力作用下形成的各种结构面，如劈理，节理，断层，层间错动等。12、岩石力学岩石力学：是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的学科。13、岩石的软化性岩石的软化性:岩石浸水后强度降低的性能。可用软化系数来衡量。软化系数指岩样在饱水状态的抗压强度与自然风干状态抗压强度的比值。14、地应力 15、地应力：存在于地层中的未受扰动的天然应力，也称岩体初始应力，绝对应力或者原岩应力。16、岩石的天然含水率天然状态下岩石中水的质量 mw与岩石的烘干质量 mrd的比值，用百分数表示。（附上公式）17、岩石的强度岩石的强度：即岩石在各种不同荷载作用下达到破坏时所能承受的最
17、大应力。18、岩石的扩容岩体在荷载作用下,随着荷载增加产生微裂隙引起的非弹性体积膨胀的现象。或：岩石扩容是指在偏应力作用下，当应力达到某一定值时，岩石的体积不但不缩小反而增大的一种力学现象。19、岩石的损伤破坏在载荷作用下，由于岩石微观结构的缺陷引起材料或结构的劣化过程，称为岩石的损伤破坏。二、选择题1、在岩石单向抗压强度试验中，岩石试件高与直径的比值 h/d 和试件端面与承压板之间的磨擦力在下列哪种组合下，最容易使试件呈现锥形破裂。（ ）（A）h/d 较大，磨擦力很小（B）h/d 较小，磨擦力很大（C）h/d 的值和磨擦力的值都较大（D）h/d 的值和磨擦力的值都较小2、岩石的弹性模量一般指
18、（ ）。（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3、岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为（ ）。（A） (B) （C） (D）4、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5、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6、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（
19、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7、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8、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10、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
20、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）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（ ）。（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）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
21、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） （C） （D）6015、在岩石的含水率试验中，试件烘干时应将温度控制在（ ）。（A）95105 （B）100105 （C）100110 （D）10511016、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17、在缺乏试验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的（ ）（A）1/21/5 （B）1/101/50（C）25 倍 （D）1050 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 d 为（ ）（A）2.45 （B）2.
22、46 （C）2.47 （D）2.4819、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？（ ）（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）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参考答案 1、 B 2、 D 3、 B 4 、 D 5、 D 6、 D 7、 A 8、 B 9、D 10、B 11、 A 12、 B 13、 A 14、C 15、D 16、 A 17、B 18、 D 19、C 20、A1、岩体的强度小于岩石的强
23、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
24、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
25、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）1530MPa （B）0.55 （D）0.750.554、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？
26、（ ）。（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？（ ）。地应力大小； 地下水； 结构面方位； 结构面粗糙度。（A）， （B）， （C） （D），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1、C 2、D 3、D 4、B 5、D 6、B选择题1、初始地应力主要包
27、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.
28、5（B）1.0（C）16、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三、简答题1、简要说明岩石的水理性及其描述方法岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的水理性。包括吸水性、透水性、软化性和抗冻性。岩石的天然含水率：天然状态下岩石中水的质量 mw与岩石的烘干质量 mrd的比值，用百分数表示。岩石的吸水性：是指岩石吸收水分的性能，取决于岩石孔隙体积的大小及其敞开或封闭程度等，描述岩石吸水性的指标有吸水率、饱水率和饱水系数。吸水率：岩石在常温常压下吸入水的质量与其烘干质量的百分比。饱水率：岩
29、石在强制状态下（高压或真空，煮沸），岩石吸入水的质量与岩样烘干质量的百分比值。饱水系数：岩石吸水率与饱水率的百分比。透水性：岩石能被水透过的性能。透水性的大小可用渗透系数来衡量，它主要取决于岩石中孔隙的大小，方向及相互连通情况。软化性：岩石浸水后强度降低的性能。可用软化系数来衡量。 软化系数指岩样在饱水状态的抗压强度与自然风干状态抗压强度的比值。抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的性能，常用抗冻系数表示。抗冻系数指岩石试样在250C 的温度区间内，反复降温、冻结、融解、升温，其抗压强度有所下降，岩样抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度的比值，用百分数表示，即2、简述莫尔强度理论。莫尔总结指出“到极限状态时
30、，滑动平面上的剪应力达到一个取决于正应力与材料性质的最大值”，并可用下列函数关系表示： = f（），他可通过试验方法取得，即对应于各种应力状态（单轴压缩，单轴拉伸和三轴压缩）下的破坏莫尔应力圆包络线的外公切线。通过试件应力圆与包络线的比较来判断是否破坏。如果应力圆与包络线相切或相割，则研究点将产生破坏；如果应力圆位于包络线下方，则不会破坏。莫尔强度理论实质上是一种剪应力强度理论。一般认为，该理论比较全面地反映了岩石的强度特征，它既适用于塑性岩石也适用于脆性岩石的剪切破坏。同时也反映了岩石抗拉强度远小于抗压强度这一特性，并能解释岩石在三向等拉时会破坏，而在三向等压时不会破坏的特点。莫尔判据的缺点
31、是忽略了中间主应力的影响，与实验结果有一定出入。且该判据只适用于剪切破坏，受拉区的适用性还值得进一步讨论，并且不适用于膨胀或蠕变破坏。3、简述库伦准则的基本内容（及其表达式）（2004，2005，2009）p219库仑认为，岩石的破坏主要是剪切破坏，岩石的强度等于本身抗剪切摩擦的粘结力和剪切面上的法向力产生的摩擦力。即： | = c + tan其中， 和 是该破坏平面的法向应力和剪应力，c 为内聚力， 为内磨擦角。如图所示，方程确定的准则由直线 AL 表示。如果应力圆上的点落在强度曲线 AL 之下，则说明该点表示的应力还没有达到材料的强度值，故材料不会发生破坏；如果应力圆上的点超出了上述区域，
32、则说明该点表示的应力已超过了材料的强度并发生破坏；如果应力圆上的点正好与强度曲线相切（图中 D 点），则说明材料处于极限平衡状态，岩石所产生的剪切破坏将可能在该点所对应的平面上发生。（附上图）4、什么是初始地应力？简述工程岩体中初始地应力分布的一般规律。或者说：论述工程岩体（地壳浅部）中的初始地应力及其分布规律初始地应力：存在于地层中的未受扰动的天然应力，也称岩体初始应力，绝对应力或者原岩应力。地应力的分布规律：1 地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数；2 实测铅垂应力基本等于上覆岩层的重量；3 地应力中的水平应力普遍大于铅垂应力；4 平均水平应力与铅垂应力的比值随深
33、度增长而减小；5 最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系；6 最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性；7 地应力的分布受地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。5、简述边坡岩体破坏的基本形式及影响边坡稳定的主要因素边坡变形发展到一定程度，将导致边坡的失稳破坏。边坡破坏的基本形式：1 崩塌：块状岩体与岩坡分离向前翻滚而下2 滑坡：岩体在重力作用下，沿坡内软弱结构面产生的整体滑动3 滑塌 4 岩块流动 5 岩层曲折影响边坡稳定的主要因素：1 不连续面在边坡破坏中的作用2 改变斜坡外形，引起
34、坡体应力分布的变化3 改变斜坡岩土体的力学性质，使坡体强度发生变化4 斜坡直接受各种力的作用6、简述地质体的形成过程地质体是指地壳内占有一定的空间和有其固有成分，并可以与周围物质相区别的地质作用的产物。地质体的形成经历了漫长的历史时期，它是岩浆、沉积、变质等各种内地质和外地质营力作用下，经过多期构造等反复的地质作用下，经受变形，遭受破坏，最终形成了现在的地质体。7、 简述达西定律的基本内容及其表达式达西定律 ：反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。由法国水力学家达西通过大量实验得出。其表达式为：Q=KFI。式中 Q 为单位时间渗流量，F 为过水断面，I 为水力梯度，K 为渗流系数。关系式表明，
35、水在单位时间内的渗流量与过水断面面积和水力梯度成正比。8、结构面力学性质的尺寸效应体现在哪些方面？1、随着试块面积的增加，平均峰值剪切应力呈减少趋势；2、随结构面尺寸增大，达到峰值时强度时的位移量增大；3、由于尺寸的增加，剪切破坏形式有脆性破坏向延性破坏转化；4、尺寸增大，峰值剪胀角减小；5、随结构面粗糙度减小，尺寸效应也减小。9、 岩体质量分类有哪些意义？由于组成岩体的岩石性质、组织结构不同，以及岩体中结构面发育情况差异，只是岩体力学性质相当复杂，为了在工程设计施工中能区分出岩体质量的好坏和表现在在稳定性上的差别，需要对岩体作出合理的分类，作为选择工程结构参数、科学管理生产以及评价经济效益的
36、依据之一，这也是岩石力学的基础性工作。10、地应力测量方法分哪两大类？两类的主要区别有哪些？地应力测量分为直接测量和间接测量两类。直接法直接测量和记录各种应力量。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，不需确定岩石的物理力学性质和应力应变关系。间接法借助传感元件和介质测量记录与应力有关的间接物理量变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。在计算过程中并涉及不同物理量的换算，需确定岩石的物理力学性质和应力应变关系。四、论述题1、结合岩石力学与工程实际，简要叙述工程岩体结构面的基本力学属性结构面是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节理、片理、断层、不整合面等。其工程力学性质主要包含三个方面：法向变形、剪切变形、抗剪强度。
