巖石力學(xué)課后思考題答案

1、巖石：是由各種造巖礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律組合而形成的多種礦巖石：是由各種造巖礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律組合而形成的多種礦物顆粒的集合體，是組成地殼的基本物質(zhì)。物顆粒的集合體，是組成地殼的基本物質(zhì)。巖體：是相對于巖塊而言的，是指地面或地下工程中范圍較大的、由巖塊（結(jié)巖體：是相對于巖塊而言的，是指地面或地下工程中范圍較大的、由巖塊（結(jié)構(gòu)體）和結(jié)構(gòu)面組成的地質(zhì)體。構(gòu)體）和結(jié)構(gòu)面組成的地質(zhì)體。巖石結(jié)構(gòu)：是指巖石中礦物顆粒的大小、

2、形狀、表面特征、顆粒相互關(guān)系、膠巖石結(jié)構(gòu)：是指巖石中礦物顆粒的大小、形狀、表面特征、顆粒相互關(guān)系、膠結(jié)類型特征等。結(jié)類型特征等。巖石構(gòu)造：是指巖石中不同礦物集合體之間及其與其他組成部分之間在空間排巖石構(gòu)造：是指巖石中不同礦物集合體之間及其與其他組成部分之間在空間排列方式及充填形式。列方式及充填形式。巖石的密度：是指單位體積巖石的質(zhì)量，單位為巖石的密度：是指單位體積巖石的質(zhì)量，單位為。塊體密度：是指單位體積巖石（包括巖石孔隙體積）的質(zhì)量。

3、塊體密度：是指單位體積巖石（包括巖石孔隙體積）的質(zhì)量。顆粒密度：是巖石固相物質(zhì)的質(zhì)量與其體積的比值。顆粒密度：是巖石固相物質(zhì)的質(zhì)量與其體積的比值。孔隙性：把巖石所具有的孔隙和裂隙特性，統(tǒng)稱為巖石的孔隙性?？紫缎裕喊褞r石所具有的孔隙和裂隙特性，統(tǒng)稱為巖石的孔隙性?？紫堵剩簬r石試件中孔隙體積與巖石試件體積之比孔隙率：巖石試件中孔隙體積與巖石試件體積之比滲透系數(shù)：巖石滲透系數(shù)是表征巖石透水性的重要指標(biāo)，滲透系數(shù)滲透系數(shù)：巖石滲透系數(shù)是表征巖石

4、透水性的重要指標(biāo)，滲透系數(shù)K在數(shù)值上在數(shù)值上等于水力梯度為等于水力梯度為1時的滲流速度，單位為時的滲流速度，單位為cmscms或mdmd。軟化系數(shù)：軟化系數(shù)軟化系數(shù)：軟化系數(shù)K為巖石試件的飽和抗壓強(qiáng)度為巖石試件的飽和抗壓強(qiáng)度σ(MPa)(MPa)與干抗壓強(qiáng)度與干抗壓強(qiáng)度σc(MPa)(MPa)的比值。的比值。巖石的膨脹性：是指巖石浸水后發(fā)生體積膨脹的性質(zhì)。巖石的膨脹性：是指巖石浸水后發(fā)生體積膨脹的性質(zhì)。巖石的吸水性：巖石在一定的實(shí)驗(yàn)條件

5、下吸收水分的能力，稱為巖石的吸水巖石的吸水性：巖石在一定的實(shí)驗(yàn)條件下吸收水分的能力，稱為巖石的吸水性，其吸水量的大小取決于巖石孔隙體積的大小及其敞開或封閉的程度等。性，其吸水量的大小取決于巖石孔隙體積的大小及其敞開或封閉的程度等。擴(kuò)容：是指巖石在外力作用下，形變過程中發(fā)生的非彈性的體積增長。擴(kuò)容：是指巖石在外力作用下，形變過程中發(fā)生的非彈性的體積增長。彈性模量：是指在單向壓縮條件下，彈性變形范圍內(nèi)，軸向應(yīng)力與試件軸向應(yīng)彈性模量：是指在單

6、向壓縮條件下，彈性變形范圍內(nèi)，軸向應(yīng)力與試件軸向應(yīng)變之比，即變之比，即E=σεσε。變形模量：是指巖石在單軸壓縮條件下，軸向應(yīng)力與軸向總應(yīng)變（為彈性應(yīng)變變形模量：是指巖石在單軸壓縮條件下，軸向應(yīng)力與軸向總應(yīng)變（為彈性應(yīng)變εe和塑性應(yīng)變和塑性應(yīng)變εp之和）之比。之和）之比。泊松比：在單向載荷作用下，橫向應(yīng)變泊松比：在單向載荷作用下，橫向應(yīng)變(εx=εy)與軸向應(yīng)變與軸向應(yīng)變(εz)之比。比。脆性度：通常把抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值稱為脆性度

7、，脆性度：通常把抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值稱為脆性度，n=尺寸效應(yīng)：巖石試件的尺寸越大，則強(qiáng)度越低，反之越高，這一現(xiàn)象稱為尺寸尺寸效應(yīng)：巖石試件的尺寸越大，則強(qiáng)度越低，反之越高，這一現(xiàn)象稱為尺寸效應(yīng)。效應(yīng)。巖石浸水飽和后強(qiáng)度降低的性質(zhì)，具有軟化性。通常含粘土質(zhì)礦物巖石遇水易巖石浸水飽和后強(qiáng)度降低的性質(zhì)，具有軟化性。通常含粘土質(zhì)礦物巖石遇水易于產(chǎn)生膨脹，影響巖石工程穩(wěn)定。于產(chǎn)生膨脹，影響巖石工程穩(wěn)定。巖石受載時會產(chǎn)生哪些類型的變形巖石受載時

8、會產(chǎn)生哪些類型的變形巖石的塑性和流變性有什么不同巖石的塑性和流變性有什么不同從巖石的從巖石的破壞特征看，巖石材料可分為哪些類型？破壞特征看，巖石材料可分為哪些類型？按照應(yīng)力－應(yīng)變－時間的關(guān)系，巖石的變形可分為彈性變形、塑性變形和粘性按照應(yīng)力－應(yīng)變－時間的關(guān)系，巖石的變形可分為彈性變形、塑性變形和粘性（流動）變形三種。彈性（流動）變形三種。彈性(elasticity)(elasticity)在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，物體受外力作用在一定的應(yīng)力范

9、圍內(nèi)，物體受外力作用產(chǎn)生全部變形，而去除外力產(chǎn)生全部變形，而去除外力(卸荷卸荷)后能夠立即恢復(fù)其原有的形狀和尺寸大小的后能夠立即恢復(fù)其原有的形狀和尺寸大小的性質(zhì)，稱為彈性。塑性性質(zhì)，稱為彈性。塑性(plasticity)(plasticity)物體受力后產(chǎn)生變形，在外力去除物體受力后產(chǎn)生變形，在外力去除(卸荷卸荷)后不能完全恢復(fù)原狀的性質(zhì)，稱為塑性。不能恢復(fù)的那部分變形稱為塑性變后不能完全恢復(fù)原狀的性質(zhì)，稱為塑性。不能恢復(fù)的那部分變形稱

10、為塑性變形，或稱永久變形、殘余變形。粘性形，或稱永久變形、殘余變形。粘性(viscosity)(viscosity)物體受力后變形不能在瞬時物體受力后變形不能在瞬時完成，且應(yīng)變速率隨應(yīng)力增加而增加的性質(zhì)，稱為粘性。應(yīng)變速率隨應(yīng)力變化完成，且應(yīng)變速率隨應(yīng)力增加而增加的性質(zhì)，稱為粘性。應(yīng)變速率隨應(yīng)力變化的變形稱為流動變形。根據(jù)巖石材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線所表現(xiàn)出的破壞特征，可的變形稱為流動變形。根據(jù)巖石材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線所表現(xiàn)出的破壞特征，可將巖

11、石劃分為脆性材料和延性材料。脆性將巖石劃分為脆性材料和延性材料。脆性(brittle)(brittle)物體受力后，變形很小時物體受力后，變形很小時就發(fā)生破裂的性質(zhì)，稱為脆性。延性就發(fā)生破裂的性質(zhì)，稱為脆性。延性(ductile)(ductile)物體能承受較大塑性變形而不物體能承受較大塑性變形而不喪失其承載力的性質(zhì)，稱為延性。喪失其承載力的性質(zhì)，稱為延性。簡述巖石單向壓縮條件下的變形特征？簡述巖石單向壓縮條件下的變形特征？試件受載后直

12、到破壞歷經(jīng)以下五個階段：試件受載后直到破壞歷經(jīng)以下五個階段：1）微裂隙壓密階段）微裂隙壓密階段(OA)(OA)巖石試件受巖石試件受載初期，內(nèi)部已存在裂隙及孔隙受壓閉合，巖石被逐漸壓密，形成早期的非線載初期，內(nèi)部已存在裂隙及孔隙受壓閉合，巖石被逐漸壓密，形成早期的非線性變形。（性變形。（2）彈性變形階段）彈性變形階段(AB)(AB)在此階段應(yīng)力應(yīng)變曲線保持線性關(guān)系，服從在此階段應(yīng)力應(yīng)變曲線保持線性關(guān)系，服從虎克定律σ虎克定律σ=Eε。試件

13、中原有裂隙繼續(xù)被壓密，體積變形表現(xiàn)繼續(xù)被壓縮。。試件中原有裂隙繼續(xù)被壓密，體積變形表現(xiàn)繼續(xù)被壓縮。（3）裂隙發(fā)生和擴(kuò)展階段）裂隙發(fā)生和擴(kuò)展階段(BC)(BC)在此階段軸向在此階段軸向(εl)曲線仍保持近于直線；曲線仍保持近于直線；過B點(diǎn)后，隨載荷增加，曲線點(diǎn)后，隨載荷增加，曲線εv偏離直線。新的裂隙產(chǎn)生，呈穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)偏離直線。新的裂隙產(chǎn)生，呈穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展。巖石變形表現(xiàn)為塑性變形。（展。巖石變形表現(xiàn)為塑性變形。（4）裂隙不穩(wěn)定發(fā)展直到破裂

14、階段）裂隙不穩(wěn)定發(fā)展直到破裂階段(CD)(CD)從εv曲線看出，曲線看出，C點(diǎn)切線斜率為無窮大點(diǎn)切線斜率為無窮大(dσdεv=∞)，是，是εv曲線拐點(diǎn)。過線拐點(diǎn)。過C點(diǎn)后，試件體積增大。裂隙進(jìn)入不穩(wěn)定發(fā)展階段，裂隙擴(kuò)展接交點(diǎn)后，試件體積增大。裂隙進(jìn)入不穩(wěn)定發(fā)展階段，裂隙擴(kuò)展接交形成滑動面，導(dǎo)致巖石試件完全破壞。（形成滑動面，導(dǎo)致巖石試件完全破壞。（5）破裂后階段（）破裂后階段（DEDE）巖石試件通過）巖石試件通過峰值應(yīng)力后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭

15、到破壞，但試件基本保持整體狀。裂隙快速發(fā)展，峰值應(yīng)力后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，但試件基本保持整體狀。裂隙快速發(fā)展，交叉且相互聯(lián)合形成宏觀斷裂面。試件具有殘余強(qiáng)度。交叉且相互聯(lián)合形成宏觀斷裂面。試件具有殘余強(qiáng)度。簡述循環(huán)荷載條件下巖石的變形特征。在逐級循環(huán)加載條件下。如果卸載點(diǎn)簡述循環(huán)荷載條件下巖石的變形特征。在逐級循環(huán)加載條件下。如果卸載點(diǎn)P超過屈服點(diǎn)，形成塑性回滯環(huán)。隨循環(huán)次數(shù)增加，卸載應(yīng)力下的巖石材料的彈超過屈服點(diǎn)，形成塑性回滯環(huán)。隨

16、循環(huán)次數(shù)增加，卸載應(yīng)力下的巖石材料的彈性有所增強(qiáng)。加、卸荷過程并未改變巖石變形的基本習(xí)性，這種現(xiàn)象也稱為巖性有所增強(qiáng)。加、卸荷過程并未改變巖石變形的基本習(xí)性，這種現(xiàn)象也稱為巖石記憶。在反復(fù)循環(huán)加載（在同一荷載水平上反復(fù)加卸載）條件下。當(dāng)循環(huán)應(yīng)石記憶。在反復(fù)循環(huán)加載（在同一荷載水平上反復(fù)加卸載）條件下。當(dāng)循環(huán)應(yīng)力峰值在彈性極限以上，回滯環(huán)的面積變小，巖石越來越接近彈性變形。巖石力峰值在彈性極限以上，回滯環(huán)的面積變小，巖石越來越接近彈性變形

17、。巖石在反復(fù)加、卸荷曲線與應(yīng)力在反復(fù)加、卸荷曲線與應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線交點(diǎn)處，形成疲勞破壞。當(dāng)循環(huán)應(yīng)應(yīng)變?nèi)^程曲線交點(diǎn)處，形成疲勞破壞。當(dāng)循環(huán)應(yīng)力峰值低于某一極限應(yīng)力水平時，巖石不會破壞力峰值低于某一極限應(yīng)力水平時，巖石不會破壞簡述巖石在三軸壓縮條件下的變形特征與強(qiáng)度特征。以常規(guī)三軸為例①破壞前簡述巖石在三軸壓縮條件下的變形特征與強(qiáng)度特征。以常規(guī)三軸為例①破壞前巖石的應(yīng)變隨圍壓巖石的應(yīng)變隨圍壓σ3增大而增加；②隨圍壓增大而增加；②隨圍壓σ