1、三、論述題1結(jié)合巖石力學(xué)與工程實(shí)際，簡(jiǎn)要敘述工程巖體結(jié)構(gòu)面的基本力學(xué)屬性（2003）（看ppt）結(jié)構(gòu)面是指巖體中存在著的各種不同成因和不同特性的地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面、 不連續(xù)面如節(jié)理、片理、斷層、不整合面等。其工程力學(xué)性質(zhì)主要包含三個(gè)方面：法向變形、剪切變形、抗剪強(qiáng)度。2、論述巖石的流變性以及蠕變變形曲線特征（2004，2006，2009）或：簡(jiǎn)要說明巖石的流變性（2005,2008）或：簡(jiǎn)要論述巖石的蠕變特征（2003）巖石的流變性：就是指巖石的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)，包括蠕變、松弛與彈性后效三個(gè)方面。蠕變：當(dāng)載荷不變時(shí)，變形隨著時(shí)間而增長的現(xiàn)象；松弛：當(dāng)應(yīng)變保持不變時(shí)，應(yīng)

2、力隨著時(shí)間增長而減小的現(xiàn)象；彈性后效：當(dāng)加載或卸載時(shí)，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。當(dāng)巖石在某一較小的恒定載荷持續(xù)作用下，其變形量雖然隨時(shí)間增長而有所增加，但蠕變 變形的速率則隨時(shí)間增長而減小，最后變形趨于一個(gè)穩(wěn)定的極限值，這是穩(wěn)定蠕變。當(dāng)荷載較 大時(shí)，蠕變不能穩(wěn)定于某一極限值，而是無限增長直到破壞。這是不穩(wěn)定蠕變，根據(jù)應(yīng)變速率 不同，分為以下三個(gè)階段： （附上圖）1減速蠕變階段（ab段）:應(yīng)變速率隨時(shí)間增加而減小2等速蠕變階段（be段）:應(yīng)變速率保持恒定3加速蠕變階段（cd段）:應(yīng)變速率迅速增加直到巖石破壞穩(wěn)定蠕變和不穩(wěn)定蠕變的臨界應(yīng)力為巖石的長期強(qiáng)度。3、 論述巖石在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的破壞類型，

3、并闡述其在工程巖體穩(wěn)定性研究中的意義（2004）在關(guān)于巖石破裂的所有討論中，破裂面的性質(zhì)和描述是最重要的，出現(xiàn)的破裂類型可用下圖中巖石在各種圍壓下的行為來說明。在無圍壓受壓條件下，觀測(cè)到不規(guī)則的縱向裂縫見圖（a），這個(gè)普通現(xiàn)象的解釋至今仍然不十分清楚；加中等數(shù)量的圍壓后， 圖中的不規(guī)則性態(tài)便由與方向傾斜小于45度角的單一破裂面所代替圖（b），這是壓應(yīng)力條件下的典型破裂，并將其表述為剪切破壞，它的特征是沿破裂面的剪切位移，對(duì)巖石破裂進(jìn)行分類的 Griggs和Handin （I960）稱它為斷層；因?yàn)樗系刭|(zhì)上的斷層作用，后來有許多作者追隨著他們；然而，更可取的似乎是限制術(shù)語斷層于地質(zhì)學(xué)范圍，保

4、留術(shù)語剪切破裂于試驗(yàn)范圍更好；如果繼續(xù)增加圍壓，使得材料成為完全延性的，則出現(xiàn)剪切破裂的網(wǎng)格圖（c），并伴有個(gè)別晶體的塑性。r(b)9中4,5,1<!>単軸國編申的縱向鎧寥.切砒裂” L ”-',ao曹切破裂.co參踱蚪 申矗裂.tbUi線荷戦產(chǎn)生的拉仲破裂破裂的第二種基本類型是 拉伸破裂，它典型地出現(xiàn)于單軸拉伸中，它的特征是明顯的分離，而在表面間沒有錯(cuò)動(dòng)圖（d）。在較為復(fù)雜的應(yīng)力條件下出現(xiàn)的破裂，可以認(rèn)為上述類型之一或其它。如果平板在線載荷之間受壓圖（e），則在載荷之間出現(xiàn)一個(gè)拉伸破裂，如果這些載荷是由環(huán)繞材料的外套擠入材 料的裂縫中引起的，則將破裂表述為 侵入破裂 ，當(dāng)

5、檢查圖 （a） 情況中的破裂面時(shí)，它們中的 一些部分有剪切破裂的狀態(tài)。 而其他一些部分顯然是拉伸破裂。 巖石破裂中， 注意力還將集 中于重要的擴(kuò)容現(xiàn)象，它發(fā)生于巖石試件的單軸和三軸受壓期間 通常，在三軸試驗(yàn)中，圍 壓是由流體通過一個(gè)剛度可忽略不計(jì)的不滲透膜來施加的， 在這樣的試驗(yàn)中， 試件的徑間膨 脹和擴(kuò)容顯然不會(huì)由于圍壓的增加而被局部或均勻地阻擋； 如果試件被更多的巖石包圍， 象 實(shí)際情形中聽發(fā)生的那樣， 那就將是這種情況， 不管圍巖是否破壞， 預(yù)料它所提供的阻力會(huì) 有增加最小主應(yīng)力值的效應(yīng)，因此趨于阻止破壞和集中破裂于有限的體積內(nèi)。4、論述影響巖石力學(xué)性質(zhì)的主要因素（ 2005， 2006

6、）論述影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素很多，如水、溫度、風(fēng)化程度、加荷速度、圍壓的大小、 各向異性等等，對(duì)巖石的力學(xué)性質(zhì)都有影響。如下：1 水對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響。主要表現(xiàn)在連接作用、潤滑作用、水楔作用、孔隙壓力 作用、溶蝕及潛蝕作用；2 溫度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響。隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng) 度也降低；3 加荷速度對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響。加荷速度越大，測(cè)得的彈性模量越大，獲得的強(qiáng) 度指標(biāo)值越高。4 圍壓對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響。圍壓的增大使得巖石的變形、強(qiáng)度和彈性極限都 有顯著的增大5 隨著溫度的增高，巖石的延性加大，屈服點(diǎn)降低，強(qiáng)度也降低；6 風(fēng)化對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響。產(chǎn)生新的裂隙、礦物

7、成分發(fā)生變化、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 發(fā)生變化。5、論述在單軸壓縮載荷作用時(shí)巖石試件的端部約束效應(yīng)（2005， 2010）? 由于巖石材料與鐵板之間的泊松比值存在差異， 這將在試件端面與鐵板之間的接觸面上 產(chǎn)生摩擦力， 該摩擦力將影響巖石試件的橫向變形和巖石試件端面附件區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)。? 由于該摩擦力的存在，導(dǎo)致巖石試件內(nèi)部應(yīng)力分布不均，致使巖石試件并非只產(chǎn)生縱向 劈裂破壞（亦稱拉伸破壞） ，還有可能產(chǎn)生 X 狀共軛斜面剪切破壞和單斜面剪切破壞等 破壞形式。? 為了盡量減小試件端面與鐵板之間的接觸面上產(chǎn)生摩擦力， 以保證巖石試件端面附件區(qū) 域的應(yīng)力狀態(tài)也為單向受力狀態(tài)， 必須要在試件端面與鐵板之間的接觸面

8、上添加緩沖材 料。? 國際巖石巖石力學(xué)學(xué)會(huì)建議在試件端面與鐵板之間使用與同樣直徑大小的鋼件墊塊。6、詳述巖石試件在單軸壓縮荷載作用下破壞時(shí)，試件可產(chǎn)生的三種破壞形式（2007）巖石在單軸壓縮荷載下達(dá)到破壞前所能承受的最大壓應(yīng)力稱為巖石的單軸抗壓強(qiáng)度。 試件在單軸壓縮荷載作用下破壞的三種形式：1. X 狀共軛斜面剪切破壞，如圖 b2. 單斜面剪切破壞，如圖 c 這兩種破壞都是由于破壞面上的剪應(yīng)力超過極限引起的，因而被視為剪切破壞。3. 拉伸破壞，在軸向壓應(yīng)力作用下，在橫向?qū)a(chǎn)生拉應(yīng)力。這是柏松效應(yīng)的結(jié)果。這種類 型的破壞就是橫向拉應(yīng)力超過巖石抗拉極限所引起的。如圖 d7、論述巖體結(jié)構(gòu)的基本類型（

9、 2008）77 頁中從“這個(gè)分類依據(jù)可以具體說明如下”后面。 。到“ 分類方案”以 前，就按書上格式答。8、什么是巖石的巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線?簡(jiǎn)要說明巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線的基本特征（在單向壓縮荷載條件下，巖石的應(yīng)力一一應(yīng)變曲線可分為哪四個(gè)階段？）（ 2004 ,2006,2008）全應(yīng)力應(yīng)變曲線：巖石試件在單軸壓縮荷載作用下直到破壞的全過程的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，包括破壞前和破壞后部分。四個(gè)階段：書上53頁（附圖）9、研究應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程曲線的意義是什么？51頁用黑筆劃了的部分四、計(jì)算題2007 年：某均質(zhì)巖石的強(qiáng)度曲線為：tan c,其中，c 40MPa，=30。，試求在側(cè)向圍巖應(yīng)力 3 20

10、MPa的條件下，巖石的極限抗壓強(qiáng)度及破壞面的方位，并用莫爾圓表示。（sin30° =0.5， cos30° =0.866）2008 年：設(shè)莫爾（Mohr ）理論的強(qiáng)度包絡(luò)線為一直線，c、分別為巖石的凝聚力和內(nèi)摩擦角,試證明：1、巖石的強(qiáng)度條件為：2、132c ctg巖石的單軸抗壓強(qiáng)度sinC與C、 之間的關(guān)系為:2c ctg 452011 年：1某均質(zhì)巖石的強(qiáng)度曲線為 ：tan c，其中，C=30MPa，=30 °，試求在側(cè)向圍巖應(yīng)力3 10MPa的條件下，巖石的極限抗壓強(qiáng)度及破壞面的方位角。（注：sin30° =0.5，cos30° =0.8

11、66）（答案：60°）2.在巖體內(nèi)某一點(diǎn)的應(yīng)力值為：x 14.70MPa， y 8.20MPa， xy 2.45MPa，按照平面應(yīng)變考慮，試確定其主應(yīng)力大小與方位角。（答案：15.52，7.38,18.5 °）什么是巖石的水理性？如何描述巖石的水理性？ （2010）（ 20分回答要點(diǎn)：1. 巖石的水理性的定義；（3分）2. 巖石的天然含水率；（2分）3. 巖石的吸水性（定義、吸水率、飽水率和飽水系數(shù)）（6分）4. 巖石的透水性（定義、滲透系數(shù)） （3分）5. 巖石的軟化性（定義、軟化系數(shù)） （3分）6. 巖石的抗凍性（定義、抗凍系數(shù)） （3分）試評(píng)述單軸壓縮載荷作用下的端部約束效應(yīng)。 （ 20 分） 回答要點(diǎn)：1. 單軸壓縮載荷條件的定義； （2 分）2. 材料的泊松效應(yīng)； （4 分）3. 巖石受載端面與鋼壓板間的摩擦力； （5 分, 其中示意圖 2分）4. 巖石端面的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)分析； （5 分,其中示意圖 2 分）5. 改善端面約束效應(yīng)的主要方法。 （ 4 分）試述莫爾（Mohr）強(qiáng)度理論的基本內(nèi)容，并評(píng)述之。（20分）回答要點(diǎn)：1. 巖石強(qiáng)度理論的定義（包括對(duì)強(qiáng)度理論（ 2