名词解释1

1、岩石力学：是研究岩石的力学性状的一门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对周围物理环境中力场的反应。

2、岩石干容重：是指岩石在105℃～110℃温度下烘干24小时后，使岩石孔隙中的液体全部被蒸发，试件中仅有固体和气体的状态下，其单位体积的重量。

3、岩石饱和容重：是指岩石通过48h浸水方法或抽真空法，使岩石试件中的孔隙都被水充填时单位体积的重量。 4、岩石的孔隙率n：是指岩石孔隙的体积（Vv）与岩石总体积（V）的比值，以百分数表示。其公式为： Vn=v?100% V5、岩石的空隙比（e）：岩石孔隙的体积（Vv）与岩石固体体积（Vc）的比值，以百分数表示。其公式为： Vve=?100% Vc6、岩石的天然含水率：是指岩石在天然状态下岩石中水的质量mw与岩石的烘干质量mdr的比值，以百分数表示，即：

w=7、岩石吸水率：是指岩石在常温常压下吸入水的质量m0-mdr与其在105℃～110℃温度下

mw?100%mdr烘干24小时后质量mdr的比值，以百分数表示，即： 式中，m0为烘干岩样浸水48小时后的总质量。 8、饱水率：是指岩石在强制状态（高压或真空、煮沸）下，岩石吸入水的质量与岩样在105℃～110℃温度下烘干24小时质量的比值，以百分数表示，即： sa = sa dr ? 100% 式中，wsa为岩石的饱和吸水率；msa为真空饱和或煮沸后试件的w质量（kg）；mdr为岩样在105℃～110℃温度下烘干24小时的质量（kg）。

9、软化系数c：是指岩样饱水状态的抗压强度cwkPa与自然风干状态抗压强度ckPa的比值，用小数表示，即：

m-mmdrc=cwc10、岩石的抗冻系数cf：是指岩样在±25℃的温度区间内，反复降温、冻结、升温、融解，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，以百分数表示，即： c f = c cf ? 100%

式中：c为岩样冻融前的抗压强度kPa；cf为岩样冻融后的抗压强度kPa。

11、多轴强度：是指其它轴向力固定，只改变一轴向力至试件破坏时的最大应力。

12、应力应变关系：是反映材料在受力过程中的应力与应变之间的变化关系，通常由应力应变关系曲线表示。 13、扩容：岩石在压缩载荷作用下，当外力继续增加时，岩石试件的体积不是减小，而是大幅度增加的现象。

14、RQD指标：根据钻探时的岩芯完好程度来判断岩体的质量，即将长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为RQD指标。

15、原岩应力：存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。

16、次生应力：是指受开挖、采动的影响，岩体中某一点的原岩应力平衡状态被打破后形成的新的应力平衡状态。 17、围岩：是指在岩石地下工程中，由于受开挖影响而发生应力改变的周围岩体。 18、等应力轴比：使巷道周边应力均匀分布时的椭圆长短轴之比。

19、零应力轴比：使巷道周边不出现拉应力时的椭圆长短轴之比。

20、免压拱：作用在深埋松散岩体硐室顶部的围岩压力，只有稳定平衡拱以内岩石的重量作用在支架上，而与拱外上覆地层重量无关，故该拱称为免压拱。

21、软化临界载荷：岩石在外载荷作用下，当所施加的载荷小于某一载荷水平时，岩石处于稳定变形状态，当所施加的载荷大于该载荷水平时，岩石出现明显的塑性变形加速现象，即产生不稳定变形，这一载荷称为岩石的软化临界载荷。

22、软化临界深度：当巷道的位置大于某一开采深度时，围岩产生明显的塑性大变形，出现地压大和难以支护的现象，当巷道的位置小于该深度时，大变形、大地压现象消失，这一深度称之为岩石软化临界深度。

-c23、岩石的长期强度：当岩石承受超过某一临界应力时，其蠕变向不稳定蠕变发展，当小于该临界值时，其蠕变向稳定蠕变发展，称该临界值为岩石的长期强度。

简答题（5×6=30）

1、岩块单轴压缩下的变性特性。

答：岩块单轴压缩载荷作用下产生变形的全过程，即全应力应变曲线如下图所示。可将岩块变形分为下列四个阶段： （1）孔隙裂隙压密阶段（OA段）：其特征是应力—应变曲线呈上凹型，在此阶段岩石试件中原有的张开型结构面和微裂隙逐渐闭合，横向膨胀较小，试件体积随载荷的增大而减小。 （2）弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC段）：其中AB阶段为线弹性变形阶段；BC为非线性弹性变形阶段。BC阶段中出现了微裂隙的破裂，因此也称为破裂稳定发展阶段。 （3）非稳定破裂发展阶段（CD段）：C点是岩石从弹性变为塑性的转折点，称为屈服点，其相应的应力称为屈服应力，数值约为峰值应力的三分之二左右。进入此阶段后，微破裂的发展出现了质的变化，它们不断聚合形成了宏观裂隙，直至岩石试件完全破坏。此时，试件由体积压缩转为扩容，轴向应变和体积应变速率迅速增大。当达到D点时，岩石已经破坏，此时的强度称为峰值强度。 （4）破裂后阶段（DE段）：当载荷达到D点后，岩石试件内部结构已遭到破坏，但试件基本保持整体形状。进入本阶段后，宏观裂隙快速发展，并且相互交叉联合形成宏观断裂面，岩块的变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑移，试件的承载能力迅速下降，但不会到零，岩石仍具有一定的承载能力。 2、新奥法。

答：新奥法也叫新奥地利隧道施工法，它是锚喷联合支护中使用比较成熟的施工方法。具体做法是：随掘进及时喷射一层混凝土，封闭围岩暴露面，形成初期柔性支护；随后，按设计系统地布置锚杆加固深部围岩，锚杆、喷层和围岩共同组成压缩带形成承载环，支承围岩压力，这部分支护结构称为“外拱”。在外拱施工过程中通过监测了解围岩变形情况，待围岩位移趋于稳定，支护抗力与围岩压力相适应时，进行外拱封底，使变形收敛，同时进行复喷，加强喷层抗力，提高安全系数，复喷的混凝土层称为“内拱”，储备强度。此方法严格控制复喷时间，使支架性能呈现先柔后刚的特性。 3、库仑准则的破坏机理。

答：库仑准则的破坏机理是：材料破坏与否，一方面与材料内的剪应力有关，同时与正应力也有很大的关系，也就是压应力条件下的剪切破坏。

4、普氏地压理论的实质是什么？ 答：普氏认为：（1）深埋洞室开挖之后，由于节理的切割，洞顶的岩体的产生塌落。当塌落到一定的程度之后，岩体会形成一个自然平衡拱，此时，既使不作支护、洞室的顶部也将保持自我平衡。（2）作用在深埋松散岩体硐室顶部的围岩压力，只有稳定平衡拱以内岩石的重量作用在支架上，才引起顶压，而与拱外上覆地层重量无关。 5、岩块三轴压缩的变形特性。 答：（1）随着围压的增大，在峰前区弹性段应力应变曲线斜率变化不大，即弹性模量和泊松比与单轴时的基本相同。说明，可用简单的单轴实验确定复杂条件下的弹性常数。

（2）屈服限、强化程度、峰值时的极限应变量、强度峰值和残余强度值，都与围压大小成正变关系。 （3）大部分岩石在一定的临界围压下，出现屈服平台，即塑性流动现象。

（4）达到临界围压以后，继续提高围压，不再出现峰值，应力应变关系为单调增加趋势。 6、围岩与支护的共同作用原理。

答：（1）由弹性理论可知，对于轴对称圆形巷道周边位移和支护反力成反变关系，因此，其

P1u0的围岩特性曲线如下图（a）

（2）对于轴对称圆形巷道的衬砌来说，由弹性理论可知，巷道周边位移和支护作用力成正比关系，同样在下图中绘制支护特性曲线（b）；

（3）围岩特性曲线和支护特性曲线就构成了它们的共同作用关系，其交点即为工况点。根据曲线可以看出，如果支护的刚度增大，则工况点向左移，巷道径向位移减小，支护受力增大；如果支护的刚度减小，则工况点向右移，巷道径向位移增大，支护受力减小；若支护采用恒阻或变阻机构，则支护在一定阻力条件下和围岩同步变形，如图中的（c）所示。因此，围岩与支护协调变形，形成了共同作用，实现了巷道的稳定。

7、岩石强度准则与本构方程的主要区别 答：（1）岩石强度准则（判据、条件）是判断岩土工程的应力应变是否安全的准则、判据或条件。是在极限状态下的“应力—应力”关系，或“应变—应变”关系。强度准则与坐标系的选取无关，故通常用坐标不变量表示。 （2）本构关系一般是指受力过程的“应力—应变”关系。 8、简述岩石加载速率效应。 答：（1）加载速率快，弹性模量较大，峰值强度较高，韧性较小。快速加载达到破坏时的应力，称为瞬时强度。 （2）加载速率慢，弹性模量较小，峰值强度较小，韧性较小。

（3）加载速率极慢，产生流变现象。经过较长时间加载达到破坏时的应力，称为长时强度。 9、简述海姆地应力假设。 答：（1）1912年，海姆首次提出了地应力的概念；

（2）他认为地下岩体处于一种静水应力状态，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盖岩层的重量，即H。

10、简述锚杆支护的力学作用。 答：（1）组合作用。即在层状岩层中打入锚杆，把若干层岩石锚固在一起组成厚梁，以提高围岩的承载能力；

（2）锚杆的“悬吊”作用。在块状结构或裂隙岩体中使用锚杆，可将松动区的松动岩块“悬吊”在稳定的岩体上，也可以把节理弱面切割形成的岩块连接在一起，阻止其弱面转动或滑移。

（3）挤压加固作用。按一定间距排列的锚杆，在预应力的作用下，构成一个均匀的压缩带（承载环），压缩带中的岩石由于预应力的作用处于三向应力状态，提高了围岩的强度。 11、简述喷层支护的力学作用。 答：（1）防护加固围岩。巷道掘进后立即喷射混凝土，一方面可及时封闭围岩层暴露面，由于喷层与岩壁密贴，故能有效地隔绝水和空气，防止围岩因潮解、风化产生剥落和膨胀，避免裂隙中的充填物流失，防止围岩强度降低；另一方面以高压高速喷射混凝土可足使一部分混凝土浆液渗入张开的裂隙或节理中，起到胶结和加固作用，提高围岩的强度。

（2）改善围岩和支架的受力状态。含有速凝剂的混凝土喷射浆液，可在喷射后二至十分钟内凝固，及时向围岩提供了支护径向抗力，使围岩表层岩体由未支护时的二向受力状态变为三向受力状态，提高了围岩的强度。喷层是一种柔性支架，它允许围岩因趋于平衡所产生的有限位移，并可发挥自身对变形的调节作用逐渐与围岩协调变形，从而改善围岩的应力状态降低围岩压力，充分发挥围岩的自承能力。 12、研究岩石强度的意义。 答：（1）岩石分类、分级中的重要数量指标。

（2）作为强度准则，判断当前计算点处于全应力应变曲线的哪个区及所计算处或测定处的岩土工程是否稳定。 （3）在简单地下工程条件下，可作为极限平衡条件（塑性条件），求解弹塑性问题的塑性区范围，以及弹性区和塑性区的应力与位移。

13、什么是全应力——应变曲线？为什么普通材料实验机得不出全应力——应变曲线？ 答：（1）岩石试件在刚性试验机单轴压缩载荷作用下产生变形的全过程，即为全应力-应变曲线，它反映了各种不同应力水平下所对应的应变(变形)规律。

（2）原因：主要是普通试验机的刚度不够，使在试验时有很大一部分能量以应变能形式储存在试验机的立柱和其它部件中，当试件的应力达到峰值后，其承载能力下降，此时，试验机中的应变能快速释放所造成的。