岩石力学与工程

1.岩体质量指标RQD ：长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比 2.岩石的弹性模量和变形模量

弹性模量：应力与应变的比率被称为岩石的弹性模量 变形模量：正应力与总应变之比

3.地应力与次生应力

地应力：存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体的初始应力，绝对应力或原岩应力

次生应力：经应力重新分布形成的新的平衡应力

4.岩石的蠕变与松弛

蠕变：岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象 松弛：当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象

5.地基承载力：指地基单位面积上承受荷载的能力

6.弹性变形：物体在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状和尺寸的性质称为弹

性。这种可恢复的变形称为弹性变形。 7. 等应力轴比：指巷道周边应力均匀分布时的椭圆长短轴之比

8. 极限承载力 ：地基处于平衡状态时，所能承受的荷载。

9. 塑性变形：物体受力后产生变形，当外力去除后变形不能恢复的性质称为塑性，不能恢复的那部分变形称形。 10.岩石本构关系：岩石的应力或应力速率与其应变或应变速率的关系 二．填空题

1.根据结构面的成因，通常将其分为三种类型：原生结构面、构造结构面及次生结构面。

2.同一岩石各种强度中最大的是单轴抗压强度，中间的是抗剪强度，最小的是单轴抗拉强度。

3.岩石的抗剪强度用凝聚力C和内摩擦角Φ来表示。 4.隧（巷）道轴线方向一般应与最大主应力平行（一致）。弹性应力状态下，轴对称圆形巷道围岩切向应力σr径向应力σθ的分布和角度无关，应力大小与弹性常数E、υ无关。

5.岩石的变形不仅表现为弹性和塑性，而且也具有流变性质，岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。 6.D-P准则是在C-M准则和塑性力学中的Mises准则基础上发展和推广而来的，应力第一不变量I1=0。 7.边坡变形主要表现为松动和蠕动。

8.边坡按组成物质可分为土质边坡和岩质边坡。

9.岩坡的失稳情况，按其破坏方式主要分为崩塌和滑坡两种。

10.地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力，一般分为极限承载力和容许承载力。

11.路基一般分为路堤和路堑两种，高于天然地面的填方路基称为路堤；低于天然地面的挖方路基称为路堑。 三．简述题

1.岩石力学的研究内容及研究方法。

内容：1、岩石岩体的地质特征 2、岩石的物理，水理与热力学性质 3、岩石的基本力学性质 4、结构面力学性质 5、岩体力学性质 6、地应力分布规律及其测量理论与方法 7、工程岩体的稳定性 8、岩石工程稳定性维护技术 9、各种新技术新方法与新理论在岩石力学中的应用 10、工程岩体的模型，模拟试验及原位监测技术

研究方法：1、工程地质研究方法 2、科学试验方法 3、数学力学分析方法 4、整体综合分析方法

2.地下水对岩体的物理作用体现在哪些方面？

润滑作用：在岩体的不连续面边界上产生润滑作用，是不连续面上的摩阻力减小和作用在不连续面上的剪应力效应增强，沿不连续面诱发岩体的剪切运动。

软化和泥化作用：软化和泥化作用使岩体的力学性能降低，内聚力和摩擦角值减小。 结合水的强化作用：地下水的作用是强化了岩体的力学性能，即增加了岩体的强度。

3. 简述地应力分布的基本规律。

1、地应力是一个具有相对稳定性的非稳定性应力场，它是时间与空间的函数。 2、实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量。 3、水平应力普遍大于垂直应力。 4、平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小，但在不同地区变化的速率很不相同。 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。

4.喷砼的支护特点。

1、在施工中岩面一经暴露就可以用混凝土喷射覆盖，除起一定支护作用外，还及时封闭岩面，隔绝水、湿气和风化对岩体的不利作用，防止岩体强度降低。

2、喷混凝土常配合锚杆使用，可以克服锚杆容易因岩面附近活石风化、冒落而失效的弱点，使围岩形成一个整体。

5.边坡稳定性的影响因素。

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．岩石的强度指标主要有哪些？各指标是如何定义的？

答：岩石的强度指标主要有抗压强度、抗剪强度、抗拉强度。其中，抗压强度包括单轴抗压强度（岩石试件在单轴压力作用下所能承受的最大压力）、三轴抗压强度（岩石试件在三个方向应力作用下的强度）；抗剪强度（岩石抵抗剪切破坏的极限能力）；抗拉强度（岩石试件在单轴拉力作用下抵抗破坏的极限能力）。

7.地应力对岩体力学性质的影响体现在哪些方面？

1、地应力影响岩体的承载能力，对岩体形成的围压越大，其承载能力越大。 2、地应力影响岩体的变形和破坏机制。3、地应力影响岩体中的应力传播的法则。

8.边坡平面破坏计算法的假定条件。

1、滑动面及张裂隙的走向平行于坡面。2、张裂隙是直立的，其中充有高度为Zw的水柱。 3、水沿张裂隙的底进入滑动面渗透。 4、滑体沿滑动面做刚体下滑。

四、论述题（12分）

1.结合下图，说明重力坝坝基深层滑动稳定性计算中：①不按块体极限状态计算的等K法；②按块体极限状态计算的等K法的计算思路（块体中各种作用力可以用符号代表）（第四题） 2. 推导平面问题的平衡微分方程

X0Y0

xyyx

3. 根据莫尔—库仑强度理论，推证岩石单轴抗压强度σc与单轴抗拉强度σt满足下式：

xyxyxytc1sin1　sin

五、计算题：（每题15分，共30分） 1. 已知岩样的容重=22.5kN/m3，比重及饱和容重

mGs2.80，天然含水量

08%，试计算该岩样的孔隙率n，干容重

d。

xxxdx

2. 有一岩坡如下图所示，坡高H=100m，坡顶垂直张裂隙深40m，坡角α=35°,结构面倾角β=20°，岩体的性质指标为：γ=25kN/m3，c=0，,φ=25°.试问当裂隙内水深Zw达何值时，岩坡处于极限平衡状态？

3.将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到100MPa时即发生破坏，破坏面与最大主应力平面的夹角(即破坏所在面与水平面的仰角)为65°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化(即遵循莫尔库伦破坏准则)，试计算：1)内摩擦角；2)在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度； 3)在上述试验中与最大主应力平面成30°夹角的那个平面上的抗剪强度； 4)破坏面上的正应力和剪应力；5)预计一下单轴拉伸试验中的抗拉强度

考试形式：闭卷

考试题型：名词解释、问答题、选择题、判断题、填空题

在全面复习的基础上，抓住重点，弄清基本概念，掌握基本原理，熟悉基本的、重要的计算公式。

注意粗体字，一般为重要的内容。 课程成绩评定：实验:作业:考试—3:1:6

第一章 地球的基本知识 地球的构造：研究手段 地质作用

地质历史和地层年代（表）

岩石是建造各种工程结构物的地基，是天然的建筑材料。 岩石是组成地壳的物质之一，它们构成了地球的岩石圈。 掌握矿物、岩石概念，并熟悉三大类岩石的分类

第二章 岩石及其工程地质性质

一、根据岩浆岩中的SiO2含量，把岩浆岩分为四类： 1．酸性岩类： 2．中性岩类： 3．基性岩类： 4．超基性岩类： 按岩石的结构、构造和产状将每一类分为： 深成岩、浅成岩和喷出岩

二、沉积岩按结构和物质成分分为三大类： 1．碎屑岩类 2．粘土岩类

3．化学岩及生物化学岩类

三、变质岩按变质作用类型划分

了解上述各岩石的矿物组成、结构、构造。

第三章 地质构造 地壳运动形式： 垂直运动

水平运动

根据地壳运动发生的时间可分为：古构造运动、新构造运动、现代构造运动 地壳运动的标志、速率和幅度

一、岩层的产状及岩层产状要素： 岩层的走向、倾向和倾角的概念及表示 二、褶曲的几何要素、褶曲的分类

三、节理和断层的定义、分类

按断层两盘相对滑动方向，把断层分为三种基本类型：正断层、逆断层、平移断层 四、活动断层的概念

第四章 自然地质作用 一 风化作用

风化作用的概念，风化作用的类型及风化作用的影响因素（气候、地形、岩石性质） 二、风化作用对岩石工程性质的影响和岩石风化带的划分

按风化程度把岩石风化壳划分为四个带：全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带

了解河流的地质作用：

一、河流的河流的侵蚀作用方式（冲蚀、磨蚀、溶蚀），河流侵蚀作用的方向（下切、侧向）； 二、河流的搬运作用方式（推运、悬运、溶运）； 三、河流的沉积作用原因及冲积物概念；

四、河流阶地的概念、河流阶地的成因类型。 岩溶

一、岩溶的概念和岩溶发育的基本条件。

岩溶发育的基本条件：岩石的可溶性、透水性，水的溶蚀性、流动性； 二、主要的岩溶地貌类型： 泥石流

泥石流的概念和泥石流的形成条件；了解泥石流的分类；了解泥石流的防治；

地震

地震、震源和震中、震级和烈度的概念。

按照震源的深度可分为：浅源地震、中源地震、深源地震。 地震对建筑物的影响。

第5章 地下水概论 地下水的类型及特征

按地下水的埋藏条件可把它分为包气带水、潜水及承压水。 按含水层空隙性质，把地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。 衡量空隙发育程度的定量指标为：孔隙率、裂隙率、岩溶率。

潜水的特征、承压水的特征、潜水等水位线图及其作用、等水压线图及其作用。

一、概念：结合水、重力水、含水层、隔水层、矿化度、硬度、泉 二、地下水中的7种主要离子成分。

潜水、潜水面、潜水埋藏深度、潜水厚度、承压水、自流水、隔水顶板和隔水底板、承压含水层的厚度的定义；

第六章 地下水运动与动态 一、掌握达西定律及适用范围

达西定律：Q=KF△H/L=KFI，达西定律的另一种表达式为：v =Ki 掌二、地下水向均质含水层的稳定运动 （一）、潜水含水层中的二维流 满足裘布依假设条件下的缓变流，当隔水底板水平时，以它为基准面，上游钻孔为坐标起点，按裘布依微分方程，有著名的裘布依公式。 握达西定律两种表达式中各项的物理意义

（二）承压水的非均匀流

卡明斯基近似方程可以推广应用于承压含水层厚度变化的承压水非均匀流的计算。 三、地下水向完整井的稳定运动 （一）潜水完整井出水量的计算

著名的裘布依稳定井流潜水完整井出水量计算公式。

（二）承压完整井出水量的计算

对承压完整井，裘布依建立了与潜水完整井相类似的稳定井流模型，

第七章 不同含水介质中的地下水 各种类型地下水的概念及其分布特征 孔隙水

裂隙水 岩溶水

泉的类型及特征

第八章 地下水资源评价

一、了解地下水资源的概念；

二、地下水水质评价：饮用水、灌溉水、工业用水

第九章 岩体结构的工程地质研究

岩体的结构特征：岩体结构类型划分 岩体的力学特征： 地应力：

岩体工程地质分类：5种代表性的（ RQD、RMR、……） 国家标准《工程岩石分级标准》

第十章 坝的工程地质研究 工程地质条件的概念

水工建筑物工程地质条件：

包括：地形地貌、地质结构、土石类型及其性质、水文地质、自然(物理)地质现象、天然建筑材料

一、坝基渗漏的种类。

二、裂隙岩层区的渗漏条件：

1．岩层中结构面及其透水性对坝基渗漏的影响 2．河谷地貌与地质结构条件对坝基渗漏的影响 三、单层透水坝基渗漏量计算

坝基渗透变形分析

了解坝基渗透变形的形式（管涌、流土），以及坝基渗透变形的原因，并能进行简单的坝基渗透变形计算。

坝基(肩)岩体抗滑稳定分析

坝基岩体滑动破坏的类型：表层、浅层、深层；

坝基岩体滑动的边界条件：滑动面、切割面、临空面。

坝基的沉降

坝基的沉降变形有两种方式，并能按公式做一般的坝基沉降计算。

坝址的处理措施：开挖清基、加固、防渗和排水

第十一章 边坡的工程地质研究 边坡的类型：自然边坡，人工边坡

边坡变形的特征：

一、了解边坡岩土体应力分布特征

二、了解边坡变形和边坡破坏的类型（松弛张裂、崩塌、滑坡）

影响边坡稳定性的因素：

地形地貌、岩土类型和性质、岩体结构与地质构造、水的作用等

边坡稳定性的评价方法

边坡稳定性的评价方法，在力学分析法中，要求掌握简单单一滑动面边坡稳定性计算，了解传递系数法和剩余推力法。

不稳定边坡的防治措施

了解不稳定边坡的防治措施（防渗透与排水、清除危岩和削坡减重和反压、支挡工程、锚固措施等）

第12章 渠道的工程地质研究

渠道选线的工程地质条件，了解渠道渗漏的原因及特征； 渠道的防渗措施，渠道边坡的类型及特征。

第13章 地下工程围岩的工程地质条件 洞室围岩应力的重分布及变形特征

一、岩体的初始地应力状态

二、影响天然应力分布的因素（岩性、地质构造、地形） 三、围岩应力的重分布特征

四、围岩的变形破坏特征

一、隧洞选线时应注意的问题：

包括：地形地貌条件、地层岩性条件、地质构造条件、水文地质条件、地应力和岩爆。 二、洞室设计中有关参数的确定方法

1．山岩压力的概念 2．围岩抗力的概念

三、提高围岩稳定的措施

第14章 水库的工程地质研究 水库渗漏的地质条件

库岸的再造过程和稳定性分析

第15章 环境地质问题 地面沉降：危害及防治；

地面塌陷：形成条件及防治措施；

地裂缝：分类：特殊土地裂缝；防治； 地下水污染：来源及防治； 海水入侵：危害及防治措施； 固体废弃物：分类、处置方法； 污染土地基： 环境地质图

第16章 工程地质及水文地质勘察 地质勘探的目的和任务： 勘察的方法和手段：

工程地质测绘的概念及任务，水文地质测绘的概念和任务 勘探的方法：物探、钻探、坑探

野外实验：水文地质实验、岩土体力学性质实验、地基处理实验 天然建筑材料的产地选择：

答：1.天然建筑材料的数量、质量、开采、运输条件；

2.根据工程规划、设计方案、工程总体布置、交通运输等综合考虑天然建筑材料场产地的选择。