岩石力学课后习题答案
岩石力学课后习题答案
【篇一：岩石力学与工程课后习题与思考解答】
t>1.构成岩石的主要造岩矿物有哪些？
答：岩石中主要造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、白
云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、磁铁矿等。
2.为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？
答：基性和超基性岩石主要是由易风化的橄榄石、辉石及斜长石组成，所以非常容易风化。
3.常见岩石的结构连接类型有哪几种？各有什么特点？
答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连接和胶结连接。
结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。这类连接使晶体颗
粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，抗风化能力强；胶结连接
指岩石矿物颗粒与颗粒之间通过胶结物连接在一起，这种连接的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。
4.何谓岩石中的微结构面，主要指哪些，各有什么特点？
答：岩石中的微结构面（或称缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿
物颗粒及矿物集合之间微小的若面及空隙。包括矿物的解理、晶格
缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。
矿物解理面指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶防线分裂成光滑平面，解理面往往平行于矿物晶体面网间距较大的面网。
晶粒边界：由于矿物晶粒表面电价不平衡而引起矿物表面的结合力，该结合力源小于矿物晶粒内部分子、原子、离子键之间的作用力，
因此相对较弱，从而造成矿物晶粒边界相对软弱。微裂隙：指发育
于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂痕迹线。具有方
向性。粒间空隙：多在成岩过程中形成晶粒之间、胶结物之间微小
的空隙。
5.自然界中的岩石按地质成因分类，可以分为几大类，各大类有何
特点？
答：按地质成因分类，自然界中岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质
岩三大类。
岩浆岩按照岩浆冷凝成岩的地质环境不同又可分为深成岩、浅成岩
和喷出岩。其中深成岩常形成巨大的侵入体，有巨型岩体，大的如
岩盘、岩基，其形成环境都处在高温高压之下，形成过程中由于岩
浆有充分的分异作用，常常形成基性岩、超基性岩、中性岩及酸性、碱性岩等，其岩性较均一，变化较小，岩体结构呈典型的块状结构，结构多为六面体和八面体，岩体颗粒均匀，多为粗-中粒结构，致密
坚硬，空隙少，力学强度高，透水性弱，抗水性强；浅成岩成分与
相应的深成岩相似，其产状多为岩床、岩墙、岩脉等小侵入体，岩
体均一性差，岩体结构常呈镶嵌式结构，岩石常呈斑状结构和均粒-
中细粒结构，细粒岩石强度比深成岩
高，抗风化能力强，斑状结构则差一些；喷出岩有喷发及溢流之别，其结构比较复杂，岩性不一，各向异性显著，岩体连续性差，透水
性强，软弱结构面发育。
沉积岩是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物质，在原地或被外力
搬运，在适当条件下沉积下来，经胶结和成岩作用而形成的。其矿
物成分主要是粘土矿物、碳酸盐和残余的石英长石等，具层理构造，岩性一般具有明显的各向异性，按形成条件和结构特点，沉积岩可
分为：火山碎屑岩、胶结碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩等。变质岩是在已有岩石的基础上，经过变质混合作用形成的。因其形
成的温度、压强等变质因素复杂，其力学性质差别很大，不能一概
而论。
6.表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？
答：见下表所示：
7.岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。
答：岩石在单轴压缩载荷作用下，破坏形式包含三种： x状共轭面
剪切破坏、单斜面剪切破坏和拉伸破坏。前两类破坏形式主要是因
为轴向主应力因起破坏面的剪应力超过岩石最大剪应力而导致的破坏；后一类破坏主要是因为轴向主应力引起破坏面横向拉应力超过
岩石最大拉应力而导致的破坏。
8.劈裂法实验时，岩石承受对称压缩，为什么在破坏面上出现拉应力？绘制试件受力图说明实验的基本原理。
答：试件受力图如下：
从图上看出：在圆盘边缘x、y向都表现出压应力，随着位置向圆盘
中心移动，x向压应力变小并出现拉应力，并逐渐均匀化，在y向上，随着位置向圆盘中央靠近，压应力逐渐减小并均匀化，但始终是处
于压的状态，又因为岩石抗拉强度低，故圆盘试件在中央沿直径发
生劈裂破坏。
9.什么是全应力-应变曲线，为什么普通材料试验机得不出全应力-应
变曲线？
答：能全面反映岩石受压破坏过程中的应力、应变特征，特别是岩
石破坏后的强度与力学性质变化规律的应力应变曲线就叫全应力-应
变曲线。普通试验机只能得出半程应力-应变曲线不能得出全应力-应
变曲线的原因是由于试验机的刚性不足，在岩石压缩过程中，试件
受压，试验机框架受拉，随着岩样不断被压缩，试验机发生的弹性
变形以应变能形式存于机器中，当施加压力超过岩石抗压强度，试
件破坏，此时，试验机迅速回弹，被存于试验机中的应变能瞬间释
放到岩石试件中，引起岩石的激烈破坏和崩解，因而造成无法获得
岩石在超过峰值破坏强度后受压的应力应变曲线。
10.如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、流变和反复加、卸
载作用下的破坏？答：（1）如下图示全应力应变曲线：
左半部a的面积代表，达到峰值强度时，积累在试件内部的应变能，右半部b代表试件从破裂到破坏所消耗的能量。若a＞b，说明岩石
破坏后尚余一部分能量，这部分能量突然释放就会产生岩爆，若a＜b，则说明应变能在破坏过程中全部消耗掉，因而不会产生岩爆。（2）在试件加载到一定程度，保持一定应力水平不变，试件将发生蠕变，蠕变发生到一定程度，即应变达到某一值，蠕变就停止，全
应力-应变曲线预测蠕变可由下应变-应力曲线预测蠕变破坏图示意：
图中，全应力-应变曲线及蠕变终止轨迹线由大量实验所得，（1）当应力在h点以下时，保持应力不变，试件不会发生蠕变；（2）当应
力在h至g点见时，保持应力不变，试件发生蠕变，最终发展到蠕
变终止轨迹线，停止蠕变，试件不破坏，如ef；（3）当应力在g点
以上时，保持应力值不变，试件发生蠕变，蠕变应变最终达到破坏
段应力应变曲线破坏段，试件发生破坏，如ab,cd；（4）从c点开
始发生蠕变则到d点发生破坏，若从a点发生蠕变，则到b点发生
破坏，前者，蠕变时间较后者长。
（3）全应力-应变曲线预测循环加载下岩石的破坏：
由于岩石的非完全弹性（或非线弹性），在循环荷载作用下，在应
力应变图中表现出若干的滞回环，并不断向破坏段应力-应变曲线靠近，在循环荷载加载到一定程度，岩石将发生疲劳破坏，通过全应
力-应变图可看出，高应力状态下加载循环荷载，岩石在较短时间内
发生破坏，在低应力状态下加载循环荷载则需要较长时间才发生破坏。
11.在三轴压缩试验条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？
答：三轴压缩试验条件下，岩石的抗压强度显著增大；岩石的变形
显著增大；岩石的弹性极限显著增大；岩石的应力-应变曲线形态发
生明显变化，表明岩石由弹性向弹塑性变化。
12.什么是莫尔强度包络线？如何根据实验结果绘制莫尔强度包络线？答：莫尔强度理论认为材料在单向压缩、拉伸、纯剪切时所得到的
在各种应力状态下的极限应力圆具有一条公共包络线，这条包络线
与每个极限应力圆相切，能够反映材料内部各点受外荷载作用时材
料破坏的性质，这条包络线就叫做莫尔包络线。
对岩石试件的三轴压缩试验，可以通过对同种岩石试件在不同围压
条件下（围压值从小到大），绘制莫尔圆，连接各莫尔圆的公切线，形成平滑曲线就能绘制出该岩石试件的莫尔包络线。从工程应用的
角度来看，可以在单向拉伸与压缩两种应力状态下，以通过试验结
果得到的两个极限应力圆为依据，以这两个圆的公切线作为近似而
取直线的公共包络线。
13.岩石的抗剪强度与剪切面所受正应力有什么关系？试绘图加以说明？
答：如图角模压剪试验受力示意图：
【篇二：岩石力学习题+思考题答案】
考题答案
1．构成岩石的主要造岩矿物有那些？
答：岩石的主要物质成分:正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、赤
铁矿等。
2．为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？
答：基性岩石和超基性岩石主要由易风化的橄榄石、辉石及基性斜
长石组成。所以基性岩石和超基性岩石非常容易风化。
3．常见岩石的结构连结类型有那几种？
答：岩石中结构连结的类型主要有两种：
1.结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。
2.胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。
如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结。
4．何谓岩石中的微结构面，主要指那些，各有什么特点？
答：岩石中的微结构面（或缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿物
颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。它包括矿物的解理、晶
格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。
矿物的解理面：是指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成
的光滑平面。
晶粒边界：矿物晶体内部各粒子都是由各种离子键、原子键、分子
键等相连结。由于矿物晶粒表面电价不平衡而使矿物表面具有一定
的结合力，但这种结合力一般比起矿物内部的键连结力要小，因此，晶粒边界就相对软弱。
微裂隙：是指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破
裂迹线，也称显微裂隙。
粒间空隙：多在成岩过程中形成，如结晶岩中晶粒之间的小空隙，
碎屑岩中由于胶结物未完全充填而留下的空隙。粒间空隙对岩石的
透水性和压缩性有较大的影响。
晶格缺陷：有由于晶体外原子入侵结果产生的化学上的缺陷，也有
由于化学比例或原子重新排列的毛病所产生的物理上的缺陷。它与
岩石的塑性变形有关。
5．自然界中的岩石按地质成因分类，可分为几大类，各大类有何
特点？
答：根据地质学的岩石成因分类可把岩石分为岩浆岩、沉积岩和变
质岩。
岩浆岩:岩浆岩分三大类，其特点：
1）深成岩：常形成较大的入侵体。颗粒均匀，多为粗-中粒状结构，致密坚硬，孔隙很小，力学强度高，透水性较弱，抗水性较强。
2）浅成岩：成分与深成岩相似，但产状和结构都不相同，多为岩床、岩墙和岩脉。均匀性差，与其他岩种相比，它的性能较好。
3）喷出岩：结构较复杂，岩性不均一，连续性较差，透水性较强，
软弱结构面比较发育。
沉积岩特点：
1）火山碎屑岩：具有岩浆和普通沉积岩的双重特性和过渡关系，各
类火山岩的性质差别很大。
2）胶结碎屑岩：是沉积物经过胶结、成岩固结硬化的岩石。其性质
取决于胶结物的成分、胶结形式和碎屑物成分和特点。
3）粘土岩：包括页岩和泥岩。其性质较差。
4）化学岩和生物岩：碳酸盐类岩石，以石灰石分布最广。结构致密、坚硬、强度较高。
变质岩特点：是在已有岩石的基础之上，经过变质混合作用后形成的。在形成过程中由于其形成的温度和压力的不同而具有不同的性质，形成了变质岩特有的片理、剥理和片麻结构等。据有明显的不
均匀性和各向异性。
1）接触变质岩：侵入体周围形成岩体。岩体透水性强，抗风化能
力降低。
2）动力变质岩：构造作用形成的断裂带及附近受到影响的岩石。
它的胶结不好，裂隙、孔隙发育，
强度低，透水性强。
3）区域变质岩：这种变质岩的分布范围广，岩石厚度大，变质程
度均一。一般块状岩石性质较好，层状片状岩石性质较差。
6．表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？
2
答：指由岩石固有的物理组成和结构特性所决定的比重、容重、孔
隙率、水理性等基本属性。
7、岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。
答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，在试件中可产生三种破坏形式:
(1)x状共轭斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，
导致岩石破坏。
(2)单斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩
石破坏。
(3)拉伸破坏，破坏面上的拉应力超过了该面的抗拉强度，导致岩石
受拉伸破坏。
8、劈裂法实验时，岩石承受对称压缩，为什么在破坏面上出现拉应力？绘制试件受力图说明劈裂法试验的基本原理。
答：由弹性理论可得出在对径压缩方向上，圆盘中心线平面内（y 轴）的应力状态为
d t
p
x ????
??
????
??
??
2
dt
p
t r r
p
????
??y
2
)
1 1
(
2
1 2
????
??
??
????
在圆盘中心点，r1+r2 = d, r1 = r2 = d/2
在对径压缩时圆盘中心点的压应力值为拉应力值的3 倍，而岩石的
抗压强度是抗拉强度的5~20 倍。岩石在
受压破坏前就被抗拉应力所破坏。所以破坏面上出现拉应力破坏。p——试件劈裂破坏发生时的最大压力值；
d——岩石圆盘试件的直径；t——岩石圆盘试件的厚度，
9、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：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形
特性，特别是破坏后的强度与力学性质的变化规律。由于材料试验
机的刚度小，在试件压缩时，其支柱上存在很大的变形和变形能，
在试件快要破坏时，该变形能突然释放，加速试件破坏，从而得不
出极限压力后的应力应变关系曲线。
10.如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、蠕变和在反复加载、卸载作用下的破坏？
答：
(a)预测岩爆：左半部分oec 代表达到峰值强度时,积累在岩石试件
中的应变能，右边ced 代表试件从破坏到破坏整个过程所消耗的能量。如果ab,可能产生岩爆，如果ab，则不会产生岩爆。
(b)预测蠕变破坏：如图1-24 。当岩石应力小于h 点的应力值,岩石
不会发生蠕变,当岩石应力大于h 点而小于i 点,岩石会发生蠕变,但
蠕变为稳定蠕变,岩石不会破坏,当岩石应力大于i 点,则岩石会
发生不稳定蠕变,岩石最终会破坏.
(c)预测循环加载条件下岩石的破坏。当岩石在低应力条件下,进行反
复加载卸载,岩石破坏时的循环次数比高应力条件下进行反复加载卸
载的循环次数要多。当反复加载卸载曲线与全应力应变曲线相交，
则岩石破坏。
3
11.在三轴压缩试验条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？
答：三轴压缩条件下，应力应变曲线如图1-31、1-32所示，围压对
岩石变形的影响主要有：
12.什么是莫尔强度包络线？如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线？答：三轴抗压强度实验得出：对于同一种岩石的不同试件或不同实
验条件（不同的围压时的最大轴向压力值）给出了几乎恒定的强度
指标值（直线性强度曲线时为岩石的内聚力和内摩擦角）。这一强
度指标以莫尔强度包络线（mohr’sstrength envelop）的形式给出。在不同围压条件下，得出不同的抗压强度，因而可以做出不同的莫
尔应力圆，这些莫尔应力圆的包络线就是莫尔强度包络线。
13.岩石的抗剪强度与剪切面所受正应力有什么关系？试绘图加以说明。答：s ?????tg???c
岩石的抗剪切强度s 与正应力??成正比。
14.简述岩石在单轴压缩条件下的变形特征。
答：在单轴压缩条件下，岩石的应力-应变曲线如图。
全应力-应变曲线可分为四个阶段：
（2）弹性变形至微弹性裂隙
稳定发展阶段(ac)：该阶段的应力-应变曲线近似为直线。其中ab
段为弹性变形阶段，bc段为微破裂稳定发展阶段。
（3）非稳定破坏发展阶段(cd)：c点是岩石从弹性变为塑性的转折点，称为屈服点。该点相应的应力为屈服应力。该阶段中，微裂隙
的发展出现了质的变化，破裂不断发展，直至试
件完全破坏。
（4）破裂后阶段(d点以后)：轴压力达到试件的峰值强度后，试件
内部结构遭到破坏，但试件基本保持整体状。之后，裂隙快速发展，形成宏观断裂面，试件承载能力随变形增大
而迅速下降，但并不为零，说明破裂的岩石仍具有一定的承载力。
15.简述岩石在反复加载和卸载条件下的变形特征。
答：对于线弹性岩石，反复加载和卸载时的应力应变路径完全相同，对于完全弹性岩石，反复加载和卸载时的应力应变路径完全相同，
但是应力应变关系是曲线。对弹性岩石，加载与卸载曲线不重合，
但反复加载和卸载时的应力应变路径总是服从此环路的规定。
非弹性体岩石：在弹性范围内服从弹性岩石的变形特征，当卸载点
p 超过屈服点时，卸载曲线与加载曲线不重合，形成塑性滞回环。
等荷载循环加载、卸载时的应力应变曲线，如图1-29 所示。塑性滞
回环随着加载卸载次数的增加而变窄，直至接近弹性变形，没有塑
性变形为止。
不断增大荷载的循环加载、卸载时的应力应变曲线，如图1-30 所示。在每次卸载后再加载，在荷载超过上一次循环的最大荷载以后，变
形曲线仍沿着原来的单调加载曲线上升(图1-30 中的
oc 线)，好像不曾受到循环加载的影响似的，这种现象成为岩石的
变形记忆。
4
16.线弹性体、完全弹性体、弹性体三者的应力-应变关系有什么区别？
弹性体岩石
：加载路径与卸载路径不同，但反复加载与卸载时，应力应变关系
总是服从此环路的规律。
17.什么是岩石的扩容？简述岩石扩容的发生过程。
（2）体积不变阶段：在这一阶段，随应力的增加，岩石体积应变
增量接近为零。岩石体积几乎不变。
（3）扩容阶段：外力继续增加时，岩石的体积不是减小，而是增加，增加速率越来越大，最终岩石破坏。
18.什么是岩石的各向异性？什么是正交各向异性？什么是横观各向
异性？写出正交各向异性和
横
观各向异性岩石的应力-应变关系式。
答：
如果在弹性体中存在着三个相互正交的弹性对称面，在各个面两边
的对称方向上，弹性相同，但在这个弹性主向上弹性并不相同，这
种物体称为正交各向异性体。
岩石在某一平面内的各方向弹性性质相同，这个面称为各向同性面，而垂直此面方向的力学性质是不同的，具有这种性质的物体称为横
观各向同性体。
19.影响岩石力学性质的主要因素有哪些，如何影响的？
答：影响岩石力学性质的主要因素有水、温度、加载速度、风化程
度及围压。
(1) 水对岩石力学性质的影响
1）连结作用：束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物
颗粒拉近、接紧，起连接作用。
2）润滑作用：由可溶盐、胶体矿物连接的岩石，当有水入侵时，
可溶盐溶解，胶体水解，导致矿物颗粒间连接力减弱，摩擦力减低，从而降低岩石的强度。
3）水楔作用：当两个矿物颗粒靠得很近，有水分子补充到矿物表
面时，矿物颗粒利用其表面吸附力将水分子拉倒自己周围，在两个
颗粒接触处由于吸着力作用使水分子向两个矿物颗粒之间的缝隙内
挤入，这种现象称水楔作用。（a）使岩石体积膨胀，产生膨胀压力(b)水胶连接代替胶体连接产生润滑作用，降低岩石强度
4）孔隙压力作用：岩石受压时，岩石内孔隙水来不及排出，在孔
隙内产生很高的孔隙压力，降低了岩石的内聚力和内摩擦角，减小
了岩石的抗剪强度。
5）溶蚀-潜蚀作用：岩石中渗透水在流动过程中可将岩石中可溶物
质溶解带走，从而使岩石强度大为减低。
(2) 温度对岩石力学性质的影响：如图1-39 所示。随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服
点降低，强度也降低。
(3) 加载速度对岩石力学性质的影响：加载速率越快，测得的弹性模
量越大，获得的强度指标越高。isrm （国际岩石力学学会）建议的
加载速率为0.5~1mpa/s。
(4) 围压对岩石力学性质的影响：岩石在三轴压缩条件下，岩石的强
度和弹性极限都有显著增加。
(5) 风化对岩石力学性质的影响
a) 降低岩体结构面的粗糙程度并产生新的裂隙，
b) 岩石在化学风化过程中，矿物成分发生变化，岩体强度降低。
第二章习题与思考
1．岩体赋存环境包括哪几部分？
答：赋存环境：包括地应力、地下水和地温三部分。
2．地应力对岩体的影响体现在哪几个方面？
答：地应力对岩体力学性质的影响主要有：
5
(1)地应力影响岩体的承载能力：围压越大、承载能力越大。
(2)地应力影响岩体的变形和破坏机制。如在低围压条件下破坏的岩体，在高围压条件下呈现出塑性变形和塑性破坏。
(3)地应力影响岩体中的应力传播的法则。非连续介质岩体在高围压条件下，其力学性质具有连续介质
【篇三：岩体力学课程习题及答案】
>1、何谓岩体力学? 谈谈你对岩体力学的认识和看法。
答：(1)定义：岩体力学是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。
(2)认识：岩体力学是地质工程、岩土工程等专业的相当重要的一门专业基础课程。比如：边坡岩体稳定性分析这章对本人的研究方向有很大的帮助。岩体力学服务对象的广泛性和研究对象的复杂性，决定了岩体力学研究的内容也必然是广泛而复杂的，服务对象涉及到国民经济的各方面，岩体力学的任务是准确地预测岩体在应力场作用下的变形和稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，并为合理的工程设计提供岩体力学依据。岩体力学研究方法有工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法等。
2、何谓岩块、岩体? 试比较岩块与岩体,岩体与土有何异同点?答：（1）岩块（rock block 或 rock）指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。
（2）岩体（rockmass）是指地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
（3）异同点：岩块和岩体均为岩石物质和岩石材料，岩体中存在复杂的天然应力和地下水。而土作为岩体的历史风化产物，与岩体主要是在物理，力学性质等方面有些不同，例如土的抗压强度，压缩性等方面与岩体有较大差异。
3、何谓岩体分类? rmr 分类和q 分类各自用哪些指标表示? 怎样求得?
答：岩体分类是通过岩体的一些简单和易实测的指标，把工程地质
条件和岩体力学性质联系起来归类的一种方法。其目的是通过岩体
的工程分类，概括的反映各类岩体的质量好坏，预测可能出现的岩
体力学问题，为工程设计确定岩体力学计算参数、支护衬砌型式、
厚度及建筑物式和施工方法的选择等提供依据。
岩体地质力学分类（rmr分类）由岩块强度、rqd值、节理间距、
节理条件及地下水5类参数组成。分类时，根据各类参数的实测资料，按标准分别给予评分，然后将各类参数的评分值相加得岩体质
量总分（rmr），并依节理方位对岩体稳定是否有利作适当的修正，
最后，用修正后的岩体质量总分对照岩体类别及相应的不支护地下
开挖的自稳时间和岩体强度指标
q分类是指用岩体质量指标q值对岩体进行分类，q值定义如下：
q?jrqdjr??w jnjasrf
jjrqdr表示结构面（节理）的形态、w
srfjnja
表示水与其他应力存在时对岩体质量的影响。分类时，根据这6个
参数的实测资料，确定各自的数值，代入上式求得岩体质量指标q 值，以q值为依据将岩体分为9类。
4、试述围压对岩块变形、破坏及强度的影响
答：有围压作用时，岩石破坏前的应变随围压增大而增加，岩石的
塑性也不断增大，即随围压增大，岩石逐渐由脆性转化为延性。随
着围压的增加，岩石的变形模量及泊松比都有一定的提高。随着围
压的增大，岩块从脆性劈裂破坏逐渐向塑性流动过渡，破坏前的应
变也逐渐增大。
5、结构面的法向刚度与剪切刚度的定义如何？各自如何确定？
答：法向刚度kn是反映结构面法向变形性质的重要参数，其定义为：在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力。其大
小以?n??vj曲线上一点切线的斜率表示，即kn???n。确定方法是
直接用试验方法求得结构面的?n??vj曲线后，在曲线上求得。 ??vj 剪切刚度ks是反映结构面剪切变形性质的重要参数，大小用结构面峰值前的???u曲线斜率表示，ks???。由室内、现场剪切试验测得???u求得。 ??u
6、原位岩体的力学试验与岩块力学试验在本质上有何区别？岩体的
变形性质与岩块相比有什么区别？
答：（1）在地质环境方面，原位岩体存于一定地质环境之中，地应力，地温，地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试
件只是为实验室实验而加工的岩块，已完全脱离了原有的地质环境。（2）在力学特征方面，岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，在内部的联结力较弱的层理、片理和节理、断层等切割下，形
成了各种地质构造和软弱面，如不整合，褶皱，断层，节理，裂隙
等等岩体是具有明显的不连续性。使岩体结构的力学效应减弱和消失。使岩体强度远远低于岩石强度，岩体变形远远大于岩石本身，
岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性；岩块的变形性质主要是单体
岩石的受拉、受剪、受压，而岩体的变形性质除了以上外，还包括
岩体岩性、岩体倾角、断裂带、接触面等。
7、试述岩体结构控制论的基本原理及其实际意义。
答：岩体形成和发展过程伴随着各种内、外地质营力的作用，从成
岩的类型分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类，由于结构面的存在
使岩体具有一定的结构，其结构特性控制着岩体的性质和变形破坏，因此，我们在解决岩体工程问题时，应该从岩体的地质模型出发。
随着国民经济的发展和大型建设项目的实施，涉及到大量的地下工
程建设项目，如采矿巷道、道路隧道、水电工程的地下洞室等。地
下工程的一项主要研究工作就是分析围岩应力重分布特点以及变形
破坏规律，这些都要受到岩体结构的控制。
8、试述岩体中水平天然应力的基本特点。
答：岩体中的水平天然应力有以下基本特点：
1）水平天然应力以压应力为主，出现拉应力者甚少，且多具局部性质；
2）大部分岩体中的水平天然应力大于铅直应力；
3）岩体中的水平应力具有强烈的方向性和各向异性；
在单薄的山体、谷坡附近以及未受构造变动的岩体中，天然水平应
力均小于铅直应力。在很薄的山体中，甚至可以出现水平压力为零
的极端情况。
绘得其抗剪强度曲线如下图所示：
10、岩石的抗压强度与抗拉强度哪个大，为什么？
答：岩石的抗压强度远大于抗拉强度。影响岩块抗拉强度的因素与
抗压强度的基本相同，也包括岩石本身性质和试验条件两个方面，
但起决定作用的是岩石本身的性质方面的因素。因为抗拉对空隙最
为敏感，而岩石是缺陷多、孔隙和裂隙较为发育的材料，相对而言，空隙对岩块抗压强度的影响小的多；另外，拉应力具有弱化强度效应，这也是抗压强度远大于抗拉强度的一个重要原因。
解：设破坏时的临界围压值为?3m，则有
?1??3m?tg2(45???)?2ctg(45???)
求得?3m?23.46mpa
即围压卸到23.46mpa时，岩石试件破坏。
解：1：根据格里菲斯判据：因为?1?3?3?61.2?34.2?27mpa?0，故采用表达(?1??3)2(?1??3)2
式 ?8?t判断是否破坏，经过计算， ?105.8mpa?8?t，岩石破坏。?1??3?1??3
2：根据库仑—纳维尔判据：?1m?2c??3(?f
?f22?f)?f＝78.28
mpa 61.2mpa(f?tg?)，故有?1m??1，岩块不会破坏。
由此可以看出，同一岩块用不同的破坏判据得出的结果有差异，在判断岩石是否破坏时，要根据岩石类型选择合适的破坏判据。
(1)绘出岩块、岩体及节理三者的强度曲线（法向应力范围为0—10mpa）；
解：1、根据hoek--brown经验准则??a?c(?查表得a=0.295，
b=0.691，t=-0.0003，?t)b，?c
2、根据hoek-brown经验公式：
cm?a?c(???t)b??[ab(?t)b?1] ?c?c
?m?arctg[ab(
计算作图如下：
??t)b?1)] ?c
()()
14、某铁路隧道通过一灰岩山，试从岩体力学角度分析该隧道存在哪些岩体力学问题及解决这些问题的基本思路（包括研究内容和研究方法）