《岩石力学》
岩石力学习题
1.什么叫岩石？什么叫岩体？它们之间的区别何在？
答：岩石，是组成地壳的基本物质，它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。
岩体，是指一定工程范围内的自然地质体，它经历了漫长的自然历史过程，经受了各种地质作用，并在地应力的长期作用下，在其内部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹（不整合、褶皱、断层、层里、节理、劈理等不连续面。
岩石和岩体的重要区别就是岩体包含若干连续面，岩体的强度远低于岩石强度。
2.岩石按照成因分成哪几类？其各自的成因及特征是什么?试举出几种岩石实例。
答：按照成因，岩石可分成岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。岩浆岩是由岩浆冷凝而成的岩石。组成岩浆岩的各种矿物化学成分和物理性质较为稳定，它们之间的连接是牢固的，具有较高的力学强度和均匀性（橄榄岩、流纹岩）。沉积岩是由母岩在地表经风化剥蚀而产生的物质，通过搬运、沉积、和固结作用而形成的岩石。沉积岩的物理力学特性与矿物和岩屑的成分，胶结物的性质有很大关系，另外，沉积岩具有层理构造（砾岩、页岩、泥岩）。变质岩是由岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生
编制而形成的岩石。它的物理性质与原岩的性质、变质作用的性质和变质程度有关（片麻岩、板岩、大理岩）。
3.什么叫岩石力学？其研究内容是什么？研究方法有哪些？ 答：岩石力学是研究岩石及岩体在各种不同受力状态下产生变形和破坏的规律，并在工程地质定性分析的基础上定量地分析岩体稳定性的一门学科。岩石力学研究的内容：(1)基本原理，包括岩石的破坏、断裂、蠕变及岩石内应力、应变理论等的研究；（2）实验室试验和现场原位试验，包括各种静力和动力方法，以确定岩块和岩体在静力和动力作用下的性状及tanti内的初始应力；（3）在实际应用方面，包括地表岩石地基的稳定和变形问题、岩石边坡的稳定性等问题的研究。研究方法有科学实验和理论分析相结合的方法。 4.岩石的物理性质指标主要有哪些？它们是如何定义的？
答：质量密度（单位体积的质量）；重度（单位体积的重量）；相对密度（岩石的干重量除以岩石的实体积所得的量与1个大气压下4摄氏度的纯水的重度的比值）；孔隙率（孔隙体积与总体积百分比）；孔隙比（孔隙体积与固体的体积之比）；含水率（天然状态下岩石中水的重量与岩石烘干重量的百分比）；吸水率（干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量与岩石干重百分比）；饱水率（岩样在强制状态（真空、煮沸、高压）下，岩样的最大吸水重量与岩样烘干重量的百分比）；渗透性（在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力）；膨胀性（岩石浸水后体积增大的性质）；崩解性（岩石与水相互作用时失去黏结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能）；
软化性（岩石与水相互作用时强度降低的特性）；抗冻性（岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性）。
5.岩石的容重、密度取决于何种因素？与岩石的力学性质有何相关性？
答：岩石的容重、密度取决于组成岩石的矿物成分、孔隙大小以及含水量。岩石的重度在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣，通常岩石的重度愈大，其力学性质愈好。 6.岩石的比重取决于何种因素？
答：岩石的比重取决于组成岩石的矿物的相对密度，岩石中重矿物越多其比重越大，大部分岩石比重介于2.50~2.80之间。 7.岩石含空隙指标与岩石力学性质有何关系？ 答：岩石含空隙指标值越大岩石力学性质就越差。
8.岩石的吸水率取决于何种因素？与岩石力学性质有何关系？ 答：岩石吸水率大小取决于岩石中孔隙数量多少和细微裂隙的连通情况。吸水率愈大，岩石的力学性能就愈差。 9.岩石的饱水指标与岩石的抗冻性有何相关性？
答：岩石饱水指标反映岩石中张开型裂隙和孔隙的发育情况，对岩石的抗冻性有较大影响。饱水系数(吸水率与饱水率百分比)一般在0.5~0.8之间。试验表明，饱水系数<91%时，可免遭冻胀破坏。 10.岩石的软化、膨胀和崩解的机理是什么？它们与岩石的力学性质有何关系？
答：岩石的软化机理，由于水分子进入颗粒间的间隙而消弱了颗粒间
的联结造成的；崩解机理，由于水花过程中消弱了岩石内部结构的联结引起的；膨胀机理，经水化作用后相邻颗粒间产生的契劈效应，当契劈作用力大于结构联结力，岩石显示膨胀性。岩石的软化、崩解和膨胀性质越好，岩石力学性质就越差。
11.试推导用岩石的干容重、比重和水的容重表示岩石的空隙率和空隙比。
答：已知岩石干容重?d；比重GS；水的容重?? 据土力学公式：空隙比e = GS*???1；空隙率n??dedn?1?e?1GS*??
?12、岩石的吸水性与空隙率有什么关系？
答案：因为岩石中包含空隙，才导致岩石吸水性的存在。空隙越多，吸水性越明显。岩石的吸水率是在常温常压下进行的，水只能进入大开空隙，而小开空隙和闭空隙水不能进入，因此它与大开空隙率有关。岩石的饱和吸水率在高压(或真空)条件下浸水，一般认为水能进入所有开空隙中，因此它与开空隙率有关。
13.试推导岩石吸水率与岩石大开空隙率的关系。
解：设岩石的大开空隙率nb，大开空隙体积vvb占总空隙体积vv的百分比为k，岩石相对密度为Gs，则岩石吸水率wa与大开空隙率的关系表示如下：
*?v*k?v*k?v*km??v???wm?*vG*vG*?v?v?G*?v?vvvbsvbvbasssssvsvb*k??1?1??1?Gs*??k*??nb?
14.试推导岩石饱水率与岩石开型空隙率的关系。
解：通常认为，在高压条件下水能进入岩样所有敞开的空隙中。所以，由上题可知，岩石饱和吸水率与开型空隙率的关系如下（Gs为岩石相对密度，nb为大开空隙率）：
*?m??vw???*mvassvbs?v?v?G*vG*?v?v?vbvbsssvb1?1?*?1?Gs????nb?
15.何谓岩石强度，取决于哪些因素？
答：岩石在荷载作用下破坏时所承受的最大荷载应力称为岩石的强度。岩石的强度决定于很多因素，岩石结构、风化程度、水、温度、围压大小、各向异性等都影响岩石的强度。
16.表示岩石强度的指标主要有哪些？格式如何定义的？
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）。
17. 岩石的抗压、抗拉、抗剪指标试验方法各有哪些，有何优缺点？ 答：抗压指标试验方法有直接单轴抗压试验，普通三轴试验和真三轴试验。抗拉指标试验有直接抗拉试验（缺点：试样制备困难，且不易与拉力机固定），霹雳法（优点：简单易行，只要有普通压力机就可以进行试验）。抗剪指标试验方法有直接剪切试验（缺点：强度曲线并不是绝对严格的直线），契形剪切试验，三轴压缩试验（优点：结果较精确）。