答：岩体结构单元有结构面和结构体两种基本要素。因此，岩体结构分类主要依据结构面及结构体的类型 进行分类。
4． 简述各类岩体结构主要地质特征。 答：(1)完整结构岩体的地质特征
多半是碎裂岩体中的结构面被后生作用愈合而成。
后生愈合作用有两种：其一为压力愈合， 其二为胶结愈合。如图2-2a (2)块裂结构岩体的地质特征：
多组或至少有一组软弱结构面切割及坚硬结构面参与切割成块状结构体的高级序岩体结构。其软弱结 构面主要为断层、层间错动也是重要的软弱结构面之一，参与切割的坚硬结构面一般延展较长，多数 为错动过的坚硬结构面，如图2-2b。 (3)板裂结构体的地质特征：
主要发育于经过褶皱作用的层状岩体内，受一组软弱结构面的切割，结构体呈板状。软弱结构面主要 为层间错动面结构体多数为组合板状结构体。如图。 (4)碎裂结构岩体的地质特征：
岩体的结构面主要为原生结构面及构造结构面。块状碎裂结构的结构体块度大，大多为1~2米，层状 碎裂结构的块度小，起块度与岩层厚度有关。如图。 (5)断续结构岩体的地质特征
结构面不连续，对岩体切割而不断，个别地方也有连续贯通结构。 (6)散体结构岩体的地质特征 (a)碎屑状散体结构岩体
结构面:无序分布，结构面中有软弱的，也有坚硬的。 结构体主要为角砾，如图。
(b)糜棱化散体结构岩体：主要指断层泥而言。
5． 简述工程岩体的惟一性
答：在不同的岩体工程条件下，岩体结构可视为块裂结构，断续结构和碎裂结构。因此，岩体结构是相对 的，而在确定的地质条件和工程尺寸条件下，工程岩体结构才是唯一确定的。 6． 按结构面成因、结构面通常分为几种类型？
答：.结构面按成因分：原生结构面、构造结构面、次生结构面
原生结构面：成岩阶段所形成的结构面。岩石成因不同又分为沉积结构面、火成结构面和变质结构面。 构造结构面：岩体在构造运动作用下形成的结构面。
此生结构面：在外力作用下（风化、地下水、卸载、爆破等）形成的各种界面。 7． 结构面的级别及其特征。
答：根据结构面的发育程度、规模大小、组合形式等可以将结构面分为五级. Ⅰ级结构面: 对区域构造起控制作用的断裂带,延伸数十公里,深度可穿一个构造层. Ⅱ级结构面: 延伸性强而宽度有限的地质界面,延伸数百米。 Ⅲ级结构面：局部性的断裂结构，主要指小断层，延伸数十米。 Ⅳ级结构面：一般延展性较差，无明显的宽度的结构面，延伸数米。 Ⅴ级结构面：延伸性甚差的微裂隙、节理。
8． 描述结构面状态的指标。
答：结构面状态的指标包括：
（1） 结构面产状：对岩体是否会沿某一结构面滑动起控制作用。
（2） 结构面形态：决定结构面抗滑力的大小。结构面起伏越大，抗滑力也越大。
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（3） 结构面的延展尺度：在工程范围内，延展尺度最大的结构面，控制着岩体的强度。 （4） 结构面的密集程度：以岩体裂隙度K 和切割度X 表示岩体结构面的密集程度。 岩体裂隙度K：指沿取样线方 向单位长度上的节理数量。 切割度X是指岩体被节理割裂分离的程度。
9． 结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？
答：结构面的剪切变形、法向变形与岩石强度、结构面粗糙性和法向力有关。 10.结构面力学性质的尺寸效应体现在哪几个方面？
答：结构面试块长度增加，平均峰值摩擦角降低，试块面积增加，剪切应力呈现出减小趋势。此外，还体 现在以下几个方面：（1）随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度时的位移量增大；（2）试块尺寸增加， 剪 切破坏形式由脆性破坏向延伸破坏转化；（3）尺寸增加，峰值剪胀角减小，结构面粗糙度减小，尺寸效应 也减小。
11. 岩体在多次循环荷载作用下岩体变形有什么特征？
答： 岩体在加载过程中，应力应变曲线呈上凹型，中途卸载回弹变形有滞后现象，并出现不可恢复的残余 变形，不论每一级加载与卸载循环曲线都是开环型。岩体在循环荷载作用下，而卸载时荷载又不降至零时， 相应的变形过程将出像闭环型式。
12.具有单结构面的岩体其强度如何确定？
答：具有单结构面的岩体强度为结构面强度与岩体强度二者之间的最低值。 结构面强度为：
??????????????
(1 ) sin 2 2 ( ) 3 1 3 ??????????????tg ctg C tg
j j j
岩体强度为：
????????????
1 sin 2 cos 1 sin 1 sin
??????????????C
1 3
13.多结构面岩体的破坏形式如何分析？
答：当岩体内有多组结构面时，则岩体强度受加载方向与多个结构面的控制，根据每组结构面与加载方向 夹角，分别求出各结构面单独存在时，在最大主应力σ 作用下的岩体强度，然后，取出各组结构面单独存 在时岩体强度的最小值为多结构面的岩体强度值。 14.简述Hoek-Brown 岩体强度估算方法。
答：Hoek-Brown 根据多次实验得出其岩体的抗压强度与抗拉强度的经验方程为：
2 1 3 c 3 c
???????m??????s??
σ ——岩体的三轴抗压强度； σ ——作用在岩体上的最小主应力； σ ——岩石的单轴抗压强度；
m,s——与岩体性质及结构面有关的系数； 当σ = 0 时，得出岩体的单轴抗压强度σ σ = s σ
当岩体为完整岩石，即s = 1 ； 则σ =σ 对于裂隙岩体，s<1；所以，σ <σ 岩体的单轴抗拉强度: σ = ( 4 )
2
1 2 m m s c ??????
σ = K×σ
15.岩体中水渗流与土体中水渗流有什么区别？
答：岩体的水力学性质指岩体的渗透性能及在渗流作用下所表现的力学性质。 (1)岩体与土体渗流的区别: 土体的渗流以孔隙为主。
特点：(a)土体渗透性大小取决于岩性，土体中颗粒愈细，渗透性愈差；
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(b)土体可看作多孔连续介质；
(c)土体的渗透性一般具有均质（或非均质）各向同性（黄土为各向异性）； (d)土体渗流符合达西渗流定律。 岩体的渗流以裂隙为主。
特点：(a)岩体渗流大小取决于岩体中结构面的性质及岩块的性质； (b)岩体渗流以裂隙导水，微裂隙和孔隙储水为其特征； (c)岩体裂隙网络渗流具有定向性；
(d)岩体一般看作非连续介质（对于密集裂隙可看作等效连续介质）； (e)岩体的渗流具有高度的非均质性和各向异性；
(f)一般岩体中的渗流符合达西定律（岩溶管道流一般为紊流，不符合达西定律）； (g)岩体渗流受应力场影响明显；
(h)复杂裂隙系统中的渗流，在裂隙交叉处，具有“偏流效应”，即裂隙水流经大小不同裂隙交叉 时，水流偏向宽大裂隙一侧流动。
16. 地下水对岩体的物理、化学作用体现在哪几个方面？ 答：地下水对岩体的影响分为：物理的、化学的和力学的影响。 (1)岩体的物理作用：
(a)润滑作用：在裂隙面上，水使裂隙面之间的摩擦系数减小。
(b)软化和泥化作用：结构面内某些物质与水结合后变软并成泥，减小了结构面之间的粘聚力和摩擦力。 (c)结合水的强化作用：在非饱和状态下，岩体含水能增强岩体颗粒之间的联系，从而增加岩体的强度。 (2)对岩体的化学作用：
(a)离子交换作用：富含C、M离子的地下水在流经富含N离子的岩土时，C、M离子置换岩土中的N离子， 一方面，由水中N离子富集使天然地下水软化，另一方面，岩土中的C、M离子增加了孔隙度和渗透性能。 (b)溶解作用和溶蚀作用：大气降雨中的酸性物质在地下水中对岩石中的石灰岩、白云岩、石膏等产生溶蚀 作用，使岩体产生裂隙和溶洞，增加了岩体的渗透性能。
(c)水化作用：水渗透到岩体的矿物结晶格架中，使岩体的结构发生微观及宏观的改变，减小了岩体的内聚 力，膨胀岩体与水结合，使起岩体内部产生膨胀力。
(d)水解作用：当岩土体中的阳离子与水作用，使地下水中的H（M +HO=MOH+H）浓度增加，水的酸度增
加，当岩土体中的阴离子与水作用，使地下水中的OH浓度增加，水的碱度增加。水解作用一方面改变地 下水的PH 值，另一方面，也使岩土体物质发生改变，从而影响岩土体的力学性质。
(e)氧化还原作用：岩土体与氧气作用发生氧化反应，岩土体的矿物组成发生改变，地下水的化学组成也发 生改变（如硫化铁氧化后生成氧化铁和硫酸），从而影响岩土体的力学性质。 17.叙述地下水对岩土体的力学作用。
答：对岩土体产生的力学作用：主要通过空隙静水压力和空隙动水压力作用对岩土的力学性质施加影响。 前者减小岩土体的有效应力而降低岩土体的强度，在裂隙岩土体中的空隙静水压力可使裂隙产生扩容变形； 后者对岩土体产生切向的推力以降低岩土体的抗剪强度。 18.岩体质量分类有和意义？
答：为了在工程设计与施工中能区分岩体质量的好坏和表现在稳定性上的差别，需要对岩体做出合理分类， 作为选择工程结构参数、科学管理生产以及评价经济效益的依据之一，也是岩石力学与工程应用方面的基 础性工作。
分类法和Q 分类法各考虑的是岩体的哪些因素？
答: 岩体地质力学分类是由岩体强度、RQD 值、节理间距、单位长度的节理条数及地下水５种指标分别记分，
然后累加各项指标的记分，得出该岩体的总分来评价该岩体的质量。 CSIR=A+B+C+D+E＋F
A——岩体强度（最高分15 分）； B——RQD 值（最高分20 分）； C——节理间距（最高分20 分）
D——单位长度的节理条数（最高分30 分） E——地下水条件（最高分15 分）。
F——节理方向修正分（最低－60，见表2-17b） 巴顿岩体质量（Q）分类
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由 Barton 等人提出的分类方法： Q＝
SRF J J J J
RQD w
a r n
????
考虑因素: RQD——岩石质量指标；J——节理组数；J——节理粗糙系数；J——节理蚀变系数； J——节理水折减系数；SRF——应力折减系数。 第三章 地应力及测量习题和思考题 1． 简述地应力测量的重要性。 答：地应力测量的重要性：
(1)应力测量为各种岩体工程进行科学合理的开挖设计和施工提供依据；
(2)地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出 的研究以及地球动力学的研究也有重要的意义。
2． 地应力是如何形成的？控制某一工程区域地应力状态的主要因素是什 么？
答：地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初应力、绝对应力或原岩应力。地应力 主要与地球的各种动力运动过程有关，包括板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋 转、岩浆入侵和地壳非均匀扩容等。控制某一工程区域地应力状态的主要因素是构造应力场和重力应力场。 1）、大陆板块边界受压引起的应力场。2）、地幔热对流引起的应力场。3）、由地心引力引起的应力场。4）、 岩浆入侵引起的应力场。5）、地温梯度引起的应力场。6）、地表剥蚀产生的应力场。
3． 简述地壳浅部地应力分布的基本规律。
答：地应力分布的一些基本规律：
(1)地应力是一个相对稳定的应力场，它是时间和空间的函数； (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的增加而减小， σ =(σ +σ )/2
100/H + <=σ /σ <=1500/H +
(5)最大水平应力与最小水平应力也随深度呈线形增长关系； σ = +·H (Mpa) σ = +·H (Mpa)
(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。
岩石力学习题+思考题答案
