2023年4月19日发(作者：营盘山隧道)岩石力学
1.岩石与岩体的区别和联系？答：岩石是矿物或岩屑在地质作
用下按一定的规律聚集而形成的自然物体。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
各种永久变美丽的三亚
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。岩体=岩块+结构面。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.简述岩石力学的研究内容和方法？研究内容：①岩石与岩体
的物理力学性质②岩石和岩体的本构关系③工程岩体的应力、
变形和强度理论④岩石室内实验⑤岩体测量和工程稳定监测。
研究方法：采用科学实验、理论分析与工程紧密结合的方法。
3.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电脑版淘宝
）；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）。岩石容重：单位体积的岩石的重量
分为天然容重、饱和容重、干容重。
4简述岩石在单轴压缩条件下的变形、破坏特征并说明原因(论
述)？分为四段：①孔裂隙压密阶段：应力-应变曲线呈上凹形，
其斜率随应力增加而逐渐增大，包含永久变形；原因：试件中
原有微裂隙在压应力作用下逐渐闭合。②弹性变形至微破裂稳
定发展阶段，特征：曲线呈近似直线，有线弹性、塑性变形；
原因：岩石变形到A点，原生裂隙压密过程已完成，之后是岩
石实体的线弹性变形，到B点达到了弹性极限，出现新的微破
裂，并随应力增加而实习自我总结
逐渐发展，当荷载保持不变时微破裂也停
止发展。③非稳定破裂发展阶段，特征：曲线呈下凹状，在C
点之后显示应变软化，岩石将产生不可逆的塑性变形；原因：
在C点之后试件内新的裂隙不断发生，原生裂隙继续扩展，众
多裂隙相互贯穿，岩石成为碎块结构。
4’岩石的强度有哪几种类型；由那几个实验确定其特征值?答：
岩石的强度有：单轴抗压强度（单轴压缩实验）、抗拉强度(直
接拉伸试验法，劈裂试验法，点载荷试验法，抗弯法试验)、抗
剪强度（抗剪断试验）、三轴抗压强度（真三轴加载实验，常规
三轴加载实验）。
5.分析圆柱形岩石做单轴压缩试验时出现圆锥形破坏的主要原
因？试件受压时由于轴向趋于缩短，横向趋于狂张，而试件和
压板间的摩擦约束作用则阻止其扩张，在试件端面部分形成了
一个箍的作用，这一作用随着远离承压板而逐渐减弱，使其表
现为拉应力，在无侧限的条件下，由于侧向的部分岩石可自由
的向外变形、剥离，最终形成圆锥形破坏的形态。
6.分析影响岩块单轴抗压强度的影响因素？答：①承压板的影
响②试件尺寸及形状的影响，包括试件形状、试件尺寸、试件
高径比③加载速率的影响④环境的影响，包括含水量、温度、
层理结构的影响。
7.论述库伦准则的基本思想，并由库伦准则的一般表达式推到
出主应力表达式？答：该准则认为，固体内任一点发生剪切破
坏时，破坏面上的剪应力等于或大于材料本身的抗切强度和作
用于该面上由法向应力引起的摩擦阻力之和，即.
8. 分析库仑、莫尔、格里菲斯强度理论的基本观点并给予评
价？库仑认为：岩石破坏为剪切破坏；岩石抵抗剪切破坏的能
力由两部分组成：内聚力、内摩擦力。
莫尔认为：无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏；
破坏时，剪切面上所需的剪应力不仅与岩石性质有关，而且与
作用在剪切面上的正应力有关。
格里菲斯认为：不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉
伸应力引起岩石破坏。
评价：库仑强度理论是莫尔强度理论的直线形式。莫尔理论较
好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特征，解释了三向等
拉时破坏，三向等压时不破坏现象，但忽视了中间应力的作用。
格式理论推导岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩石的真
实情况，较好证明了岩石在任何应力状态下都是由于拉伸引起
破坏，但对裂隙被压闭合抗剪强度增高解释不够。适用情况：
莫尔理论适用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏；不适用于
拉断破坏。格式理论适用于脆性岩石及材料破坏。
9.什么是刚性试验机？试说梦见被骗了钱
明刚性试验机的工作原理？答：普
通试验机的刚度 大于等于岩石试件的刚度 的试验机称为刚性
试验机，即 。
10.分段说明典型岩石蠕变曲线的加载、卸载特性？答：分为三
个阶段：①瞬态蠕变阶段，加载：首先岩石产生瞬时的弹性应
变，当荷载维持一定的时间后，岩石将产生一部分随时间增大
的应变，此时的应变速率将随时间的增加逐渐减小，曲线呈下
凹形，并向直线状态过渡；卸载：岩石的瞬时弹性应变最先恢
复，之后剩余应变亦能逐渐地恢复。②稳定蠕变阶段，加载：
应变与时间的关系近视地呈直线变化，应变速率为一常数，该
应变率与外荷载的大小和介质的黏度系数有关。卸载：与第一
阶段卸载时的特性一样，弹性后效仍然存在，应变无法全部恢
复。③：非稳态蠕变，加载：岩石的应变速率剧烈增加，整个
曲线呈上凹形，经过短暂的时婚纱背影图片
间后时间将发生破坏。
11.分析影响岩石流变性质的主要因素？答：①岩性，岩石本身
性质是影响其蠕变性质的内在因素。②应力，应力大小不同蠕
变曲线的形状及各阶段的持续时间也不同。③温度、湿度，温
度和湿度对岩石蠕变有较大的影响。
12.说明获取岩石库伦强度指标的试验方法与基本步骤？答：两
种方法：角模压剪试验和三轴压缩试验。
13.表述岩体结构面空间状态的几何参数通常有哪些？各参数
的含义是什么？盗梦特攻队
答：包括结构面的空间方位、连续性、密度、
张开度、形态等。①空间方位：用走向、倾向和倾角表示。②
连续性：反应结构面的贯通程度。③密度：反映结构面发育的
密集程度，常用线密度、间距等指标表示。④张开度：指结构
面两壁面间的垂直距离。⑤形态：常用结构面侧壁的起伏形态
及粗糙度两个指标来描述。
14.什么是岩体扩容？出现的原因？答：所谓扩容，是指岩体在
压、剪应力状态下体积增大的现象。实质是一种岩体体积膨胀
现象，当结构面产生剪切滑移和膨胀性软弱岩体产生变形时，
都可能会出现扩容现象。
15.试论述结构面对岩体强度和变形特性的影响？答：结构面的
存在，使岩体强度与结构面方向和岩体试件的大小有关，通常
称为岩体强度的各向异性和尺寸效应。由于存在结构面，岩体
表现出非均质、非连续和各向异性，所有岩体强度和其他力学
性质与所选择的单元大小有关，这就是通常所说的岩体强度的
“尺寸效应”。
16.什么是岩体的变形模量，与弹性模量有何不同，确定变形模
量的方法有哪些？答：岩体变形模量是反映岩体变形特征的重
要力学参数， 定义为：, 为岩体的变形模量，是曲线的割线
斜率。对结构面不发育、完整性好的岩体，曲线的割线斜率就
近似为弹性模量。方法：通过原位岩体静力法，而原位岩体静
力法又包括承压板法、狭缝法、钻孔变形法、水压洞室法及单
（双）轴压缩试验法等。
17.简述用承压板法确定岩体变形模量的基本原理与操作步
骤？答：试验要点：①选择试验点。②依次装上承压板、千斤
顶、传力柱和变形测量表等。③加载，采用逐级依次循环法加
载。④同时记录下各级循环加载时的位移值，绘制压力—位移
曲线。
18.简述工程围岩分类的目的、意义和一般原则，及通常考虑哪
些因素？答：目的意义：①为岩体工程建设的勘察、设计、施
工和定额编制提供必要的依据和参数。②便于异地试验结果、
施工经验、研究成果交流，合理的进行地下工程设计、施工，
保证地下工程的安全和稳定。③促进现金技术的发展和推广应
用。原则：①有明确的岩体工程背景和使用对象；②分类应尽
可能采用定量参数或者综合指标；③分类的级数应合适，不宜
太多或太少，一般分为五级；④分类方法与步骤应简单明了，
分类参数容易获取，分类中的数字便于记忆应用；⑤根据适用
对象，选择有明确物理意义、对岩体质量和围岩稳定性有显著
影响的分类因素。
19.岩体的完整性系数、岩石质量指标(RQD)?答：将岩体波速
和岩块波速之比的平方定义为岩体的裂隙系数，又称岩体的完
整性系数。岩石质量指标RQD是对岩芯采取率进行修正的结
果，是选用坚固完整的、长度等于或大于10cm的岩芯总长度与
钻孔长度之比，并用百分数表示，即 。RQD是反映岩体完整
性及岩石质量的有效指标。
20.什么是原始地应力？影响原始地应力的大小和方向的主要
因素有哪些？答：岩石的初始应力是指岩体在天然状态下所存
在的内在应力，在地质学中，通常又称地应力。因素：主要是
由岩体的自重和地质构造运动引起的。
21.简述水压致裂法的原理与方法？答：它是用来测定深部岩体
应力的一种方法，它借助于两个可膨胀的橡胶塞，在需要测定
应力的深度上封闭隔离一段钻孔，并用水压方法对被隔离段孔
壁施加压力直至孔壁岩石受拉破裂，最后根据破裂压力、封井
压力以及橡胶塞套上压痕的方位，确定岩体天然主应力的大小
和方位。优点：设备简单、操作方便、测值直观、适应性强。
缺陷：主应力方向不定。
22.试说明应力接触法测试岩体初始应力的基本原理？答：当需
要测定岩体中某点的应力状态时人为的将该处岩体单元和周saturday怎么读
围
的岩体分离，此时岩体单元上所受的拉力将被解除，同时该单
元的几何尺寸也将产生弹性恢复。应用一定的仪器，测定弹性
恢复的应变值或变形值，并且认为岩体是连用心做事
续、均质和各向同
性的弹性体，于是就可以借助弹性理论的解答计算岩体单元所
受的应力状态。
23.简述岩爆的形成条件和基本特征？答：条件：岩爆的产生条
件：①围岩应力条件。②围岩应力重新分布和集中将导致围岩
积累大量弹性变形能，这是诱发岩爆的动力条件。③岩爆通过
何种方式出现取决于围岩的岩性、岩体结构特征、弹性变形能
的积累和释放时间的长短。影响岩爆的因素：①地质构造。②
硐室埋深。
24.现代支护理论的核心是什么？阐述围岩与支护相互作用的
原理？答：核心是将围岩和支护为一体。原理：支护所受的压
力及其变形来自于围岩在自身平衡过程中的变形或因破裂产生
的对支护的作用，因此，围岩形态及其变化状况对支护的作用
有重要影响。另一方面，支护以自己的刚度和强度抑制岩体变
形和破裂进一步发展，而这一过程同一页影响支护本身的受力，
于是围岩和支护形成一种共同体，共同体两方面的耦合作用和
互相影响的情况成为围岩—支护共同作用。
25.什么是新奥法？新奥法施工的基本原则是什么？答：新奥法
是应用岩体力学原理，以维护和利用围岩的自稳能力为基点，
将锚杆和喷射混凝土作为主要支护手段，及时进行支护，以便
控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，形
成了以锚杆、喷射混凝土和隧道围岩三位一体的承载结构，共
同支撑围岩压力。通过对围岩与支护的现场测量，及时反馈围
岩—支护复合体的力学动态及其变形状况，为二次支护提供合
理的架设时机，利用监控测量及时反馈的信息指导隧道和地下
工程的设计与施工。主要原则：①充分利用岩体强度，发挥岩
体的自承能力；②正确运用围岩—支护共同作用原理，恰当利
用岩体蠕变发展规律；③把监测作为必要手段，始终监测支护
位移和压力变化；④强调封底重要性，务必封底；⑤施工、监
测、设计三点结合。
26.最优轴比：在等应力轴比下，硐室周边不出现拉应力，且切
应力无极值，或者说周边应力处处相等，显然，等应力轴比对
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稳定是最有利的，是工程设计所追求的最佳状态，
又可称为最优轴比，满足这种条件的硐室称为和谐硐。
27.简述岩质边坡应力分布特征及其变形形式与破坏？答：特
征：①在边坡形成过程中，由于应力重分布，边坡周围主应力
迹线发生了明显偏转；②由于应力分异的结果，在临空面附近
尤其是坡脚处出现应力集中现象；③由于主应力迹线发生偏转，
坡体内最大剪应力迹线也由原来的直线随之变化为凹向临空面
的弧形曲线；④在临空面附近由于径向应力等于零，所有岩体
近似处于单向应力状态，而内部逐渐过渡为二向或三向应力状
态；⑤坡缘附近，在一定条件下坡面的径向应力和坡顶面的切
向应力可转化为拉应力，形成拉力带。⑥岩体中初始地应力状
态尤其是水平应力大小对边坡岩体中应力分布有很大制约作
用。变形形式：卸荷回弹、长期蠕变。破坏类型：崩塌、滑坡。
28.简述影响边坡稳定性的主要因素？答：（1）边坡岩体中的结
构面，岩体的破坏总是沿着相对阻力较小的面发生，由于软弱
结构面方向岩体抗剪强度最低，所以，软弱结构面就成为了影
响边坡稳定性的控制因素；（2）边坡形态与几何特征的改变，
开挖人工边坡时若切露了控制边坡稳定的主要软弱结构面，会
导致边坡岩体的变形与破坏；（3）边坡岩体力学特性，各种地
质作用会改变边坡岩体力学特性，往往使边坡岩体强度减小，
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降低了边坡岩体稳定性，使边坡变形与破坏；（4）边坡的
作用力，区域构造力的变化、地震、爆破、地下静水压力与动
水压力及施工荷载等，都使边坡直接受力，对边坡岩体的稳定
性影响直接而迅速。
29.岩基的类型：①直接利用岩基；②锚杆基础；③嵌岩桩基础。
岩基的加固：①开挖置换；②设置断层混凝土塞；③锚固；④
灌浆：帷幕灌浆、固结灌浆。
