巖石力學(xué)與工程習(xí)題答案全解

1、1構(gòu)成巖石的主要造巖礦物有正長石、斜長石、石英、黑云母、白云母、角閃石、輝石、橄欖石、方解石、白云石、高嶺石、赤鐵礦。2為什么說基性巖和超基性巖最容易風(fēng)化？答：基性巖石和超基性巖石主要由易風(fēng)化的橄欖石、輝石及基性斜長石組成。所以基性巖石和超基性巖石非常容易風(fēng)化。3、常見巖石的結(jié)構(gòu)連結(jié)類型有那幾種？1.結(jié)晶連結(jié)：巖石中礦物顆粒通過結(jié)晶相互嵌合在一起，如巖漿巖、大部分變質(zhì)巖以及部分沉積巖的結(jié)構(gòu)連結(jié)。2.膠結(jié)連結(jié)：指顆粒與顆粒之間通過膠結(jié)物質(zhì)

2、連結(jié)在一起的連結(jié)。如沉積碎屑巖、部分粘土巖的結(jié)構(gòu)連結(jié)。4何謂巖石中的微結(jié)構(gòu)面，主要指那些，各有什么特點(diǎn)？答：巖石中的微結(jié)構(gòu)面（或缺陷）是指存在于礦物顆粒內(nèi)部或礦物顆粒及礦物集合體之間微小的弱面及空隙。它包括礦物的解理、晶格缺陷、晶粒邊界、粒間空隙、微裂隙等。礦物的解理面：是指礦物晶體或晶粒受力后沿一定結(jié)晶方向分裂成的光滑平面。晶粒邊界：礦物晶體內(nèi)部各粒子都是由各種離子鍵、原子鍵、分子鍵等相連結(jié)。由于礦物晶粒表面電價(jià)不平衡而使礦物表面具有

3、一定的結(jié)合力，但這種結(jié)合力一般比起礦物內(nèi)部的鍵連結(jié)力要小，因此，晶粒邊界就相對軟弱。微裂隙：是指發(fā)育于礦物顆粒內(nèi)部及顆粒之間的多呈閉合狀態(tài)的破裂跡線，也稱顯微裂隙。粒間空隙：多在成巖過程中形成，如結(jié)晶巖中晶粒之間的小空隙，碎屑巖中由于膠結(jié)物未完全充填而留下的空隙。粒間空隙對巖石的透水性和壓縮性有較大的影響。晶格缺陷：有由于晶體外原子入侵結(jié)果產(chǎn)生的化學(xué)上的缺陷，也有由于化學(xué)比例或原子重排列的毛病所產(chǎn)生的物理上的缺陷。它與巖石的塑性變形有關(guān)

4、。5自然界中的巖石按地質(zhì)成因分類，可分為幾大類，各大類有何特點(diǎn)？答：根據(jù)地質(zhì)學(xué)的巖石成因分類可把巖石分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。巖漿巖特點(diǎn)：1）深成巖：常形成較大的入侵體。顆粒均勻，多為粗中粒狀結(jié)構(gòu)，致密堅(jiān)硬，孔隙很小，力學(xué)強(qiáng)度高，透水性較弱，抗水性較強(qiáng)。2）淺成巖：成分與深成巖相似，但產(chǎn)狀和結(jié)構(gòu)都不相同，多為巖床、巖墻和巖脈。均勻性差，與其他巖種相比，它的性能較好。3）噴出巖：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，巖性不均一，連續(xù)性較差，透水性較強(qiáng)，軟弱結(jié)構(gòu)面

5、比較發(fā)育。沉積巖特點(diǎn)：1）火山碎屑巖：具有巖漿和普通沉積巖的雙重特性和過渡關(guān)系，各類火山巖的性質(zhì)差別很大。2）膠結(jié)碎屑巖：是沉積物經(jīng)過膠結(jié)、成巖固結(jié)硬化的巖石。其性質(zhì)取決于膠結(jié)物的成分、膠結(jié)形式和碎屑物成分和特點(diǎn)。3）粘土巖：包括頁巖和泥巖。其性質(zhì)較差。4）化學(xué)巖和生物巖：碳酸鹽類巖石，以石灰石分布最廣。結(jié)構(gòu)致密、堅(jiān)硬、強(qiáng)度較高。變質(zhì)巖特點(diǎn)：是在已有巖石的基礎(chǔ)之上，經(jīng)過變質(zhì)混合作用后形成的。在形成過程中由于其形成的溫度和壓力的不同而具有

6、不同的性質(zhì)，形成了變質(zhì)巖特有的片理、剝理和片麻結(jié)構(gòu)等。據(jù)有明顯的不均勻性和各向異性。變質(zhì)巖特點(diǎn)1）接觸變質(zhì)巖：侵入體周圍形成巖體。巖體透水性強(qiáng)，抗風(fēng)化能力降低。2）動(dòng)力變質(zhì)巖：構(gòu)造作用形成的斷裂帶及附近受到影響的巖石。它的膠結(jié)不好，裂隙、孔隙發(fā)育，強(qiáng)度低，透水性強(qiáng)。3）區(qū)域變質(zhì)巖：這種變質(zhì)巖的分布范圍廣，巖石厚度大，變質(zhì)程度均一。一般塊狀巖石性質(zhì)較好，層狀片狀巖石性質(zhì)較差。6表示巖石物理性質(zhì)的主要指標(biāo)及其表示方式是什么？答：指由巖石固有

7、的物理組成和結(jié)構(gòu)特性所決定的比重、容重、孔隙率、水理性等基本屬性。7、巖石破壞有幾種形式？對各種破壞的原因作出解釋。答：試件在單軸壓縮載荷作用破壞時(shí)，在試件中可產(chǎn)生三種破壞形式:(1)X狀共軛斜面剪切破壞，破壞面上的剪應(yīng)力超過了其剪切強(qiáng)度，導(dǎo)致巖石破壞。(2)單(1)地應(yīng)力影響巖體的承載能力：圍壓越大、承載能力越大。(2)地應(yīng)力影響巖體的變形和破壞機(jī)制。如在低圍壓條件下破壞的巖體，在高圍壓條件下呈現(xiàn)出塑性變形和塑性破壞。(3)地應(yīng)力影響

8、巖體中的應(yīng)力傳播的法則。非連續(xù)介質(zhì)巖體在高圍壓條件下，其力學(xué)性質(zhì)具有連續(xù)介質(zhì)巖體的特征。3巖體結(jié)構(gòu)劃分的主要依據(jù)是結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體4.簡述各類巖體結(jié)構(gòu)主要地質(zhì)特征。答：(1)完整結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征多半是碎裂巖體中的結(jié)構(gòu)面被后生作用愈合而成。后生愈合作用有兩種：其一為壓力愈合，其二為膠結(jié)愈合。(2)塊裂結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征：多組或至少有一組軟弱結(jié)構(gòu)面切割及堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面參與切割成塊狀結(jié)構(gòu)體的高級序巖體結(jié)構(gòu)。其軟弱結(jié)構(gòu)面主要為斷層、層間錯(cuò)動(dòng)也是重要

9、的軟弱結(jié)構(gòu)面之一，參與切割的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面一般延展較長，多數(shù)為錯(cuò)動(dòng)過的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面，(3)板裂結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)特征：主要發(fā)育于經(jīng)過褶皺作用的層狀巖體內(nèi)，受一組軟弱結(jié)構(gòu)面的切割，結(jié)構(gòu)體呈板狀。軟弱結(jié)構(gòu)面主要為層間錯(cuò)動(dòng)面結(jié)構(gòu)體多數(shù)為組合板狀結(jié)構(gòu)體。(4)碎裂結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征：巖體的結(jié)構(gòu)面主要為原生結(jié)構(gòu)面及構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。塊狀碎裂結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體塊度大，大多為1~2米，層狀碎裂結(jié)構(gòu)的塊度小，起塊度與巖層厚度有關(guān)。如圖2.2d。(5)斷續(xù)結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征結(jié)構(gòu)

10、面不連續(xù)，對巖體切割而不斷，個(gè)別地方也有連續(xù)貫通構(gòu)。(6)散體結(jié)構(gòu)巖體的地質(zhì)特征(a)碎屑狀散體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)面:無序分布，結(jié)構(gòu)面中有軟弱的，也有堅(jiān)硬的。結(jié)構(gòu)體主要為角礫(b)糜棱化散體結(jié)構(gòu)巖體：主要指斷層泥而言。5簡述工程巖體的惟一性答：在不同的巖體工程條件下，巖體結(jié)構(gòu)可視為塊裂結(jié)構(gòu)，斷續(xù)結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)。因此，巖體結(jié)構(gòu)是相對的，而在確定的地質(zhì)條件和工程尺寸條件下，工程巖體結(jié)構(gòu)才是唯一確定的。6按結(jié)構(gòu)面成因、結(jié)構(gòu)面通常分為幾種類型？答：.

11、結(jié)構(gòu)面按成因分：原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面：成巖階段所形成的結(jié)構(gòu)面。巖石成因不同又分為沉積結(jié)構(gòu)面、火成結(jié)構(gòu)面和變質(zhì)結(jié)構(gòu)面。構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：巖體在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下形成的結(jié)構(gòu)面。次生結(jié)構(gòu)面：在外力作用下（風(fēng)化、地下水、卸載、爆破等）形成的各種界面。7結(jié)構(gòu)面的級別及其特征。答：根據(jù)結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、規(guī)模大小、組合形式等可以將結(jié)構(gòu)面分為五級.Ⅰ級結(jié)構(gòu)面:對區(qū)域構(gòu)造起控制作用的斷裂帶延伸數(shù)十公里深度可穿一個(gè)構(gòu)造層.Ⅱ級結(jié)構(gòu)面:延伸性強(qiáng)

12、而寬度有限的地質(zhì)界面延伸數(shù)百米。Ⅲ級結(jié)構(gòu)面：局部性的斷裂結(jié)構(gòu)，主要指小斷層，延伸數(shù)十米。Ⅳ級結(jié)構(gòu)面：一般延展性較差，無明顯的寬度的結(jié)構(gòu)面，延伸數(shù)米。Ⅴ級結(jié)構(gòu)面：延伸性甚差的微裂隙、節(jié)理。8描述結(jié)構(gòu)面狀態(tài)的指標(biāo)。答：結(jié)構(gòu)面狀態(tài)的指標(biāo)包括：（1）結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀：對巖體是否會(huì)沿某一結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)起控制作用。（2）結(jié)構(gòu)面形態(tài)：決定結(jié)構(gòu)面抗滑力的大小。結(jié)構(gòu)面起伏越大，抗滑力也越大。（3）結(jié)構(gòu)面的延展尺度：在工程范圍內(nèi)，延展尺度最大的結(jié)構(gòu)面，控制著巖體的強(qiáng)

13、度。（4）結(jié)構(gòu)面的密集程度：以巖體裂隙度K和切割度X表示巖體結(jié)構(gòu)面的密集程度。9結(jié)構(gòu)面的剪切變形、法向變形與巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面粗糙性和法向力有關(guān)。10.結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)的尺寸效應(yīng)體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？答：結(jié)構(gòu)面試塊長度增加，平均峰值摩擦角降低，試塊面積增加，剪切應(yīng)力呈現(xiàn)出減小趨勢。此外，還體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）隨著結(jié)構(gòu)面尺寸的增大，達(dá)到峰值強(qiáng)度時(shí)的位移量增大；（2）試塊尺寸增加，剪切破壞形式由脆性破壞向延伸破壞轉(zhuǎn)化；（3）尺寸增加，峰值剪脹