巖石力學與工程習題答案

1、1構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化？答：基性巖石和超基性巖石主要由易風化的橄欖石、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化。3、常見巖石的結構連結類型有那幾種？1.結晶連結：巖石中礦物顆粒通過結晶相互嵌合在一起，如巖漿巖、大部分變質巖以及部分沉積巖的結構連結。2.膠結連結：指顆粒與顆粒之間通過膠結物質

2、連結在一起的連結。如沉積碎屑巖、部分粘土巖的結構連結。4何謂巖石中的微結構面，主要指那些，各有什么特點？答：巖石中的微結構面（或缺陷）是指存在于礦物顆粒內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晶方向分裂成的光滑平面。晶粒邊界：礦物晶體內部各粒子都是由各種離子鍵、原子鍵、分子鍵等相連結。由于礦物晶粒表面電價不平衡而使礦物表面具有

3、一定的結合力，但這種結合力一般比起礦物內部的鍵連結力要小，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，如結晶巖中晶粒之間的小空隙，碎屑巖中由于膠結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果產生的化學上的缺陷，也有由于化學比例或原子重排列的毛病所產生的物理上的缺陷。它與巖石的塑性變形有關

4、。5自然界中的巖石按地質成因分類，可分為幾大類，各大類有何特點？答：根據地質學的巖石成因分類可把巖石分為巖漿巖、沉積巖和變質巖。巖漿巖特點：1）深成巖：常形成較大的入侵體。顆粒均勻，多為粗中粒狀結構，致密堅硬，孔隙很小，力學強度高，透水性較弱，抗水性較強。2）淺成巖：成分與深成巖相似，但產狀和結構都不相同，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：結構較復雜，巖性不均一，連續(xù)性較差，透水性較強，軟弱結構面

5、比較發(fā)育。沉積巖特點：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系，各類火山巖的性質差別很大。2）膠結碎屑巖：是沉積物經過膠結、成巖固結硬化的巖石。其性質取決于膠結物的成分、膠結形式和碎屑物成分和特點。3）粘土巖：包括頁巖和泥巖。其性質較差。4）化學巖和生物巖：碳酸鹽類巖石，以石灰石分布最廣。結構致密、堅硬、強度較高。變質巖特點：是在已有巖石的基礎之上，經過變質混合作用后形成的。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，形成了變質巖特有的片理、剝理和片麻結構等。據有明顯的不均勻性和各向異性。變質巖特點1）接觸變質巖：侵入體周圍形成巖體。巖體透水性強，抗風化能力降低。2）動力變質巖：構造作用形成的斷裂帶及附近受到影響的巖石。它的膠結不好，裂隙、孔隙發(fā)育，強度低，透水性強。3）區(qū)域變質巖：這種變質巖的分布范圍廣，巖石厚度大，變質程度均一。一般塊狀巖石性質較好，層狀片狀巖石性質較差。6表示巖石物理性質的主要指標及其表示方式是什么？答：指由巖石固有

7、的物理組成和結構特性所決定的比重、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，在試件中可產生三種破壞形式:(1)X狀共軛斜面剪切破壞，破壞面上的剪應力超過了其剪切強度，導致巖石破壞。(2)單(1)地應力影響巖體的承載能力：圍壓越大、承載能力越大。(2)地應力影響巖體的變形和破壞機制。如在低圍壓條件下破壞的巖體，在高圍壓條件下呈現出塑性變形和塑性破壞。(3)地應力影響

8、巖體中的應力傳播的法則。非連續(xù)介質巖體在高圍壓條件下，其力學性質具有連續(xù)介質巖體的特征。3巖體結構劃分的主要依據是結構面和結構體4.簡述各類巖體結構主要地質特征。答：(1)完整結構巖體的地質特征多半是碎裂巖體中的結構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，其二為膠結愈合。(2)塊裂結構巖體的地質特征：多組或至少有一組軟弱結構面切割及堅硬結構面參與切割成塊狀結構體的高級序巖體結構。其軟弱結構面主要為斷層、層間錯動也是重要

9、的軟弱結構面之一，參與切割的堅硬結構面一般延展較長，多數為錯動過的堅硬結構面，(3)板裂結構體的地質特征：主要發(fā)育于經過褶皺作用的層狀巖體內，受一組軟弱結構面的切割，結構體呈板狀。軟弱結構面主要為層間錯動面結構體多數為組合板狀結構體。(4)碎裂結構巖體的地質特征：巖體的結構面主要為原生結構面及構造結構面。塊狀碎裂結構的結構體塊度大，大多為1~2米，層狀碎裂結構的塊度小，起塊度與巖層厚度有關。如圖2.2d。(5)斷續(xù)結構巖體的地質特征結構

10、面不連續(xù)，對巖體切割而不斷，個別地方也有連續(xù)貫通構。(6)散體結構巖體的地質特征(a)碎屑狀散體結構巖體結構面:無序分布，結構面中有軟弱的，也有堅硬的。結構體主要為角礫(b)糜棱化散體結構巖體：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，巖體結構可視為塊裂結構，斷續(xù)結構和碎裂結構。因此，巖體結構是相對的，而在確定的地質條件和工程尺寸條件下，工程巖體結構才是唯一確定的。6按結構面成因、結構面通常分為幾種類型？答：.

11、結構面按成因分：原生結構面、構造結構面、次生結構面原生結構面：成巖階段所形成的結構面。巖石成因不同又分為沉積結構面、火成結構面和變質結構面。構造結構面：巖體在構造運動作用下形成的結構面。次生結構面：在外力作用下（風化、地下水、卸載、爆破等）形成的各種界面。7結構面的級別及其特征。答：根據結構面的發(fā)育程度、規(guī)模大小、組合形式等可以將結構面分為五級.Ⅰ級結構面:對區(qū)域構造起控制作用的斷裂帶延伸數十公里深度可穿一個構造層.Ⅱ級結構面:延伸性強

12、而寬度有限的地質界面延伸數百米。Ⅲ級結構面：局部性的斷裂結構，主要指小斷層，延伸數十米。Ⅳ級結構面：一般延展性較差，無明顯的寬度的結構面，延伸數米。Ⅴ級結構面：延伸性甚差的微裂隙、節(jié)理。8描述結構面狀態(tài)的指標。答：結構面狀態(tài)的指標包括：（1）結構面產狀：對巖體是否會沿某一結構面滑動起控制作用。（2）結構面形態(tài)：決定結構面抗滑力的大小。結構面起伏越大，抗滑力也越大。（3）結構面的延展尺度：在工程范圍內，延展尺度最大的結構面，控制著巖體的強

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