岩石力学与工程课后习题与思考解答

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1、岩石力学与工程【科学出版社蔡美峰主编】习题与思考题及解答第一章岩石物理力学性质1.构成岩石的主要造岩矿物有哪些？答：岩石中主要造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、磁铁矿等。2.为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？答：基性和超基性岩石主要是由易风化的橄榄石、辉石及斜长石组成，所以非常容易风化。3.常见岩石的结构连接类型有哪几种？各有什么特点？答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连接和胶结连接。结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。这类连接使晶体颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，抗风化能力强；胶结连接指岩石矿物颗粒

2、与颗粒之间通过胶结物连接在一起，这种连接的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。4.何谓岩石中的微结构面，主要指哪些，各有什么特点？答：岩石中的微结构面（或称缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合之间微小的若面及空隙。包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。矿物解理面指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶防线分裂成光滑平面，解理面往往平行于矿物晶体面网间距较大的面网。晶粒边界：由于矿物晶粒表面电价不平衡而引起矿物表面的结合力，该结合力源小于矿物晶粒内部分子、原子、离子键之间的作用力，因此相对较弱，从而造成矿物晶粒边界相对软弱。微裂隙：指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的

3、多呈闭合状态的破裂痕迹线。具有方向性。粒间空隙：多在成岩过程中形成晶粒之间、胶结物之间微小的空隙。5.自然界中的岩石按地质成因分类，可以分为几大类，各大类有何特点？答：按地质成因分类，自然界中岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。岩浆岩按照岩浆冷凝成岩的地质环境不同又可分为深成岩、浅成岩和喷出岩。其中深成岩常形成巨大的侵入体，有巨型岩体，大的如岩盘、岩基，其形成环境都处在高温高压之下，形成过程中由于岩浆有充分的分异作用，常常形成基性岩、超基性岩、中性岩及酸性、碱性岩等，其岩性较均一，变化较小，岩体结构呈典型的块状结构，结构多为六面体和八面体，岩体颗粒均匀，多为粗-中粒结构，致密坚硬，空

4、隙少，力学强度高，透水性弱，抗水性强；浅成岩成分与相应的深成岩相似，其产状多为岩床、岩墙、岩脉等小侵入体，岩体均一性差，岩体结构常呈镶嵌式结构，岩石常呈斑状结构和均粒-中细粒结构，细粒岩石强度比深成岩高，抗风化能力强，斑状结构则差一些；喷出岩有喷发及溢流之别，其结构比较复杂，岩性不一，各向异性显著，岩体连续性差，透水性强，软弱结构面发育。沉积岩是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物质，在原地或被外力搬运，在适当条件下沉积下来，经胶结和成岩作用而形成的。其矿物成分主要是粘土矿物、碳酸盐和残余的石英长石等，具层理构造，岩性一般具有明显的各向异性，按形成条件和结构特点，沉积岩可分为：火山碎屑岩、胶

5、结碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩等。变质岩是在已有岩石的基础上，经过变质混合作用形成的。因其形成的温度、压强等变质因素复杂，其力学性质差别很大，不能一概而论。6.表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？答：见下表所示：物理性质符号物理意义计算公式容重γ岩石单位体积（包括岩石内空隙体积）的重量γ=W/V《岩石力学与工程》科学出版社2002年第一版蔡美峰主编Z.N.Lee解答整理第39页岩石力学与工程【科学出版社蔡美峰主编】习题与思考题及解答比重Gs岩石固体部分的重量和4℃时同体积纯水重量的比值Gs=Ws/(Vs·γω）空隙性总空隙率n岩石空隙的体积与岩石总体积的比值n=Vρ/V×

6、100%总开空隙率no岩石开型空隙的体积与岩石总体积的比值no=Vρ，o/V*100%大开空隙率nb岩石大开型空隙的体积与岩石总体积的比值nb=Vρ，b/V×100%小开空隙率ns岩石小开型空隙的体积与岩石总体积的比值ns=Vρ，s/V×100%闭空隙率nc岩石闭型空隙的体积与岩石总体积的比值nc=Vρ，c/V×100%水理性天然含水率ω天然状态下岩石中水的质量与岩石烘干质量的比值ω=mω/mrd吸水率ωa岩石在常温条件下吸入水分的质量与其烘干质量的比值ωa=(m0-mdr)/mdr×100%饱和吸水率ωsa岩石在强制条件下（高压、真空煮沸）下，岩石吸入水的质量与岩样烘干质量的比值,亦称

7、饱水率wsa=(msa-mdr)/mdr×100%饱水系数kω岩石吸水率与饱水率的比值kω=ωa/ωsa×100%透水性　岩石能被水透过的性能，用渗透系数衡量　软化性ηc岩石浸水后软化的性能，用软化系数衡量(饱水岩样抗压强度与烘干岩样抗压强度比值）ηc=σcω/σc抗冻性cf岩石抵抗冻融破坏的性能，用抗冻系数衡量（岩样在±25℃的温度区间内，反复降温、冻结、升温、溶解，其岩样抗压强度下降值与冻融前抗压强度比值）cf=(σc-σcf)