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井巷工程各章后复习思考题答案

第一章

导学思考题

1.什么是井巷工程？井巷工程的施工方法与基本过程是什么？

答：为采矿或其他目的在地下开掘的井筒、巷道和硐室等工程，总称

为井巷工程。井巷施工是按照设计要求和施工条件，考虑安全规范要求，

采用不同方法、手段和材料开凿井筒、巷道或硐室等空间。井巷施工最基

本的过程，就是把岩石从岩体上破碎下来，形成设计所要求的井筒、巷道

及硐室等空间。接着要采用一定的支护材料和结构，对这些地下空间进行

必要的维护，防止围岩继续破碎和垮落。

2.在井巷开挖与支护中如何利用岩石的强度特性，以达到较好的破岩

与支护效果？

答：在大量岩石强度试验基础上，根据不同的破坏机理、归纳和分析

描述，人们建立了多种强度准则。强度准则对于分析岩石的破裂与稳定具

有重要意义。主要有：（1）静荷载下岩石的强度性质；按外力性质不同，

可将岩石强度分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。（2）动荷载下的岩

石强度性质：（3）非连续岩石的强度特性；（4）莫尔强度理论；（5）格里

菲斯岩石强度理论。

3.为什么要对岩石进行分类？

答：岩石分类的总的目的是，能对岩石这种复杂的材料，给出具有代

表性的、单一的性质参数，以满足科学研究和工程设计与施工的需要。在
井巷工程中，岩石分类表对于解决地下工程支护设计问题，合理地选用施

工方法、施工设备、机具和器材，以及准确地制定生产定额和材料消耗定

额等工作必不可少。

复习思考题

1.什么是岩石、岩块、岩体和围岩？它们的区别与联系是什么？

答：岩石由一种或多种矿物组成，其内部还存在有一定孔隙或其他缺

陷，孔隙含水或气或者同时含水和气。岩块是指从地壳岩层中切取出来的

小块体，主要是指从地壳岩层中切取出来的小块体，主要用于岩石性质的

室内试验研究;岩体是指地下工程周围较大范围的自然地质体，岩体内一般

包括有非连续面;岩石则是不分岩块和岩体的泛称;开挖巷道会对周围岩石

有应力和位移等扰动，这个扰动范围一般为5倍的巷道直径，巷道附近受

扰动的岩石称为围岩。

2.表示岩石物理性质的主要指标有哪些？

答：与井巷工程相关的岩石物理性质主要有相对密度、密度、孔隙性、

水理性及碎胀性等。

3.简述岩石在单轴压缩条件下的变形特点。

答：在外力作用下岩石产生变形的规律，可以用刚性实验机上得到的

岩石的应力——应变关系来说明。如图所示：

Ⅰ—OA段，应力—应变曲线呈凹型，岩石中原有裂隙和孔隙受压后

逐渐闭合，岩石体积被压缩，称为压密闭合阶段。

Ⅱ—AC段，岩石体积继续压缩，应力—应变曲线呈直线型，即曲线的

斜率近似为常数，称为线弹性阶段。
Ⅲ—CD段，应力—应变曲线呈凸型，曲线斜率逐渐减小，岩石内局部

破损逐渐增大而导致岩石达到强度极限D点，称为变形屈服阶段。此阶段

岩石内开始发展破裂，因此也称破裂发展阶段，可以看到岩石体积开始转

为膨胀趋势。如果在CD段卸载，会出现塑性滞环，变形不能完全恢复。Ⅳ

—D后段，此阶段为应力—应变曲线的软化阶段。达到D点时岩石发生破

坏，体积快速增长，岩石抵抗荷载能力很快下降，最后达到并保持一定的

强度。此阶段最后保持的强度称为残余强度，这说明岩石在达到极限强度

以后，仍然存在着承载能力。

4．在单轴、二轴和三轴压缩条件下，岩石的力学性质会发生哪些变

化？

答：按外力性质不同，可将岩石强度分为抗压强度、抗拉强度和抗剪

强度等。在不同受力状态下，岩石的极限强度相差悬殊。实验表明，岩石

在不同应力状态下的强度值一般符合以下规律:三向等压抗压强度>三

向不等压抗压强度>双向抗压强度>单向抗压强度>单向抗剪强度

>单向抗弯强度>单向抗拉强度。

5．在动荷载下，岩石的力学性质有哪些变化？

答：岩石在动荷载作用下的强度与加载速度有关。冲击荷载强度大于

静荷载强度。巷道开挖破岩时，岩石承受的外力都不是静载荷，而是一种

动载荷，它是时间的函数。岩石在动荷载作用下，无论是抗压强度还是抗

拉强度都比静荷载作用下要大。值得注意的是，在分析岩石稳定性时，一

般用岩石的静荷载强度;在分析开挖问题时，一般用岩石的动荷载强度。

6．非连续面对于岩石的强度有什么影响？
答：当岩石内存在非连续面时，岩石的强度将受到加载方向与非连续

面相互关系的影响，当岩石的非连续面与加载方向成30°时，岩石强度

最低;而非连续面与加载方向正交或平行时得到的强度最高。所以，层理或

节理发育的岩石，支护和破岩难度会有很大不同。

7．如何得到岩石的坚固性系数f，什么是RQD分级法？

答：岩石在各种外载作用下，其破坏的难易程度相似或趋于一致，因

此建议用“坚固性系数”作为