矿山岩石力学知识要点
1 Rock mechanics and mining engineering
(1)岩石力学定义/definition of rock mechanics ：(P1)
(2)岩石力学固有复杂/inherent complexities in rock mechanics ：(P2-4)rock structure/岩石内部普遍存在岩石结构面，size effect ，tensile strength ，effect of groundwater ，weathering
(3)岩石力学项目实施过程/implementation of a rock mechanics program ：(P7-9)(Fig ．1．3)通常按照下列五个方面依次进行，即Site characterization/，mine model formulation ，design analysis ，rock performance monitoring ，retrospective analysis ，而基于现场实测的反分析结果又进一步指导进行必要的、新的Site characterisation ，mine model formulation 和designanalysis ，改善实施效果。
2 Stress and infinitesimal strain
(1)应力/stress ：(P10)the intensity of internal forces set up in a body under the influence of a set of applied surface forces ．
(2)正应力/normal stress component ：(P11)应力在其作用截面的法线方向的分量。 (3)剪应力/shear stress component ：(P11)应力在其作用截面的切线方向的分量。 (4)体力：分布在物体体积内的力。 (5)面力：分布在物体表面上的力。
(6)内力：物体本身不同部分之间相互作用的力。
(7)正面：外法线沿着坐标轴的正方向的截面。正面上的应力分量与坐标轴方向一致为正，反之为负。
(8)负面：外法线是沿着坐标轴的负方向的截面。负面上的应力分量与坐标轴方向相反为正，反之为负。
(9)应力变换公式/stress transformation equation ：(P 15)
22
2ll lm 2()
()()()x xx y yy z zz x y xy y z yz z x zx x x xx y y yy z z zz x y y x xy y z z y yz z x x z zx
l l l l l l l l l l m l m l m l m l m l m l m l m l m σσσσσσσσσσσσσσ=+++++=++++++++
(9)主平面/principle plane ：(P15)单元体剪应力等于零的截面。 (1 0)主应力/principle stress ：(P15)主平面上的正应力。 (11)三维主应力方程与应力不变量：(P16)
321231222222230
()2()
P P P xx yy zz
xx yy yy zz zz xx xy yz zx xx yy zz xy yz zx xx yz yy zx zz xy I I I I I I σσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσ-+-=?=++??=+++++??=+-++??
σ1,σ2,σ3 in order of decreasing magnitude,and are identified respectively as the major ，intermediate and minor principal stresses/最大主应力、中间主应力和最小主应力．
(12)主应力之间相互正交条件：1212120x x y y z z λλλλλλ++=
(13)静水应力分量与主偏应力分量/hydraulic component and major principle deviator stress ：(P17-18) 1112233,,,3
m m m m I S S S σσσσσσσ==-=-=-
(14)静力平衡方程/differential equations of static equilibrium ：(P19)；
000xy xx xz
yx yy yz
zy zx zz
X x y z Y x y z Z x y z σσσσσσσσσ????+++=?????
?????+++=?????????+
++=??????
(15)平面问题的主应力及其方向计算：(P21)
22
1,211()(),tan 12
4xx xx yy xx yy xy xy
p σσσσσσσσασ-=+±
-+=- (16)应变．位移关系方程：(P27)
,,1,()21,()21,()2y x z x y z y y x x xy z y y z z yz z x x z z zx z u u u
x y z u u u u y x x y u u u u z y y z u u u u x z z x εεεγγγ????===??????????=
+Ω=-???????
?????=+Ω=-??????
?????=+Ω=-??????
(17)体积应变/volumetric strain ：(P27) xx yy zz εεε?=++
(18)变形协调方程/strain compatibility equations ：(P28) 222
22
yy xy xx y x x y
εγε???+=????
(19)虎克定律/Hook ’S law ：(P29)
()()()111111,,,
x x y z y y
z x z z
x y xy xy yz yz xz xz E E E G G G εσμσσεσμσσεσμσσγτγτγτ???=-+??
??
???
=-+????
???
=-+?????===?
(20)岩土力学关于位移、应力、应变正负的规定
(i)沿坐标轴正向作用的力和位移分量为正；(ii)收缩正应变为正；(iii)压缩正应力为正； (iV)若截面内法线相对于坐标的原点向内指，则截面上剪应力方向相对于坐标原点向内为正，反之亦然。
3 Rock strength and deformability
(1)强度(峰值强度)/strength or peak strength ：(P42) (2)残余强度/residual strength ：(P42)
(3)应变软化/strain-softening or strain-weakening behavior ：(P42)指岩石达到峰值强度以后继续变形，其强度随变形量增加而降低/减少的特性。 (4)塑性变形/ductile deformation ：(P42) (5)屈服/yield ：(P42)
(6)有效应力/effective stress ：(P42)
'ij ij ij u σσδ=-
(7)Tangent Yong ’s modulus E t ，average Yong ’s modulus E av ，secant Yong ’s modulus E s ：
(P43-44)
(8)岩石单轴压缩与三轴压缩典型特性：(P42)(P50-51)(Fig 3.2)(Fig 3.11)(Fig 3.12)
岩石单轴压缩特性：从变形的四个阶段理解：弹性变形、塑性变形、(峰值强度以后)应
变软化、残余变形。
岩石三轴压缩特性：与单轴压缩特性，比较不同围压下的强度、变形性能，脆、塑性转变等。
(9)扩容/dilation ：(P51)
(10)Coulomb ’s shear strength criterion ：(P54-55)
312cos (1sin )2cos ,,1sin 421sin c C C φσφπφφ
σβσφφ
++=
=+=
-- (11)Griffith crack theory ：(P5 7) (12)岩石结构面强度：(P64) 13
2(3tan )(1tan )sin 2W W W C ctg σ?σσ?ββ
+?=+
-?
4 Rock mass structure
(1)岩石/rock ：(P75)
(2)岩体/rock mass ：(P75)
(3)岩石结构的主要类型/maj or types of structural feature ：(P75-78)bedding planes, folds, faults, shear zones, dykes, jionts ．
(4)岩石结构面的产状/orientation ：(P78)dip direction/azimuth ，dip (5)结构面的间距/spacing ：(P78) 补充：
(i)结构面的线密度Kd ：指结构面法线方向单位长度上交切结构面的条数(条/m)。
(ii)岩体结构面的平均间距j d 与线密度K d 关系：1j
d
d K =
(iii)取样线上的结构面线密度即为各组节理面线密度之和。
(iV)Priest and Hudson(1976)found that an estimate of RQD could be obtained from disconti- nuity spacing measurements made on core or an exposure using the equation
0.1100(0.11)RQD e λλ-=+
For values of (the mean discontinuity frequency)in the range 6 to 16/m,a good approximation to measured RQD values was found to be given by the linear relation. 3.68110.4RQD =-+
(6)RQD quality designation ：(P79) 100i x RQD L
=∑
(7)结构面的连通性/persistence ：(P80)
(8)结构面的粗糙度/roughness ：(补充)Roughness is a measure of the inherent surface unevenness and waviness of the discontinuity relative to its mean planes ．
(9)结构面的开度/aperture ：(P82) (1 0)结构面的填充性/filling ：(P83)
(11)Bieniawski ’s geomechanics classification ：(P83-84)(补充)
(1 2)岩石与岩体的区别/differences between rock mass and rock element ：(P8 7) In the fabric ：岩石存在微观节理；岩体由岩块与宏观结构面组成。
In mechanical properties ：与岩石比较，岩体smaller elastic modulus, lower peak strength ，lower residual strength ，larger deformation(creep)，larger Poisson ratio ，stronger anis otropy ． 5 Virgin stresses in the rock mass
(1)原岩应力/virgin stresses ：(P96)采掘前原岩内的应力。
(2)原岩/virgin rock/initial rock ：指未受采掘影响的天然岩体。 (3)自重应力/gravity stress ：指由于上覆岩层重力引起的应力。
(4)构造应力/tectonic stress ：指由于地壳构造运动在岩体中形成的应力。
(5)原岩应力分布的一般规律：(P99)三条。
(6)应力释放法测定原岩应力的原理与步骤：(P101)四步 (7)原岩应力现场测试方法分类：(P102)
例1、 已知某砂岩的单轴抗压强度σc =40MPa ，τυ，内摩擦角ψ=45°，(1)试应用库伦剪切强度准则(Coulomb’s shear strength criterion )计算该试件(jacketed specimen)在围压σ3=10MPa 作用下的峰值抗压强度。(2)如果有一结构面斜向穿透上述岩石试件，此结构面的外法线与竖向最大主应力方向的夹角β=30°，结构面的粘聚力C W =0，内摩擦角υW =30°，计算沿结构面滑移的强度，并分析此条件下结构面对岩体强度的影响。 解：（1）由题意得：σc =40MPa, ψ=45°, σ3=0MPa 峰值抗压强度为：1
3
1sin 12401098.281sin 12
c
MPa ?
σσσ
?
++=+=+?
=--
（2）由题意得：β=30°, C W =0, υW =30°
峰值抗压强度为：3
1
3
32(010)
2(tan )
310(1tan )sin 233(13)
3
2w
W
W
c ctg σφσσφββ
+?
+=+
=+
=+∞-?-
?
可知，此结构面对岩体强度没有影响
例2已知矩形板边缘上均匀分布给定的载荷，板厚t=100mm,边AB ＝500mm ，BC ＝400mm; AB 面上作用的正应力合力与CD 面上作用的正应力合力值相等，方向相反，P AB =P CD =200KN; AD 面、BC 面上作用的正应力合力P AD =P BC =320KN ；T AD =T BC =100KN ，求： （1）确定AB 、CD 边上为保持平衡必须的剪力，并画出其作用方向。 （2）最大主应力和最小主应力值。（3）最大主应力轴相对X 轴的方向。
P AB
P AD
T BC
T AD
P CD
P BC
A B D C X
Y
解：（1）如图，已知：AB ＝500mm=0.5m ，BC ＝400mm=0.4m ，厚度t ＝100mm ＝0.1m 。 T AD =T BC =100KN,AD= BC ＝400mm ， 由应力平衡可知：
BC
CD
AB
AB BC CD
T T T S
S
S
=
=
, 0.51001250.4AB AB CD BC
BC
S t T T T kN S t
==?=?=
（2）由题意得3
61001010 2.50.40.1
BC xy
BC T MPa S τ-?==?=? 36320101080.40.1BC xx BC P MPa S σ--?==?=-?,36200101040.50.1
AB yy AB P MPa S σ-?==?=? 22221,3
1184()()(84)() 2.52 6.52222
xx yy xx yy xy MPa σσσσστ---=+±+=-+±+=-± 即：113
164.5,8.5,tan ,arctan55
xx xy
MPa MPa σσσσαατ-==-===
例3：知矩形板边缘上均布着给定的荷载。板厚50mm, 长500mm, 长400mm 。
求：(1) 对于所示的l, m 轴，确定应力分量。 (2) 与x 轴夹角为θ的坐标系，确定作用在该面上的σx 、σy 、τxy 和θ的函数表达式，并分别给出θ=0?、60? 、90?时的值。
解（1）由题意可知AB ＝500mm ，BC ＝400mm ，厚t ＝50mm
3
63
63001010150.40.05
4001010160.50.05
xx yy MPa
MPa
σσ--?=?=??=-?=-? 362501010100.50.05xy MPa τ--?=?=-?。由图可知，311,,222x y y x l m l m ====-
313
11510 1.4018.422222101618.420.4013132
22
2x
y x xy x
x l lm x y xy
y y y lm mm l l l m m m l m στσττστσ????????=????????
????????
??
??
-????
---????
???
?==????---????????-????????
（2）由题意得，
22
22cos sin cos sin sin cos sin cos cos sin 2sin cos 2sin 22cos 2sin 2sin sin 2cos 2xx xy l lm xy yy lm
mm x y x y x y x y στστθ
θθ
θτστσθθθ
θσσσθτθσθτθθσστθθσθτθσθ-????????=????????-????
????-??++-???
?=-??--+????,15100,101616.908.4460,8.4415.90161090,1015l
lm lm
mm l lm lm mm l lm lm
mm σ
τθτσστθτσστθτσ-????=?=????--????--????=?=????-????--????=?=????-????
例4 已知深部净水压力式圆形巷道半径为a ，距圆心为r 处围岩应力2
02202(1)(1)r a r
a r θσσσσ?=-????=+??
，
Y
试画出其曲线。（a为已知数）
831矿山岩石力学考试大纲 一、考试性质 《矿山岩石力学》是采矿工程专业硕士学位研究生入学统一考试的科目之 一。《矿山岩石力学》考试力求反映采矿工程专业硕士学位的特点，科学、公平、准确、规范地测评考生的基本素质和综合能力，以利于选拔具有发展潜力的优秀 人才入学，为国家的经济建设培养具有良好专业基础、职业道德、具有较强分析与解决实际问题能力的高层次、应用型、复合型的采矿工程专业人才。 二、考试要求 主要考查有关岩石与岩体的基本力学性质及其实验研究方法、岩体的质量评价及其分类理论方法、地应力及其测量理论和方法、岩石的流变理论和强度理论、井巷地压、矿山边坡工程设计、稳定性分析评价及加固处理理论和方法。 三、考试内容 1. 岩石物理力学性质 1）岩石的基本构成和地质分类 2）岩石的物理性质 3）岩石的力学性质 4）影响岩石力学性质的主要因素 2. 岩体的力学性质 1）岩体结构基本类型 2）岩体结构面及其充填特征 3）结构面的力学性质 4）岩体强度特性 5）岩体质量及其评价 3. 地应力及测量 1）直接测量法
2）间接测量法 4. 岩石本构关系与强度理论 1）岩石弹性本构关系 2）岩石流变理论 3）岩石强度理论 5. 露天矿边坡 1）影响露天矿边坡稳定性的主要因素和边坡破坏形式2）边坡稳定性分析 3）露天矿边坡治理方法 4）边坡稳定性监测 6．井巷地压 1）巷道围岩应力分布 2）围岩与支架的力学模型 3）变形地压计算 4）平巷散体地压计算 5）竖井地压 6）井巷维护原则 7）支架和锚索支护、喷锚支护 8）稳定性监测 7. 采场地压及其控制 1）空场法地压 2）崩落法地压 3）充填法地压 4）采场地压控制方法
《岩石力学》期末试卷及答案 姓名 学号 成绩 一、 选择题(每题1分，共20分) 1. 已知岩样的容重为γ，天然含水量为0w ，比重为s G ，40C 时水的容重为w γ，则该岩样的饱和容重m γ为（ A ） A. ()()w s s G w G γγ++-011 B. ()()w s s G w G γγ+++011 C. ()()γγ++-s s w G w G 011 D. ()()w s s G w G γγ+--011 2. 岩石中细微裂隙的发生和发展结果引起岩石的（ A ） A ．脆性破坏 B. 塑性破坏 C. 弱面剪切破坏 D. 拉伸破坏 3. 同一种岩石其单轴抗压强度为c R ，单轴抗拉强度t R ，抗剪强度f τ之间一般关系为（ C ） A.f c t R R τ<< B. f t c R R τ<< C. c f t R R <<τ D. t f c R R <<τ 4. 岩石的蠕变是指（ D ） A. 应力不变时，应变也不变； B. 应力变化时，应变不变化； C. 应力变化时，应变呈线性随之变化； D. 应力不变时应变随时间而增长 5. 模量比是指（A ） A ．岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比 B. 岩石的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 C ．岩体的 单轴抗压强度和它的弹性模量之比 D ．岩体的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 6. 对于均质岩体而言，下面岩体的那种应力状态是稳定状态（ A ） A.??σσσσsin 23131<++-cctg B.?? σσσσsin 23131>++-cctg C. ??σσσσsin 23131=++-cctg D.??σσσσsin 23131≤++-cctg 7. 用RMR 法对岩体进行分类时，需要首先确定RMR 的初始值，依据是（ D ） A ．完整岩石的声波速度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 B. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与不支护自稳时间 C. 完整岩石的弹性模量、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 D. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 8. 下面关于岩石变形特性描述正确的是（ B ） A. 弹性就是加载与卸载曲线完全重合，且近似为直线 B. 在单轴实验中表现为脆性的岩石试样在三轴实验中塑性增强 C. 加载速率对应力－应变曲线没有影响 D. 岩基的不均匀沉降是由于组成岩基的不同岩石材料含水量不同导致的 9. 下面关于岩石水理性质描述正确的是（ B ）
简答题汇总 1、工程地质常用的研究方法主要有： A、自然历史分析法；b、数学力学分析法；c、模型模拟试验法；d、工程地质类比法等。 2、岩石力学、土力学与工程地质学有何关系： 岩石力学和土力学与工程地质学有着十分密切的关系，工程地质学中的大量计算问题，实际上就是岩石力学和土力学中所研究课题，因此在广义的工程地质学概念中，甚至将岩石力学、土力学也包含进去，土力学和岩石力学是从力学的观点研究土体和岩体。它们属力学范畴的分支。 3、滑坡有哪些常用治理方法： 抗滑工程（挡墙、抗滑桩、锚杆、锚索、支撑）、排水工程、削坡减荷、防冲护坡、土质改良、防御绕避等。 4、水对岩土体稳定性有何影响： （1）降低岩土体强度性能 （2）静水压力 （3）动水压力 （4）孔隙水压力抵消有效应力 （5）地表水的冲刷、侵蚀作用 （6）地下水引起的地质病害、地基失稳（岩溶塌陷、地震液化、岩土的胀缩、土体盐渍化、黄土湿陷等）。 5、工程地质工作的步骤及内容： （1）收集已有资料 （2）现场工程地质勘察 （3）原位测试 （4）室内实验 （5）计算模拟研究 （6）工程地质制图成果 （7）工程地质报告 6、斜坡形成后，坡体应力分布具有以下的特征： ①无论什么样的天然应力场，斜坡面附近的主应力迹线均明显偏转。表现为愈接近坡面，最大主应力愈与之平行，而最小主应力与之近乎正交，向坡体内逐渐恢复初始状态。 ②由于应力分异结果，在坡面附近产生应力集中带。不同部位应力状态是不同的。在坡脚附近，最大主应力（表现为切向应力）显著增高，而最小主应力（表现为径向应力）显著降低，甚至可能为负值。由于应力差大，于是形成了最大剪应力增高带，最易发生剪切破坏。在坡肩附近，在一定条件下坡面的径向应力和坡顶的切向应力可转化为拉应力（应力值为负值），形成一张力带。当斜坡越陡此范围越大。因此坡肩附近最易拉裂破坏。 ③由于主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线也发生变化。由原来的直线变为凹向坡面的圆弧状。 ④坡面处的径向应力实际为零，所以坡面处于二向应力状态。
矿山岩石力学知识要点 1 Rock mechanics and mining engineering (1)岩石力学定义/definition of rock mechanics ：(P1) (2)岩石力学固有复杂/inherent complexities in rock mechanics ：(P2-4)rock structure/岩石内部普遍存在岩石结构面，size effect ，tensile strength ，effect of groundwater ，weathering (3)岩石力学项目实施过程/implementation of a rock mechanics program ：(P7-9)(Fig ．1．3)通常按照下列五个方面依次进行，即Site characterization/，mine model formulation ，design analysis ，rock performance monitoring ，retrospective analysis ，而基于现场实测的反分析结果又进一步指导进行必要的、新的Site characterisation ，mine model formulation 和designanalysis ，改善实施效果。 2 Stress and infinitesimal strain (1)应力/stress ：(P10)the intensity of internal forces set up in a body under the influence of a set of applied surface forces ． (2)正应力/normal stress component ：(P11)应力在其作用截面的法线方向的分量。 (3)剪应力/shear stress component ：(P11)应力在其作用截面的切线方向的分量。 (4)体力：分布在物体体积内的力。 (5)面力：分布在物体表面上的力。 (6)内力：物体本身不同部分之间相互作用的力。 (7)正面：外法线沿着坐标轴的正方向的截面。正面上的应力分量与坐标轴方向一致为正，反之为负。 (8)负面：外法线是沿着坐标轴的负方向的截面。负面上的应力分量与坐标轴方向相反为正，反之为负。 (9)应力变换公式/stress transformation equation ：(P 15) 22 2ll lm 2() ()()()x xx y yy z zz x y xy y z yz z x zx x x xx y y yy z z zz x y y x xy y z z y yz z x x z zx l l l l l l l l l l m l m l m l m l m l m l m l m l m σσσσσσσσσσσσσσ=+++++=++++++++ (9)主平面/principle plane ：(P15)单元体剪应力等于零的截面。 (1 0)主应力/principle stress ：(P15)主平面上的正应力。 (11)三维主应力方程与应力不变量：(P16) 321231222222230 ()2() P P P xx yy zz xx yy yy zz zz xx xy yz zx xx yy zz xy yz zx xx yz yy zx zz xy I I I I I I σσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσ-+-=?=++??=+++++??=+-++?? σ1,σ2,σ3 in order of decreasing magnitude,and are identified respectively as the major ，intermediate and minor principal stresses/最大主应力、中间主应力和最小主应力． (12)主应力之间相互正交条件：1212120x x y y z z λλλλλλ++= (13)静水应力分量与主偏应力分量/hydraulic component and major principle deviator stress ：(P17-18) 1112233,,,3 m m m m I S S S σσσσσσσ==-=-=- (14)静力平衡方程/differential equations of static equilibrium ：(P19)；
3、简述锚杆支护作用原理及不同种类锚杆的适用条件。 答：岩层和土体的锚因是一种把锚杆埋入地层进行预加应力的技术。锚杆插入预先钻凿的孔眼并固定于其底端，固定后，通常对其施加预应力。锚杆外露于地面的一端用锚头固定，一种情况是锚头直接附着在结构上，以满足结构的稳定。另一种情况是通过梁板、格构或其他部件将锚头施加的应力传递于更为宽广的岩土体表面。岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面自身的稳定。岩土锚固的主要功能是： (1)提供作用于结构物上以承受外荷的抗力，其方问朝着锚杆与岩土体相接触的点。 (2)使被锚固地层产生压应力，或对被通过的地层起加筋作用(非顶应力锚杆)。
(3)加固并增加地层强度，也相应地改善了地层的其他力学性能。 (4)当锚杆通过被锚固结构时．能使结构本身产生预应力。 (5)通过锚杆，使结构与岩石连锁在一起，形成一种共同工作的复合结构，使岩石能更有效地承受拉力和剪力。 锚杆的这些功能是互相补允的。对某一特定的工程而台，也并非每一个功能都发挥作用。 若采用非预应力锚杆，则在岩土体中主要起简单的加筋作用，而且只有当岩土体表层松动变位时，才会发挥其作用。这种锚固方式的效果远不及预应力锚杆。效果最好与应用最广的锚固技术是通过锚固力能使结构与岩层连锁在一起的方法。根据静力分析，可以容易地选择锚固力的大小、方向及其荷载中心。由这些力组成的整个力系作用在结构上，从而能最经济有效地保持结构的稳定。采用这种应用方式的锚固使结构能抵抗转动倾倒、沿底脚的切向位移、沿下卧层临界面上的剪切破坏及由上举力所产生的竖向位移。 岩土的锚杆类型： (1)预应力与非预应力锚杆 对无初始变形的锚杆，要使其发挥全部承载能力则要求锚杆头有较大的位移。为了减少这种位移直至到达结构物所能容许的程度，一般是通过将早期张拉的锚杆固定在结构物、地面厚板或其他构件上，以对锚杆施加预应力，同时也在结构物和地层中产生应力，这就是预应力锚杆。 预应力锚杆除能控制结构物的位移外，还有其它有点： 1安装后能及时提供支护抗力，使岩体处于三轴应力状态。 2控制地层与结构物变形的能力强。 3按一定密度布臵锚杆，施加预应力后能在地层内形成压缩区，有利于地层稳定。 4预加应力后，能明显提高潜在滑移面或岩石软弱结构面的抗剪强度。 5张拉工序能检验锚杆的承载力，质量易保证。 6施工工艺比较复杂。 (2)拉力型与压力型锚杆 显而易见，锚杆受荷后，杆体总是处于受拉状态的。拉力型与压力型锚杆的主要区别是在锚杆受荷后其固定段内的灌浆体分别处于受拉或受压状态。拉力型锚杆的荷载是依赖其固定段杆体与灌浆体接触的界面上的剪应力(粕结应力)由顶端(固定段与自由段交界处)向底端传递的。锚杆工作时，固定段的灌浆体易出现张拉裂缝．防腐件能差。
岩石力学考试试题 1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（A ）。 （A ）岩体中含有大量的不连续面 （B ）岩体中含有水 （C ）岩体为非均质材料 （D ）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（ C ）。 （A ）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系 （B ）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象 （C ）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象 （D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（ C ）。 （A）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（A ）。 （A）岩石的饱和单轴抗压强度 （B）岩石的抗拉强度 （C）岩石的变形模量 （D）岩石的粘结力
5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（ D ）（A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（ A ）（A）原生结构面（B）构造结构面 （C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（ C ） （A）劈理面（B）解理面（C）结构 （D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（ B ） （A）柱状>板状>块状 （B）块状>板状>柱状 （C）块状>柱状>板状 （D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（ A ） （A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体（B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体（C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体（D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于
第一章 1. 现代岩石力学研究的主要应用领域 地下：隧洞、洞室、采场 边坡：开挖边坡、坝肩边坡、库岸边坡 基础：坝基、路基、桥基、建筑物地基 滑坡及地质灾害防治、地质环境保护 地学研究：地壳变形、地震、找矿 岩石切割与破碎研究：掘进、钻探、爆破 2. 岩石、岩体定义，区别 岩石：经过地质作用而天然形成的一种或多种矿物集合体，地壳的绝大部分都是由岩石构成。岩体：在一定地质条件下，含有诸多裂隙、节理、层理、断层等不连续的结构面组成的现场岩石，它是一个复杂的地质体。 3．岩石力学 研究岩石（岩体）在荷载作用下的应力、变形和破坏规律以及工程稳定性问题（如地下洞室稳定、边坡稳定、基础稳定）的技术应用学科。 4．了解Malpasset拱坝失稳与Vajoint库岸滑坡经典案例 马尔帕塞拱坝由于坝基失稳而导致整个拱坝倒毁 瓦依昂水库岩坡由于石灰岩层理强度减弱而发生大规模滑坡运动 第二章 1．物理性质指标 吸水率w a：是指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重力（W w1）与岩石的干重力（W s）之比 饱水率w sa：岩石在高压（一般压力为15Mpa）或真空条件下吸入水的重量（W w2）与岩样干重量（W s）之比。 饱水系数：岩石的吸水率与饱水率之比 冻融系数：指岩石试件经反复冻融后的干抗压强度与冻融前干抗压强度之比，是评价岩石抗风化稳定性的重要指标。 岩石的软化性: 岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，用软化系数（K R）表示。 K R定义为岩石试件的饱和抗压强度R cw与干压强度R c的比值 岩石的渗透性: 水在岩土体孔隙中的流动过程称为渗透。岩土体具有渗透的性质称为岩土体的渗透性。 岩石的崩解性：指岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。 2．岩体结构的类型 岩体结构的类型有整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。补：结构面是指岩体中的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，诸如层面和断裂面等，分为原生结构面、构造结构面和次生结构面。结构面密集度越大，岩体越破碎。 4．岩体结构工程分类方法（岩块） ①先根据岩块的单轴抗压强度R c分级。分为A、B、C、D、E五个等级； ②然后根据模量比E/R c 进行分级。分为H、M、L三个等级。 ③在①、②基础上，进行完整岩块的工程分类，共15个等级。 另外按风化程度分类，岩石分为未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化、残积土； 按坚硬程度分类，又可分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。
2009～2010学年第二学期《岩石力学》期末试卷答案 班级：土木2007-岩土方向 考试科目：《岩石力学》 姓名 学号 成绩 一、 选择题(每题1分，共20分) 1. 已知岩样的容重为γ，天然含水量为0w ，比重为s G ，40C 时水的容重为w γ，则该岩样的饱和容重m γ为（ A ） A. ()()w s s G w G γγ++-011 B. ()()w s s G w G γγ+++011 C. ()()γγ++-s s w G w G 011 D. ()()w s s G w G γγ+--011 2. 岩石中细微裂隙的发生和发展结果引起岩石的（ A ） A ．脆性破坏 B. 塑性破坏 C. 弱面剪切破坏 D. 拉伸破坏 3. 同一种岩石其单轴抗压强度为c R ，单轴抗拉强度t R ，抗剪强度f τ之间一般关系为（ C ） A.f c t R R τ<< B. f t c R R τ<< C. c f t R R <<τ D. t f c R R <<τ 4. 岩石的蠕变是指（ D ） A. 应力不变时，应变也不变； B. 应力变化时，应变不变化； C. 应力变化时，应变呈线性随之变化； D. 应力不变时应变随时间而增长 5. 模量比是指（A ） A ．岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比 B. 岩石的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 C ．岩体的 单轴抗压强度和它的弹性模量之比 D ．岩体的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 6. 对于均质岩体而言，下面岩体的那种应力状态是稳定状态（ A ） A.??σσσσsin 23131<++-cctg B.?? σσσσsin 23131>++-cctg C. ??σσσσsin 23131=++-cctg D.??σσσσsin 23131≤++-cctg 7. 用RMR 法对岩体进行分类时，需要首先确定RMR 的初始值，依据是（ D ） A ．完整岩石的声波速度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 B. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与不支护自稳时间 C. 完整岩石的弹性模量、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 D. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 8. 下面关于岩石变形特性描述正确的是（ B ） A. 弹性就是加载与卸载曲线完全重合，且近似为直线 B. 在单轴实验中表现为脆性的岩石试样在三轴实验中塑性增强 C. 加载速率对应力－应变曲线没有影响 D. 岩基的不均匀沉降是由于组成岩基的不同岩石材料含水量不同导致的
岩石力学 第一章 绪论 1、岩石力学是研究岩石或者岩体在受力的情况下变形、屈服、破坏及破坏后的力学效应。 2、岩石的吸水率的定义。 演示吸水率是指岩石在大气压力下吸收水的质量w m 与岩石固体颗粒质量s m 之比的百分数表示，一 般以a w 表示，即w 0s a s s m w 100%m m m m -==? 第二章 岩石的物理力学性质 1、影响岩石的固有属性的因素主要包括试件尺寸、试件形状、三维尺寸比例、加载速度、湿度等。 2、简述量积法测量岩石容重的适用条件和基本原理。 适用条件：凡能制备成规则试样的岩石均可 基本原理：G/A*H H ：均高；A ：平均断面；G ：重量 3、简述劈裂试验测岩石抗压强度的基本原理。 在试件上下支承面与压力机压板之间加一条垫条，将施加的压力变为线性荷载以使试件内部产生垂直于上下荷载作用方向的拉应力在对径压缩时圆盘中心点的压应力值为拉应力值的3倍而岩石的抗拉强度是抗压强度的1/10，岩石在受压破坏前就被抗拉应力破坏 4、简述蜡封法测量岩石容重的适用条件和基本原理。 适用条件：不能用量积法或水中称量法（非规则岩石试样且遇水易崩解，溶解及干缩湿胀的岩石） 基本原理：阿基米德浮力原理 首先选取有代表性的岩样在105~110℃温度下烘干24小时。取出，系上细线，称岩样重量（g s ）,持线将岩样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，浸没后立即提出，检查岩样周围的蜡膜，若有起泡应用针刺破，再用蜡液补平，冷却后称蜡封岩样的重量（g 1），然后将蜡封岩样浸没于纯水中称其重量（g 2），则岩石的干容重（γd ）为： γd =g s /[（g 1-g 2）/γw -（g 1-g s ）/γn] 式中，γn 为蜡的容重（kN/m 3），.γw 为水的容重（kN/m 3） 附注：1. g 1- g 2即是试块受到的浮力，除以水的密度，（g 1- g 2）/γw 即整个试块体积。 2. （g 1- g s ）/γn 为蜡的体积 第三章 岩石的力学性质 1、岩石的抗压强度随着围压的增大而(增大或减小)? 增大而增大。 2、岩石的变形特性通常用弹性模量、变形模量和泊松比等指标表示。 ①弹性模量：岩石在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值。 ②变形模量：岩石在弹塑性变形阶段内，正应力和对应的总应变的比值。 ③泊松比：岩石在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值。 3、简述如何利用全应力-应变曲线预测岩石的蠕变破坏。 当岩石应力水平小于 H 点的应力值，岩石试件不会发生蠕变。
中国矿业大学2010～2011学年第 2 学期 《矿山岩体力学》试卷（A）卷答案 考试时间：120 分钟考试方式：闭卷 一、名词解释（20分，每题2分） 1、岩体：是由岩块和各种各样的结构面共同组成的综合体。 2、体力：分布在物体整个体积内部各个质点上的力，又称为质量力。 3、结构面：在岩体中存在着各种不同的地质界面，这种地质界面称为结构面。 4、岩石的孔隙度：是岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比，常用百分数表示，故 也称为孔隙率。 5、岩石的软化系数：是指水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之比。 6、岩石强度：岩石在各种荷载作用下破坏时所能承受的最大应力。 7、破坏准则：用以表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系，是在极限状态下 的“应力—应力”关系。 8、岩石的弹性：指卸载后岩石变形能完全恢复的性质。 9、岩石的流变性：指岩石在长期静载荷作用下应力应变随时间加长而变化的性质。 10、地应力：指存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。也称原岩应力、初始应力。 二、单项选择题（30分，每题2分） 1、下列那个不是矿山岩体力学的特点（B ） A）工程支护多为临时结构物 B）只关心岩石在弹性阶段的力学性质 C）工作面不断移动 D）煤岩经常受瓦斯气体作用与影响 2、围压对岩石极限强度（峰值强度）有较大影响，随着围压的增加，岩石的三轴极限强度将（B ）A）减小B）增大C）不变D）不一定增大 3、在岩石的室内单轴压缩试验中，对同一岩石试样所进行的试验中，如其余的条件均相同，则下列试样强度最高的是（ A ） A）圆柱形试件B）六角菱柱形试件 C）四角菱柱形试件D）三角菱柱形试件 4、岩石的破坏形式不取决于下列哪个（C ） A）岩石的性质与结构面性质
20 ～20 学年第学期级专业试题 学号：姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 1、岩石的常用物理指标有哪些？它们与岩石的强度之间大致有什么关系？（5分） 2、现场测定岩体变形指标的试验方法有哪些？（5分） 3、简述水对岩石强度的影响。（5分） 4、影响岩石应力-应变曲线主要因素有哪些？是如何影响的？（5分） 5、什么是岩体初始应力场？岩体内产生应力的原因有哪些？（5分）
20 ～20 学年第学期级专业试题 学号：姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 6、何谓喷锚支护，它与传统的老式支护有何区别？（5分） 二、作图题（5分） 什么是岩石的蠕变？试作图说明岩石流变三阶段的特点： 三、填空题: （0.5/空）(共20分) 1、岩石力学是研究岩石的，是探讨岩石对 。岩石力学研究的主要领域可概括为、、。 研究方法主要有、、、。 2、岩石的破坏形式：、、。 3、影响岩石抗压强度的主要因素一般有：、和、、 、、、、、等。 4、格里菲斯理论把岩石看作为有材料，岩石之所以破坏是由于在 引起细小裂隙的发生发展所致。修正的格里菲斯理论则认为岩石破坏除拉
20 ～20 学年 第 学期 级 专业 试题 应力集中所致外，还可以是 引起裂隙沿裂隙长轴方向发生 。 5、已知材料的弹性模量E 和泊松比μ，用它们来表示G: λ： 、 K: 。 6、在1=o k 的四周等压地应力场rH v h ==σσ作用下，围岩中的径向应力r σ都 岩体中的初始应力；切向应力θσ则 岩体中的初始应力，在洞壁上达最大值 。由理论上可以证明，开挖洞室的影响范围是 。 7、岩压力是由于洞室开挖后岩体 和 而形成的。由于岩体 而对支护或衬砌的压力，称为“变形压力”；将由于岩体 而而对支护或衬砌的压力，称为“松动压力”。 8、按压力拱理论分析，在可形成压力拱的洞室内，压力拱的高度是 ，洞室顶部的最大垂直压力在拱轴线上大小为 ，洞室任何其它点的垂直山岩压力等于 。 四、选择题：（2/题）（共10分） 1、岩石与岩体的关系是（ ）。 （A ）岩石就是岩体 （ ） （B ）岩体是由岩石和结构面组成的 （ ） （C ）岩体代表的范围大于岩石 （ ） （D ）岩石是岩体的主要组成部分 （ ） 2、a.)(42 y xy Rt Rt στ+= （ ） b. )(42 y xy Rc Rt στ+= （ ） c. )(42 x xy Rt Rt στ+= （ ） d. )(42 x xy Rc Rt στ+= （ ） 3、岩质边坡的圆弧滑动破坏，一般发生在（ ）。 （A ）不均匀岩体 （B ）薄层脆性岩体 （C ）厚层泥质岩体 （D ）多层异性岩体 4、计算岩基极限承载力的公式中，承载力系数 主要取决于下列哪一个指标？ （ ） （A ） （B ）C （C ） （D ）E 5、下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？（ ）。 （A ）垂直应力一定大于水平应力； （B ）构造应力以水平应力为主；
1. 简述岩石的强度特性和强度理论，并就岩石的强度理论进行简要评述。 答：岩石作为一种天然工程材料的时候，它具有不均匀性、各向异性、不连续等特点，并且受水力学作用显著。在地表部分，岩石的破坏为脆性破坏，随着赋存深度的增加，其破坏向延性发展。 岩石强度理论是判断岩石试样或岩石工程在什么应力、应变条件下破 坏。当然岩石的破坏与诸多因素有关，如温度、应变率、湿度、应变梯度等。但目前岩石强度理论大多只考虑应力的影响，其他因素影响研究并不深入，故未予考虑。 (1). 剪切强度准则 a. Coulomb-Navier 准则 Coulomb-Navier 准则认为岩石的破坏属于在正应力作用下的剪切破坏， 它不仅与该剪切面上剪应力有关，而且与该面上的正应力有关。岩石并不沿着最大剪切应力作用面产生破坏，而是沿其剪切应力和正应力最不利组合的某一面产生破裂。即： ?στtan +=C 式中?为岩石材料的内摩擦角，σ为正应力，C 为岩石粘聚力。 b. Mohr 破坏准则 根据实验证明：在低围压下最大主应力和最小主应力关系接近于线性关系。但随着围压的增大，与关系明显呈现非线性。为了体现这一特点， 莫尔准则在压剪和三轴破坏实验的基础上确定破坏准则方程，即： ()στf = 此方程可以具体简化为斜直线、双曲线、抛物线、摆线以及双斜直线等 各种曲线形式，具体视实验结果而定。 虽然从形式上看，库仑准则和莫尔准则区别只是在于后者把直线推广到曲线，但莫尔准则把包络线扩大或延伸至拉应力区。 c. 双剪的强度准则 Mohr 强度准则是典型的单剪强度准则，没有考虑第二主应力的作用。我国学者俞茂宏从正交八面体的三个主应力出发，提出了双剪强度理论和适用于岩土介质的广义双剪强度理论，并得到了双剪统一强度理论： () 3211t b b σσσασ=+--α ασσσ++≤1312 ()t b b σασσσ=-++31211 α ασσσ++≥1312 式中α和b 为两个材料常数，是岩石单轴抗拉强度。在主应力空间里，上式代表一个以静水应力轴为中心轴具有不等边十二边形截面的锥体表面。
第一章 绪论 岩石力学 是一门研究岩石在外界因素（如荷载、水流、温度变化等）作用下的 应力、应变、破坏、稳定性及加固的学科。又称岩体力学，是力学的一个分支。 研究目的在于解决水利、土木工程等建设中的岩石工程问题。它是一门新兴的， 与有关学科相互交叉的工程学科，需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、 土力学、土木工程学等知识，并与这些学科相互渗透。应用： 水利水电 道路 建设 采矿工程 等 煤与瓦斯突出预测及处理理论和技术 铁路隧道设计和施工技术 水库诱发地 震的预报问题 地震预报中的岩石力学问题 岩体力学的研究对象： 岩石 由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而 形成的自然物体 岩体力学的发展历程： 20世纪以前萌芽阶段 宋应星《天工开物》 古德恩维地表移动范围 20世纪初到20世纪50年代第二阶段 松散介质学派 卡曼型三轴试验机 三下 开采 20世纪50年代到现在现代阶段 弹塑性理论 流变理论 百花齐放 世界各国成立岩石力学学会 论文的发表 数值模拟方法 矿山岩体力学的特点及其研究范围 采深大 计算精度低 位置受限 不断移动 由于大面积开采还会引起采空区上方大量岩层移动和破坏，研究这些岩层的 运动、破坏和平衡规律及其控制方法，是矿山岩石力学的重要课题，这也是区别 于其他应用性岩石力学学科的重要内容。 矿山岩体力学的研究目的和方法 在安全、经济、高强度、高指标的原则下最大限度地开采地下资源。 矿山岩石力学的研究方法是科学实践和理论分析相结合，二者互相联系，互相 促进。 岩石的物理性质 密度、视密度、孔隙性、碎胀性和压实性、吸水性、透水性、软化性、膨胀性和 崩解性 密度是指单位体积的岩石（包括空隙）的质量 容重是指单位体积的岩石（包括空隙）的重量 通常，岩石的容重愈大则它的 性质就愈好 孔隙度是岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比， 故也称为孔隙率 通常根据岩石的密度和干视密度经计算而求得 碎胀性是岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大的性质 吸水性是指遇水不崩解的岩石在一定的试验条件下(规定的试样尺寸和试验压力) 吸入水分的能力，通常以岩石的自然吸水率和强制吸水率表示。岩石的自然吸水 率是试件在大气压力作用下吸入水分的质量与试件的干质量之比 透水性是岩石能被水透过的性能。达西定律可知Q=KAI 软化系数是指水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之 比 33 2.710kg/m ?
- . -zj 1. 简述岩石的强度特性和强度理论，并就岩石的强度理论进行简要评述。 答：岩石作为一种天然工程材料的时候，它具有不均匀性、各向异性、不 连续等特点，并且受水力学作用显著。在地表部分，岩石的破坏为脆性破 坏，随着赋存深度的增加，其破坏向延性发展。 岩石强度理论是判断岩石试样或岩石工程在什么应力、应变条件下破 坏。当然岩石的破坏与诸多因素有关，如温度、应变率、湿度、应变梯度 等。但目前岩石强度理论大多只考虑应力的影响，其他因素影响研究并不 深入，故未予考虑。 (1). 剪切强度准则 a. Coulomb-Navier 准则 Coulomb-Navier 准则认为岩石的破坏属于在正应力作用下的剪切破 坏，它不仅与该剪切面上剪应力有关，而且与该面上的正应力有关。岩石 并不沿着最大剪切应力作用面产生破坏，而是沿其剪切应力和正应力最不 利组合的某一面产生破裂。即： ?στtan +=C 式中?为岩石材料的摩擦角，σ为正应力，C 为岩石粘聚力。 b. Mohr 破坏准则 根据实验证明：在低围压下最大主应力和最小主应力关系接近于线性 关系。但随着围压的增大，与关系明显呈现非线性。为了体现这一特点，
- . -zj 莫尔准则在压剪和三轴破坏实验的基础上确定破坏准则方程，即： ()στf = 此方程可以具体简化为斜直线、双曲线、抛物线、摆线以及双斜直线等 各种曲线形式，具体视实验结果而定。 虽然从形式上看，库仑准则和莫尔准则区别只是在于后者把直线推广 到曲线，但莫尔准则把包络线扩大或延伸至拉应力区。 c. 双剪的强度准则 Mohr 强度准则是典型的单剪强度准则，没有考虑第二主应力的作用。 我国学者俞茂宏从正交八面体的三个主应力出发，提出了双剪强度理论和 适用于岩土介质的广义双剪强度理论，并得到了双剪统一强度理论： () 3211t b b σσσασ=+--α ασσσ++≤1312 ()t b b σασσσ=-++31211 αασσσ++≥1312 式中α和b 为两个材料常数，是岩石单轴抗拉强度。在主应力空间里， 上式代表一个以静水应力轴为中心轴具有不等边十二边形截面的锥体表 面。 (2). 屈服强度准则 a. Tresca 屈服准则
钱七虎 中国工程院院士、著名防护工程专家 钱七虎[1]，男，1937年10月生，江苏昆山人。中国工程院院士。全国著名的防护工程专家。 1954年参加中国人民解放军。1956年加入中国共产党。1960年哈尔滨军事工程学院(哈工程前身)工程兵工程系毕业后去苏联深造，1965年古比切夫军事工程学院研究生毕业，获副博士学位。回国后历任南京中国人民解放军工程兵工程学院副教授、教授、院长等职。1994年当选为中国工程院院士。并任国务院学位委员会学科评议组成员、中国岩土力学与土木工程学会常务理事。1988年被授予少将军衔。 1990年获全国高校先进科技工作者、国家级有突出贡献的中青年专家等称号。 1993年当选为第八届全国政协委员，是中共十二大代表。 钱七虎一直致力于防护工程及军事系统工程、岩土工程的教学与科研工作。在防护工程的研究中，解决了孔口防护等多项难点的计算与设计问题，率先将运筹学和系统工程方法运用于防护工程领域。以他为主建立了我国第一套《全军工程兵发展趋势动态模型》和我国确定人防工程防护标准的若干模型，开创了我军工程兵工程保障及我国人防工程领域的软科学研究。在完成我国一系列防护工程科技攻关中，成功地研制出柔性帆布工事大挠度大变形的抗爆设计计算方法，解决了地下飞机库大跨度钢和钢筋混凝土防护门有限元理论分析。他带领的课题组设计了我国跨度最大。抗力最高的地下飞机库防护门，主持了世界最大当量的珠海炮台山大爆破等在国际上有影响的工程实践。在防护工程及有关领域里，有7项成果获国家或军队科技进步奖和优秀科技成果奖，l项获全国科学大会重大科技成果奖。 主要专著有《民防学》、《有限单元法在工程结构计算中的应用》和《防护结构计算原理》等4部，著有《核爆炸条件下浅埋结构荷载理论与试验结果的对比研究》等论文40余篇。 何满潮——中国矿业大学教授、博士生导师 何满潮 中国矿业大学教授、博士生导师 何满潮，男，1956年5月出生，院长，教授、博导。1991年10月从中国矿业大学（北京）矿业工程博士后流动站出站。现工作单位为中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院。长期以来，何满潮教授把工程地质学与工程力学相结合，致力于煤矿软岩工程问题的理论研究和工程实践，取得了突出成绩。在软岩巷道工程研究方面，针对软岩强度低、变形能量大、具有复合型变形力学机制的特点，通过研究软岩成份、结构、不连续面等工程地质条件，确定了不同类型软岩的变形力学机制，建立了以转化复合型机制、使软岩能量安全释放为核心的软岩工程力学理论体系，形成了以力学对策设计、过程设计和参数设计为特点的软岩工程设计方法，开发了相应的支护技术。在露天矿软岩边坡工程研究方面，通过改进和完善国际公认的Sarma方法，建立了适用于具有复杂岩体结构和非齐次边界条件的软岩边坡稳态评价的MSarma方法。研究成果在全国31项软岩工程攻关项目中成功应用，推广应用软岩巷道工程量达3.9万米，取得了显著经济效益和社会效益，为我国软岩工程技术进步做出了重要贡献。在地热工程研究方面，从地热岩层工程与水文地质条件入手，综合运用工程地质与水文地质学理论对地热工程进行研究，提出了地上工程与地下工程一体化设计方法，开发了多个地层不同温度热能的综合利用新技术，为发展我国地热洁净能源利用技术做出了重大贡献。成果获国家专利11项，其中发明专利1项；出版著作5部，发表论文118篇，被国内外收录引用531篇次。先后获国家杰出青年基金和教育部跨世纪人才基金，目前担任国家自然科学基金重大项目“深部岩体力学基础研究与应用”首席科学家，是国家级有突出贡献的中青年专家。获奖情况：国家级奖励(2项)：软岩工程岩体力学理论与实践，2001年国家科技进步二等奖；中低焓地热工程建设技术，2003年国家科技进步二等奖。省部级一等奖(4项)：天津市地热资源开发利用集约化技术研究，2002年天津市科技进步一等奖；软岩工程岩体力学理论与实践，2000年教育部科技进步一等奖；软岩巷道支护理论研究及其应用，1998年煤炭部科技进步一等奖；三峡巴东地区巨型软岩滑坡稳定预测预报系统，2004年国家生产安全监督管理局科技进步一等奖。省部级二等奖、三等奖(4项)：广西那龙煤矿二号井软岩巷道支护技术优化研
20～20学年第学期级专业试题 学号：姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 一二三四五六七八九总分 一、简答题：（30分） 1、岩石的常用物理指标有哪些？它们与岩石的强度之间大致有什么关系？（5分） 2、现场测定岩体变形指标的试验方法有哪些？（5分） 3、简述水对岩石强度的影响。（5分） 4、影响岩石应力-应变曲线主要因素有哪些？是如何影响的？（5分） 5、什么是岩体初始应力场？岩体内产生应力的原因有哪些？（5分） 第1页共6 页
20～20学年第学期级专业试题 学号：姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 6、何谓喷锚支护，它与传统的老式支护有何区别？（5分） 二、作图题（5分） 什么是岩石的蠕变？试作图说明岩石流变三阶段的特点： 三、填空题: （0.5/空）(共20分) 1、岩石力学是研究岩石的，是探讨岩石对 。岩石力学研究的主要领域可概括为、、。研究方法主要有、、、。 2、岩石的破坏形式：、、。 3、影响岩石抗压强度的主要因素一般有：、和、、 、、、、、等。 4、格里菲斯理论把岩石看作为有材料，岩石之所以破坏是由于在 引起细小裂隙的发生发展所致。修正的格里菲斯理论则认为岩石破坏除拉 第2页共6 页20～20学年第学期级专业试题
应力集中所致外，还可以是引起裂隙沿裂隙长轴方向发生 。 5、已知材料的弹性模量E 和泊松比μ，用它们来表示G:λ：、 K:。 6、在1=o k 的四周等压地应力场rH v h ==σσ作用下，围岩中的径向应力r σ都岩体中的初始应力；切向应力θσ则岩体中的初始应力，在洞壁上达最大值。由理论上可以证明，开挖洞室的影响范围是。 7、岩压力是由于洞室开挖后岩体和而形成的。由于岩体而对支护或衬砌的压力，称为“变形压力”；将由于岩体而而对支护或衬砌的压力，称为“松动压力”。 8、按压力拱理论分析，在可形成压力拱的洞室内，压力拱的高度是 ，洞室顶部的最大垂直压力在拱轴线上大小为，洞室任何其它点的垂直山岩压力等于。 四、选择题：（2/题）（共10分） 1、岩石与岩体的关系是（ ）。 （A ）岩石就是岩体 （ ）（B ）岩体是由岩石和结构面组成的 （ ） （C ）岩体代表的范围大于岩石 （ ） （D ）岩石是岩体的主要组成部分 （ ） 2、a.)(42 y xy Rt Rt στ+=（ ） b.)(42 y xy Rc Rt στ+=（ ） c.)(42 x xy Rt Rt στ+= （ ） d.)(42 x xy Rc Rt στ+= （ ） 3、岩质边坡的圆弧滑动破坏，一般发生在（ ）。 （A ）不均匀岩体 （B ）薄层脆性岩体 （C ）厚层泥质岩体 （D ）多层异性岩体 4、计算岩基极限承载力的公式中，承载力系数主要取决于下列哪一个指标？ （ ） （A ） （B ）C （C ） （D ）E 5、下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？（ ）。 （A ）垂直应力一定大于水平应力； （B ）构造应力以水平应力为主； （C ）自重应力以压应力为主 ； （D ）自重应力和构造应力分布范围基本一致； 第 3页 共 6 页 20～20学年 第学期 级专业 试题 学号： 姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 五、计算题：（35分）
一、填空题：请在下列空格处填写正确答案（共计20分，每空1分） 1、作用于物体的外力可以分为体力和面力两种类型。 2、为了计算方便和更为精确，岩体力学中对应力和应力分析的规定为以下四条：压缩的正应力取为正、_压缩的正应变取为正_、沿坐标轴正方向作用的力和位移分量为正、若截面内法线相对于坐标原点向内指，则截面上的剪应力相对于坐标原点向内为正，反之亦然。 3、岩石扩容是指岩石破碎以后体积将比整体状态下增大的性质；孔隙性指岩石中孔洞和裂隙的发育程度，常用孔隙率表示。 4、大量实验和观察证明，岩体的破坏现象表现为以下几种形式： X 状共轭鞋面剪切破坏、单斜面剪切破坏、拉伸破坏。 5、根据目前实验研究，把岩石受力后产生变形和破坏的过程分为四个阶段，分别是：孔隙裂隙压密阶段、弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段、非稳定破坏发展阶段、破裂后阶段。 6、岩石质量指标分类法将长度在10cm(包括10cm)以上的岩芯累计长度占总岩芯长度的百分比对岩体进行分类。 7、地壳中的原岩应力场主要分为自重应力和构造应力两种类型。 8、岩石蠕变曲线的三个阶段为初始蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段。 二、概念题：请解释下列名词的含义（共计20分，每题4分） 1、岩石力学:是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的学科。 2、内力:系统内的相互作用力。
3、岩石残余强度：岩石在破坏后所残留的还能抵抗外载荷的能力。 4、岩石的空隙性：岩石中孔隙和裂隙的总称。 5、原岩应力场：天然存在于原岩内部与人为因素无关的应力场。 三、简答题：请简述下列问题（共计30分，每题10分） 1、简述岩体质量评价与分类的发展趋势。（10分） 答：由于组成岩体的岩石性质、组织结构不同，以及岩体中结构面发育情况差异，只是岩体力学性质相当复杂，为了在工程设计施工中能区分出岩体质量的好坏和表现在在稳定性上的差别，需要对岩体作出合理的分类，作为选择工程结构参数、科学管理生产以及评价经济效益的依据之一，这也是岩石力学的基础性工作。 2、岩石常见的破坏形式有哪些？（10分） 答案：1. X状共轭斜面剪切破坏；2. 单斜面剪切破坏。这两种破坏都是由于破坏面上的剪应力超过极限引起的，因而被视为剪切破坏。 3. 拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生拉应力。这是柏松效应的结果。这种类型的破坏就是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的 3、浅部地壳应力分布的一些基本规律有哪些？（10分） 答案： 1 地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数； 2 实测铅垂应力基本等于上覆岩层的重量； 3 地应力中的水平应力普遍大于铅垂应力； 4 平均水平应力与铅垂应力的比值随深度增长而减小；