岩体力学习题
1、何谓岩体力学? 谈谈你对岩体力学的认识和看法。
答：岩体力学（rock mass mechanics）是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。
岩体力学的应用范围涉及广泛，如水利水电工程、采矿工程、道路交通工程、国防工程、海洋工程、核电站等。岩体力学的发展与人类工程实践分不开，而今，由于矿产资源勘探开采、能源开发及地球动力学研究等的需要，工程规模越来越大，涉及的岩体力学问题越来越复杂，这对岩体力学提出了更高的要求。
2、何谓岩块、岩体? 试比较岩块与岩体,岩体与土有何异同点?
答：岩块（rock 或rock block）指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。
岩体（rockmass）指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体，是岩体类型研究的对象。
岩块与岩体的异同点：岩块和岩体均为岩石物质和岩石材料。然而，岩体与岩块在性质上有本质的区别，其根本原因之一是岩体中存在有各种各样的结构面及不同于自重应力的天然应力场和地下水。相对岩块而言，岩体的各向异性和不连续性更为显著，研究中通常把岩块近似地视为均质、各向同性的连续介质。
岩体与土的异同点：岩石和土一样，是由固体、液体和气体三相组成的。岩石是有较多缺陷的多晶材料，具有相对较多的孔隙。同时，由于岩石经受过多种地质作用，还发育有各种成因的裂隙，如原生裂隙、风化裂隙及构造裂隙等。所以，岩石的空隙性比土复杂得多，即除了孔隙外，还有裂隙存在。另外，岩石中的空隙有些部分往往是互不连通的，而且与大气也不相通。
3、何谓岩体分类? RMR分类和Q分类各自用哪些指标表示? 怎样求得?
答：岩体分类（rock mass classification）是通过岩体的一些简单和容易实测的指标，将工程地质条件和岩体参数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。
RMR分类，即岩体地质力学分类，由岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水5类参数组成。
分类时，根据各类参数的实测资料，按岩体地质力学分类表的标准评分，然后将各类参数的评分值相加得岩体质量总分RMR值。并按节理方向及节理走向和倾角对隧道开挖的影响对总分作适当的修正。最后用修正后的岩体质量总分RMR 值，对照按总评分值确定的岩体级别及岩体质量评价表，求得岩体的类别及相应的不支护地下开挖的自稳时间和岩体强度指标（粘聚力和内摩擦角）。RMR值变化在0—100之间，据RMR值把岩体分为5级。
Q分类，即巴顿岩体质量分类，用岩体质量指标Q值对岩体进行分类，Q值的定义如下：
式中，RQD为岩石质量指标、为节理组数、为节理粗糙系数、为节理蚀变系数、节理折减系数、为应力折减系数。
分类时，根据这6个参数的实测资料，查表确定各自的数值后，代入上式求得岩体质量指标Q值。以Q值为依据将岩体分为9类。
4、试述围压对岩块变形、破坏及强度的影响
答：围压对岩块变形的影响：试验研究表明：有围压作用时，岩石的变形性质与单轴压缩时不尽相同。首先，破坏前岩块的应变随围压增大而增加；另外，随围压增大，岩块的塑性也不断增大，且由脆性逐渐转化为延性。围压对岩块变形模量的影响常因岩性不同而异，通常对坚硬少裂隙岩石的影响较小，而对软弱多裂隙岩石的影响较大。总的来说，随围压增大，岩块的变形模量和泊松比都有不同程度的提高。
围压对岩块破坏的影响：岩块在三轴压缩条件下的破坏型式大致分为脆性劈裂、剪切及塑性流动三类。但具体岩块的破坏方式，除了受岩石本身性质影响外，
在很大程度上受围压的控制。随着围压的增大，岩块从脆性劈裂破坏逐渐向塑性流动过渡，破坏前的应变也逐渐增大。
围压对岩块强度的影响：理论和实践都证实，各种岩石的三轴压缩强度(σ
1m
)
均随围压(σ
3)的增加而增大。但σ
1m
的增加率小于σ
3
的增加率，即σ
1m
与σ
3
成非
线性关系。此外，围压还影响岩块的残余强度。当围压为零或很低时，应力达到峰值后曲线迅速下降至接近于零，岩块残余强度很低，而随围压增大，其残余强度也逐渐增大，直到产生应变硬化。当然围压对强度的影响还受到岩性的制约，通常岩性愈脆，围压对强度的强化效应愈明显。
5、结构面的法向刚度与剪切刚度的定义如何？各自如何确定？
答：（1）法向刚度(normal stiffness)是在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需要的应力，数值上等于曲线上一点的切线斜率，即：
结构面法向刚度的确定可直接用试验，求得结构面的曲线后，在曲线上直接求得。具体试验又分为室内压缩试验和现场压缩试验两种。
室内压缩试验可在压力机上进行，也可在携带式剪力仪或中型剪力仪上配合结构面剪切试验一起进行。试验时先将含结构面岩块样装上，然后分级施加法向应力并测记相应的法向位移，绘制曲线。同时还必须对相应岩块进行压缩变形试验，求得岩块曲线。通过这两种试验即可求得结构面的曲线。
现场压缩变形试验是用中心孔承压板法。试验时先在制备好的试件上打垂向中心孔，在孔内安装多点位移计。然后采用逐级一次循环法施加法向应力并测记相应的法向变形，绘制出各点的曲线。利用某级循环荷载下的应力差和相应的变形差；用下式即可求得结构面的法向刚度：
另外，也可由下式求得某级法向应力下结构面的法向刚度。其中的、可通过室内含结构面岩块压缩试验求得。
在无试验资料时，可用班迪斯(Bandis，1983)提出的经验方程求、，即：
（2）剪切刚度(shear stiffness)的数值等于峰值前曲线上任一点的切线斜率，即：
结构面的剪切刚度可通过室内和现场剪切试验确定。
室内剪切试验是在携带式剪力仪或中型剪力仪上进行的。试件面积约100～400cm2。试验时将含结构面的岩块试件装入剪力仪中，先施加预定的法向应力，待其变形稳定后，再分级施加剪应力，并测记结构面相应的剪位移，绘出曲线。然后在曲线上求结构面的剪切刚度。
现场剪切试验时也是先施加预定的法向应力，待变形稳定后，分级施加剪应力。各级剪应力下的剪切位移可由变形传感器或自动记录装置测记。利用各级剪应力下的剪切位移，可绘制出曲线，进而求得结构面的剪切刚度。
另外，巴顿(Barton，1977)和乔贝(Choubey，1977)根据大量的试验资料总结分析，并考虑到尺寸效应，提出了剪切刚度Ks的经验估算公式如下：
式中：为被剪切结构面的长度；为结构面的残余摩擦角。
6、原位岩体的力学试验与岩块力学试验在本质上有何区别？岩体的变形性质与岩块相比有什么区别？
答：原位岩体试验对岩体的扰动小，尽可能的保持了岩体的天然结构和环境状态，且考虑了岩体的结构及结构面对岩体力学性质的影响。而岩块试验中的试件往往经过加工，受扰动程度大，从而破坏了岩块原来的天然结构和所处的环境状态。因此原位岩体试验成果较室内试验更符合实际。
岩体的变形性质与岩块有显著的差别。一般情况下，岩体比岩块更易于变形，其强度也显著低于岩块的强度。正因为如此，岩体在外力的作用下其力学属性往往表现出非均质、非连续、各向异性和非弹性。由于岩体中存在有大量的结构面，结构面中还往往有各种充填物。因此，在受力条件改变时岩体的变形是岩块材料变形和结构变形的总和，而结构变形通常包括结构面闭合、充填物压密及结构体转动和滑动等变形。在一般情况下，岩体的结构变形起着控制作用。结构面的影响是岩体的力学性质不同于岩块力学性质的本质原因。
7、试述岩体结构控制论的基本原理及其实际意义。
答：岩体结构控制论的基本原理：大量实践与试验研究表明，岩体的应力传播、变形破坏以及岩体力学介质属性无不受控于岩体结构。岩体结构对工程岩体
的控制作用主要表现在三方面，即岩体的应力传播特征、岩体的变形与破坏特征及工程岩体的稳定性。
实际意义：在工程地质模型基础上，经初步岩体结构分析，对岩体稳定性可作出宏观与定性的判断；依据岩体结构，尤其是结构面（特别是控制性结构面与软弱结构面）与工程岩体的依存关系，可准确确定岩体稳定性的边界条件；充分认识结构控制作用，将大大提高岩体稳定性分析的准确性。
8、试述岩体中水平天然应力的基本特点。
答：(1)岩体中水平天然应力以压应力为主，出现拉应力者甚少，且多具局部性质。
(2)大部分岩体中的水平应力大于铅直应力，特别是在前寒武纪结晶岩体中，
以及山麓附近和河谷谷底的岩体中，这一特点更为突出。如σ
hmax 和σ
hmin
分别代表
岩体内最大和最小水平主应力，而在古老结晶岩体中，普遍存在σ
hmax ＞σ
hmin
＞σ
v
＝ρgZ的规律。
(3)岩体中两个水平应力σ
hmax 和σ
hmin
通常都不相等。一般来说σ
hmin
／σ
hmax
比值
随地区不同而变化于～之间。
(4)在单薄的山体、谷坡附近以及未受构造变动的岩体中，天然水平应力均小于铅直应力。在很单薄的山体中，甚至可出现水平应力为零的极端情况。
9、试述粗糙起伏无充填结构面的剪切强度特征。有一节理面的起伏角i=20°，基
本摩擦角φ
b
=35°，两壁岩石的内摩擦角φ=40°，C=10Mpa, 作出节理面的剪切强度曲线。
答：这类结构面的基本特点是具有明显的粗糙起伏度，这是影响结构面抗剪强度的一个重要因素。在无充填的情况下，由于起伏度的存在，结构面的剪切破坏机理因法向应力大小不同而异，其抗剪强度也相差较大。当法向应力较小时，在剪切过程中，上盘岩体主要是沿结构面产生滑动破坏，这时由于剪胀效应(或称爬坡效应)，增加了结构面的摩擦强度。随着法向应力增大，剪胀越来越困难。当
法向应力达到一定值后，其破坏将由沿结构面滑动转化为剪断凸起而破坏，引起所谓啃断效应。从而也增大了结构面的抗剪强度。据试验资料统计(表5-2、表5-4)，粗糙起伏无充填结构面在干燥状态下的摩擦角一般为40°～48°，粘聚力在～之间。
由题得，
10、岩石的抗压强度与抗拉强度哪个大，为什么？
答：岩石的抗压强度比抗拉强度大的多。因为岩石中包含有大量的微裂隙和孔隙，直接削弱了岩块的抗拉强度。相对而言，空隙对岩块抗压强度的影响就小得多，因此，岩块的抗拉强度一般远小于其抗压强度。
11、某岩块的剪切强度参数为：C=50Mpa，Φ=60°，设岩石强度服从莫尔直线型
强度理论。如用该岩石试件做三轴试验,当围压σ
3和轴压σ
1
分别加到50Mpa和
700Mpa后，保持轴压不变，逐渐卸除围压σ
3
，问围压卸到多少时，岩石试件破坏？
答：由得：
因此，围压卸到时，岩石试件破坏。
12、假定岩石中一点的应力为：σ
1=，σ
3
=，室内实验测得的岩石单轴抗拉强度σ
t
=,剪切强度参数C=30Mpa,tgΦ=,试用格里菲斯判据和库仑—纳维尔判据分别判断该岩块是否破坏，并讨论结果。
答：（1）格里菲斯判据：
因为
所以，用第一个式子判定。
又
所以，岩石发生破坏。
（2）库仑—纳维尔判据：
因为，＞，因此岩块不会破坏。
由于库仑—纳维尔判据适用于坚硬、较坚硬的脆性岩石产生剪切破坏的情况，而不适用于拉破坏，而格里菲斯判据则认为材料的破坏是由于其中存在的微裂纹或孔洞在局部拉应力作用下产生扩展，联合的结果，适用于脆性岩石的拉破坏情况，因此，该岩石试件用格里菲斯判据更为准确，即岩石在该点应力状态下会破坏。
13、某裂隙化安山岩，通过野外调查和室内实验，已知岩体属质量中等一类，RMR
值为44，Q值为1，岩块单轴抗压强度σ
c =75Mpa，薄膜充填节理强度为φ
j
=15°、
C
j
=0，假定岩体强度服从Hoek--Brown经验准则，求：
（1）绘出岩块、岩体及节理三者的强度曲线（法向应力范围为0—10Mpa）；
（2）绘出该岩体C
m 和φ
m
随法向应力变化的曲线（法向应力范围为0—）；
答：查表得：m=、s=
（1）
（2）
14、某铁路隧道通过一灰岩山，试从岩体力学角度分析该隧道存在哪些岩体力学问题及解决这些问题的基本思路（包括研究内容和研究方法）
答：（1）有关地下水的方面的问题。
地下水对于岩石的作用分为长期效应和短期效应。长期效应是指侵蚀性地下水对于岩体的腐蚀作用；短期效应是指岩体中渗流场与应力场动态平衡的某一方的变化越过一定幅度而使平衡体系被破坏,从而产生地质灾害。如渗流场超常变化
诱发的滑坡及应力场大幅变化引起的隧道突水等,地下水在此过程中的作用可以称为诱发地质灾害的短期效应。
铁路隧道开挖将导致天然渗流系统的改变。当地下开挖排水,岩体的次生渗透性可能随着溶蚀作用对隙宽及其连通性的改造发生演化,从而改变原有的水岩相互作用。其直接结果是使地下水中CO2 得到不断的补充,使其碳酸盐岩的溶解、腐蚀损伤能力大增。同时,不同含水系统的沟通还可能导致混合溶蚀作用。另外,地下施工以及排水使地下水交替加快,岩体中水化学损伤加速演化,导致岩体裂隙网络的渗透性和连通性增加,岩体有效承载面积减小,有效应力增加。
地下水腐蚀灰岩对于岩块强度的影响通常可以通过岩样的干密度来衡量。根据研究区的岩样试验资料,统计其中含有干密度和干燥单轴极限抗压强度的数据。
同时,腐蚀作用下岩石细观结构的改变是引起岩石力学性质变化的根本原因,所以空隙率的变化也是一个相当重要的衡量因素。空隙率的计算可以利用对空隙发育状况敏感的弹性波波速的变化来计算。
（2）软弱结构面
灰岩地层容易形成岩溶、裂隙、岩溶发育带和破碎带等不良地质体，易引发边坡失稳、洞体破坏、涌水等地质灾害。
隧道穿越灰岩岩溶发育不良地质地段时,施工中要特别加强超前钻探和超前地质预报,过如TSP法隧道超前地质预报，准确的掌握前方地质情况,采取主动超前预加固的方式,变被动为主动,一方面可以确保隧道施工的安全,另一方面也可以节约成本、缩短工期。
《岩石力学》测试题一 西南科技大学考试试题单 考试科目：岩石力学 （不必抄题，但必须写明题号，试题共计三大题） 一、解释下列术语（每小题4分，共28分） 1.岩石的三向抗压强度岩石在三向同时受压时每个单向分别的强度极限 2.结构面具有一定形态而且普遍存在的地质构造迹象的平面或曲面。不同的结构面，其 力学性质不同、规模大小不一。 3.原岩应力岩石在地下未受人类扰动时的原始应力状态 4.流变在外力作用下，岩石的变形和流动 5.岩石的碎胀性岩石破碎后的体积VP比原体积V增大的性能称为岩石的碎胀性，用碎胀系数ξ来表示。 6.蠕变岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象 7.矿山压力地下矿体被开采后，其周围岩体发生了变形和位移，同时围岩内的应力也 增大和减小，甚至改变了原有的性质。这种引起围岩位移的力和岩体变化后的应力就叫矿山压力。 二、简答题（每小题7分，共42分） 1.岩石的膨胀、扩容和蠕变等性质间有何异同点？ 都是岩石形状改变的一种类型，膨胀和扩容时岩石的体积会增大，扩容和蠕变时需要受力2.岩体按结构类型分成哪几类？各有何特征？ 整体块状 层状 碎裂
散体 3.用应力解除法测岩体原始应力的基本原理是什么？ 4.格里菲斯强度理论的基本要点是什么？ 5.在不同应力状态下，岩石可以有几种破坏形式？ 压缩破坏拉伸破坏剪切破坏 6.喷射混凝土的支护作用主要体现在哪些方面？ 喷射混凝土的厚度是否越大越好？为什么？ 三、计算题（30分） 1.将一岩石试件进行三向抗压试验，当侧压σ2= σ3=300kg/cm2时，垂直加压到2700kg/cm2试件破坏，其破坏面与最大主平面夹角成60°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化。试计算：（1）内磨擦角φ；（2）破坏面上的正应力和剪应力；（3）在正应力为零的那个面上的抗剪强度；（4）假如该试件受到压缩的最大主应力和拉伸最小主应力各为800kg/cm2，试用莫尔园表示该试件内任一点的应力状态？（本题20分） 2.岩体处于100m深，上部岩体的平均容重γ=2.5T/M3，泊松比μ=0.2，自重应力为多少？当侧压力系数为1.0时，自重应力为多少？（本题10分 《岩石力学》测试题二 双击自动滚屏
、习题1、B 2、 D 1.2大部分岩体属于（）。 （A ）均质连续材料（B）非均质材料 （C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料 2.1岩石的弹性模量一般指（）。 （A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量 （C）切线模量|（ D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种 （A）- B =、（ C）一（ D）'- 2.3由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（）。 （A ）脆性材料（B ）延性材料 （C）坚硬材料 | （ D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征 2.4剪胀（或扩容）表示（ ）。 （A）岩石体积不断减少的现象（B）裂隙逐渐闭合的一种现象 （C）裂隙逐渐涨开的一种现象| （ D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象 2.5剪胀（或扩容）发生的原因是由于（）。 （A）岩石内部裂隙闭合引起的（B）压应力过大引起的 （C）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的 2.6岩石的抗压强度随着围岩的增大（）。 （A）而增大（ B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变 2.7劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（）。 （A ）抗压强度（B）抗拉强度（C）单轴抗拉强度（D ）剪切强度 2.8格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（）。 （A）拉应力引起的拉裂破坏］（B）压应力引起的剪切破坏 （C）压应力引起的拉裂破坏（D）剪应力引起的剪切破坏 2.9格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（）。 （A）它不是针对岩石材料的破坏准则 （B）它认为材料的破坏是由于拉应力所致 （C）它没有考虑岩石的非均质特征 （D）它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用 2.10岩石的吸水率是指（）。 （B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比 （C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比 （D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比 2.11已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72，则该岩石（）。 （A）软化性强，工程地质性质不良―| （B ）软化性强，工程地质性质较好 （C）软化性弱，工程地质性质较好（D）软化性弱，工程地质性质不良 2.12当岩石处于三向应力状态且比较大的时候，一般应将岩石考虑为（）。 （A ）弹性体（B）塑性体（C）弹塑性体（D）完全弹性体 2.13在岩石抗压强度试验中，若1.1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
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：? τtan σ =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：()σ τf = 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：
岩石力学试卷（闭卷） 一、填空题（每空1分，共20分） 1、沉积岩按结构可分为（）、（），其中，可作为油气水在地下的良好储层的是（），不能储存流体，但是可作为油气藏的良好盖层的是（）。 2、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，它们是（）、（）、 （）。 3、在水力压裂的加压过程中，井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力，当此拉应力达到地层的（） 时，井眼发生破裂。此时的压力称为（）。当裂缝扩展到（）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系统，形成（），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（）。如果围岩渗透性很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（）。 4、通常情况下，岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而（），而破坏前应变则随着应变率降低而（）。 5、一般可将蠕变变形分成三个阶段：第一蠕变阶段或称（）；第二蠕变阶段或称（）；第三蠕 变阶段或称（）。但蠕变并一定都出现这三个阶段。 6、如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是()和()。 二、选择题（每题2分，共10分） 1、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（） A、该准则不是针对岩石材料的破坏准则 B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性 C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响 2、在地下，岩石所受到的应力一般为（）。 A、拉应力 B、压应力 C、剪应力 3、一般情况下，岩石的抗拉强度（）抗压强度。 A、等于 B、小于 C、大于 4、地层坍塌压力越高，井壁越（）。 A、稳定 B、不稳定 C、无关 5、初始地应力主要包括（） A、自重应力和残余应力 B、构造应力和残余应力 C、自重应力和构造应力
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
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 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
《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 ）
重庆大学二零零七年博士生(秋季)入学考试试题 科目代码：248 （共 1 页）
重庆大学博士生入学考试试题答案
则将破裂表述为侵入破裂，当检查图(a)情况中的破裂面时，它们中的一些部分有剪切破裂的状态。而其他一些部分显然是拉伸破裂。岩石破裂中，注意力还将集中于重要的扩容现象，它发生于岩石试件的单轴和三轴受压期间．通常，在三轴试验中，围压是由流体通过一个刚度可忽略不计的不渗透膜来施加的，在这样的试验中，试件的径间膨胀和扩容显然不会由于围压的增加而被局部或均匀地阻挡；如果试件被更多的岩石包围，象实际情形中听发生的那样，那就将是这种情况，不管围岩是否破坏，预料它所提供的阻力会有增加最小主应力值的效应，因此趋于阻止破坏和集中破裂于有限的体积内。 三. 论述影响岩石力学性质的主要因素 回答要点： 论述影响岩石力学性质的因素很多，如水、温度、风化程度、加荷速度、围压的大小、各向异性等等，对岩石的力学性质都有影响。现分述如下： 1、 水对岩石力学性质的影响。主要表现在连接作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及 潜蚀作用； 2、 温度对岩石力学性质的影响。随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低； 3、 加荷速度对岩石力学性质的影响。随着加荷速度的降低，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也 降低； 4、 围压对岩石力学性质的影响。随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低； 5、 风化对岩石力学性质的影响。产生新的裂隙、矿物成分发生变化、结构和构造发生变化。 四. 试述岩石的水理性 答：岩石遇水作用后，会引起某些物理、化学和力学等性质的改变，水对岩石的这种作用特性称为岩石的水理性。岩石的水理性包括吸水性、抗冻性和软化系数三方面，现分述如下： 所谓吸水性是指岩石吸收水分的性能，可以采用吸水率、饱水率和饱水系数来表示，即： 吸 水 率： %10011?= d W W V 饱 水 率： %10022?= d W W V 饱水系数： 2 1V V K s = 其中，W 1为岩石在标准大气压下吸入水的重量，W 2为岩石150个大气压或真空条件下吸入水的重量，W d 为岩石的干重量。 所谓抗冻性就是指岩石抵抗冻融破坏的性能，它是评价岩石抗风化稳定性的一个重要指标，可以采用
14. 确定岩石抗剪强度的方法：①直接剪切试验②楔形剪切试验③三轴压缩试验 开尔文模型 广义马克斯威尔模型 广义开尔文模型 柏格斯模型 1. 压力拱理论稳定条件：沿着拱的切线方向仅作用着压力，适用条件：能够形成压力拱， 即洞室上方有足够的厚度且有相当稳定的岩体。 No.1岩石力学考题（地质工程、岩土工程）A 卷 答案 3、试述主要岩石破坏准则(要求列举4个以上)列出相应的表达式及其各自的适用情况。（7分） 最大正应力理论0))()((2 23222221=---R R R σσσ 单向式脆性岩不在某些二进制赂应力状态受检情况。 最大正应变： []{}[]{}[]{} 0)()()(22 21322 3122 2 321=-+--+--+-R R R σσμσσσμσσσμσ 脆性材料 [][][] 塑性材料八面体剪应力理论最大剪应力理论?? ? ??-+-+-=-----2 32232221223122322221)()()(0)()()-(σσσσσσσσσσσσR R R 莫尔库仑理论：?στtg c f += Mpa 10<σ 岩石中大部分材料 ?? σσσσsin 2313 1=++-ctg 莫尔理论 )(στf f =剪切破坏只与1σ、3σ有关，与2σ无关。 包络线：脆性材料、双曲线或摆线；塑性材料，抛物线。 格里菲思，适用于脆性材料(拉应力集中)
)(42 y xy Rt Rt στ+= 0331>+σσ )(8)(312 31σσσσ+=-Rt 破裂角：arc 21 = β) (23131σσσσ+-as 0331<+σσ Rt -=3σ 0=β 伦特堡 塑性材料 修正格里菲斯 脆性材料 修正格里菲斯 脆性材料，由于孔隙边缘压应力集中引起压剪破坏。 五、计算题：（45分） 1、将直径为3cm 的岩心切成厚度为0.7cm 的薄岩片，然后进行劈裂试验，当荷载达到1kN 时，岩片即发生开裂破坏，试计算试件的抗拉强度。（4分） 解： Dl P R t πmax 2= 2、已知某岩体的容重γ=26KN/m 3 、抗剪强度c=0.017MPa ，φ=30。 。如果基于这种岩体设计以其坡高系数H ’=1.6，试求该边坡的极限高度H 。（4分） )245(290?γ+=o tg c H （2分） 90/ H H H = (2分) 2、设某花岗岩埋深一公里，其上复盖地层的平均容重为，花岗岩处于弹性 状态，泊松比。该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应力分别为多大？ （8分） 3、解答 （1）垂直应力计算 （2）水平应力计算
第一章 1填空 1.1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 1.2大部分岩体属于（）。 （A）均质连续材料（B）非均质材料 （C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料 2 简述岩石与岩体的区别与联系。 3 岩体的力学特征是什么？ 4 岩石可分为哪三大类？它们各自的基本特点是什么？ 5 简述岩体力学的研究任务与研究内容。 6 岩体力学的研究方法有哪些？ 第二章 1岩石的弹性模量一般指（）。 （A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量 （C）切线模量（D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种 2岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为（）。 （A）B、（C）（D） 3由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（）。 （A）脆性材料（B）延性材料 （C）坚硬材料（D）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征 4剪胀（或扩容）表示（）。 （A）岩石体积不断减少的现象（B）裂隙逐渐闭合的一种现象 （C）裂隙逐渐涨开的一种现象（D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象
5剪胀（或扩容）发生的原因是由于（）。 （A）岩石内部裂隙闭合引起的（B）压应力过大引起的 （C）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的 6岩石的抗压强度随着围岩的增大（）。 （A）而增大（B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变 7劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（）。 （A）抗压强度（B）抗拉强度（C）单轴抗拉强度（D）剪切强度 8格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（）。 （A）拉应力引起的拉裂破坏（B）压应力引起的剪切破坏 （C）压应力引起的拉裂破坏（D）剪应力引起的剪切破坏 9格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（）。 （A）它不是针对岩石材料的破坏准则 （B）它认为材料的破坏是由于拉应力所致 （C）它没有考虑岩石的非均质特征 （D）它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用 10岩石的吸水率是指（）。 （A）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比 （B）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比 （C）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比 （D）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比 11已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72，则该岩石（）。 （A）软化性强，工程地质性质不良（B）软化性强，工程地质性质较好 （C）软化性弱，工程地质性质较好（D）软化性弱，工程地质性质不良 12当岩石处于三向应力状态且比较大的时候，一般应将岩石考虑为（）。 （A）弹性体（B）塑性体（C）弹塑性体（D）完全弹性体 13在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（）。 （A）增大（B）减小（C）不变（D）无法判断 14按照库仑—莫尔强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为（）。 （A）45°（B）（C）（D）60° 15在岩石的含水率试验中，试件烘干时应将温度控制在（）。 （A）95~105℃（B）100~105℃（C）100~110℃（D）105~110℃
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 一、第二章 2.1 判断： 1. 岩石颗粒间联结分为结晶联结和胶结联结两类，一般而言，胶结联结岩石比结晶联结岩石强度高。 3. 岩石颗粒间联结分为结晶联结和胶结联结两类，岩浆岩是胶结联结。 2.2 判断： 1. 岩石重度大小，在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣，通常岩石重度愈大，其力学性质愈差 3. 岩石的重度在一定程度上与其埋深有关，一般而言，靠近地表岩石重度大，深层岩石重度小。 5. 岩石相对密度是岩石干重量除以岩石体积所的量与1个大气压下4℃纯水重度比值。（×） 7. 岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物相对密度，岩石中重矿物含量越多其相对密度越大。 8. 岩石空隙率越大，岩石中的孔隙和裂隙就越多，岩石的力学性能越差。 9.岩石的吸水率的大小取决于岩石中孔隙数量和细微裂隙数量的多少。 11. 一般而言，岩石孔隙愈大、愈多、孔隙和细微裂隙连通情况愈好，岩石的力学性能愈差。 13. 岩石的饱水率是指岩石吸入水的重量与岩石重量的比值百分率。 15. 饱水率反映岩石中裂隙和孔隙的发育情况，对岩石的抗冻性有较大影响。 17. 饱水系数越大，岩石的抗冻性越好。 18. 饱水系数小于91%，岩石可免遭冻胀破坏。） 18. 饱水系数是指岩石吸水率与饱水率比值的百分率。 19. 饱水系数是指岩石含水率与饱水率比值的百分率。 20. 饱水系数是指岩石含水率与吸水率比值的百分率。 21. 饱水系数是指岩石饱水率与吸水率比值的百分率。 选择： 1. 岩石相对密度s G 为: A) w s s Vr W G = B ）w s Vr W G = C ）w s s s r V W G = D ）w s s r V W G = 2. 岩石的孔隙比是指： A ）岩石孔隙体积与固体体积的比值； B ）岩石孔隙体积与岩石体积比值； C ）岩石孔隙和裂隙体积与岩石体积比值； D ）岩石孔隙和裂隙体积与岩石固体体积的比值。 3. 岩石的饱水率sa w 为： A ）岩石吸入水的重量与岩石干重量比值的百分率； B ）岩石在强制状态下吸入水的重量与岩石重量比值的百分率； C ）岩石吸入水的重量与岩石重量的比值百分率；
《岩石力学》模拟题（补） 一.名词解释 1.冲击地压（岩爆）：是坚硬围岩中积累了很大的弹性变形能，并以突然爆发的形式释放出的压力。 2.边坡安全系数：沿着最危险破坏面作用的最大抗滑力（或力矩）与下滑力（或力矩）的比值。即：F = 抗滑力/下滑力 3.“让压”支护：就是允许井巷在一定范围内变形，使围岩内部储存的弹性能释放，从而减少支架的支护抗力。 4.蠕变：岩石在受力大小和方向不变的条件下，其变形随时间的变化而增加的现象。 5.全应力应变曲线： 反映岩石在受压后的应力应变关系，包括岩石破坏后的应力应变关系曲线。 6.应力集中系数：K = 开挖巷道后围岩的应力/开挖巷道前围岩的应力= 次生应力/原岩应 7.松弛：是指介质的变形（应变）保持不变，内部应力随时间变化而降低的现象。 8.准岩体抗压强度：用室内岩石的抗压强度与岩体的龟裂系数之积为岩体的准岩体抗压强度。 9.边坡稳定性系数：稳定系数F （安全系数）的定义为沿着最危险破坏面作用的最大抗滑力（或力矩）与下滑力（或力矩）的比值。即：F = 抗滑力/下滑力 10.岩石质量指标（RQD ）：RQD= %1001010 钻孔长度 ）岩芯累积长度以上（含cm cm 11.全应力-应变曲线：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与力学性质的变化规律。 12.岩石的完整性系数：反映岩石节理裂隙发育的指标，用声波在岩体中的传播速度与岩石块中的传播速度之比的平方表示。 二.问答题 1. 岩石的流变模型的基本元件有哪几种？分别写出其本构关系。 答：流变模型有三个基本元件： 弹性元件、塑性元件和粘性元件 （1） 弹性元件：是一种理想的弹性体，其应力应变关系为：
岩石力学考试重点题型分析 第一题:对下列的名词进行解释 １.岩体质量指标RQD ２.岩石的弹性模量和变形模量 3.地应力与次生应力 4.岩石的蠕变与松弛 5.地基承载力 6.弹性变形 7．等应力轴比 8．极限承载力 9．塑性变形 10.岩石本构关系 第二题:填空题 1．根据结构面的成因,通常将其分为三种类型:原生结构面、构造结构面及次生结构面。 2.同一岩石各种强度中最大的是单轴抗压强度,中间的是抗剪强度，最小的是单轴抗拉强度。 3.岩石的抗剪强度用凝聚力Ｃ和内摩擦角Φ来表示 ４．隧（巷）道轴线方向一般应与最大主应力平行(一致）。弹性应力状态下，轴对称圆形巷道围岩切向应力σr径向应力σθ的分布和角度无关,应力大小与弹性常数E、υ无关。 5.岩石的变形不仅表现为弹性和塑性,而且也具有流变性质,岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。６.Ｄ-P准则是在Ｃ－M准则和塑性力学中的Miseｓ准则基础上发展和推广而来的，应力第一不变量Ｉ１＝__。
7．边坡变形主要表现为松动和蠕动。 8.边坡按组成物质可分为土质边坡和岩质边坡。 9.岩坡的失稳情况，按其破坏方式主要分为崩塌和滑坡两种。 10.地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力，一般分为极限承载力和容许承载力。 １1．路基一般分为路堤和路堑两种，高于天然地面的填方路基称为路堤；低于天然地面的挖方路基称为路堑。 第三题：简述题 1.岩石力学的研究内容及研究方法。 ２.地下水对岩体的物理作用体现在哪些方面？ 3. 简述地应力分布的基本规律。 4.喷砼的支护特点。 ５.边坡稳定性的影响因素。 6．岩石的强度指标主要有哪些?各指标是如何定义的? 7.地应力对岩体力学性质的影响体现在哪些方面？ 8.边坡平面破坏计算法的假定条件。 第四题：论述题 1．结合下图，说明重力坝坝基深层滑动稳定性计算中:①不按块体极限状态计算的等K 法；②按块体极限状态计算的等K 法的计算思路（块体中各种作用力可以用符号代表）(图见书上424页图8－１4ａ）（第四题） 2. 推导平面问题的平衡微分方程 0=+??+??X y x yx x τσ0 =+??+??Y x y xy y τσ
1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（）。 （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（）。 （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（）。 （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）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？（） （A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 1、A 2、C 3、C 4、A 5、D 6、A 7、C 8、B 9、A 10、D 6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（） （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（） （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（） （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）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
岩石的物理力学性质习题 1、某岩样试件，测得容量3/9.1cm kg =γ，比重69.2=?，含水量0029=d ω试求该岩样的孔隙比v ε，孔隙度n ，饱和度s r 和干容量d γ。 2、某岩样测得其容量3/2厘米克=γ，天然含水量为W 0024=d ，及比重71.2=?，试计算该岩样的孔隙度n ，孔隙比v ε，水下容量/γ及饱和度S r 。 3、设岩石的容量 3/0025.0cm kg =γ，孔隙度n=2.5%，求其密度及比重。 4、在岩石力学中，测定岩石的抗拉强度，目前常用的是劈裂法，其计算公式为 S dt P t π2= 。拟请证明上式。 5、三块3555cm ?? 立方体试件，分别作倾角为48°，55°，64°的抗剪强度试验，其施加的最大载荷分别为4.5T,2.8T 和2T ，求岩石的C 、Φ值，并绘出抗剪强度的曲线图。 6、试用莫尔应力圆画出： （1）单向拉伸；（2）纯剪切；（3）单向压缩；（4）双向拉伸；（5）双向压缩 7、有一块几何尺寸为7×7×7cm 3的石英岩立方体试块。当试块承受20吨压力后，试块轴向缩短了0.003cm ，横向增长了0.000238cm.试求石英岩试块的弹性模量和泊松比。 8、推导马克斯威尔模型应变与时间的函数关系。 9、已知石灰岩的比重23/1048.2cm kg -?=?，容重33/102.2cm kg -?=γ，孔隙度005=n 。试求该岩石的孔隙比，单位体积的岩石孔隙体积，岩石颗粒体积和水的体积。 10、有三块几何尺寸()cm 555??相同的花岗岩试件，在自然状态下称的重量分别为312.5克，337.5克和325克。经过烘干后的恒重分别为290.4克，332.1克和311.25克。将烘干试件放入水中后测得孔隙的体积为0.753cm ，0.53cm 和0.6253cm .试求该花岗岩的容重γ，比重?，孔隙度n ，孔隙比v ε，含水量d W 和饱和度Sr 。 11、6块玄武岩试件，有3块几何尺寸是3555cm ??的立方体试件，破坏时施加最大受压载荷分别为t P 401=，t P 372=，t P 35 3=。另外3块试件，由于加工不准，几何尺寸变为31077cm ??，破坏时施加最大受压荷载分别为t P 704=，t P 675=，t P 586=，试求玄武岩的单向抗压强度。 12、已知大理岩单向抗压强度2/800cm kg s c =，内摩擦角 25=Φ，试计算侧压力为2/400cm kg 时，其三轴抗压强度为多少？ 13、已知岩石的抗剪强度的C 和Φ值。试求应力圆与强度曲线的关系，求该岩石的单向抗压强度和
岩石力学试卷 Section A Term Explaination术语解释 1.brittle of rock 岩石的脆性 2.shear strength of rock 岩石的剪切强度 3.in-situ stress 原地应力 4.fracture pressure破裂压力 5.Yoang’s modulus 杨氏模量 6.principal stress主应力 Section B Brief Description简要描述 1.Describe the effective stress principle描述有效应力原理 2.Describe the influence of confining pressure on the deformation and strength characters of rock mechanics描述围压对岩石变形和强度特征的影响 3.Briefly describe the shear strength criterion of Coulomb-Vavier简要介绍Coulomb-Vavier抗剪强度准则4.Describe Brazilian test steps and how to obtain the tensile strength of rock with it 描述巴西实验的步骤,以及如何用它获得岩石抗拉强度 Section C calculations计算题 1.In order to study the strength feature of an sandstone ,we select two samples to do the uniaxial compressive strength
1. 有一节理面，其起伏角i=10°,基本摩擦角φ1=35°，两壁岩石的内摩擦角φ2=40°， C=10Mpa ，作此节理面的强度线。 解：小)1tan(i +=φστ 大)2tan(φστ+=c 2. 岩体中有一结构面，其摩擦角?=35s φ, 0=s c , 岩石内摩
擦角?=48e φ ，内聚力 MPa c e 10=，岩体受围压MPa 1032==σσ，受最大主应力 MPa 451=σ，结构面与1σ 方向夹角为45度，问岩体是否沿结构面破坏？岩体是否破坏？ 解：结构面的抗剪强度方程为： σστ7.035tan =?= 岩石的的抗剪强度方程为： 1011.148tan +=?+=σστ C 莫尔应力圆的中，结构面与1σ作用面夹角为45度，则该面上的应力状态为： MPa 5.27245 102 3 1=+= += σσσ MPa 5.172 10 452 3 1=-= -= σστ 该点（27.5，17.5）与结构面的抗剪强度的位置关系为：0.7×27.5=19.25>17.5即抗剪能力大于剪应力，岩体不从结构面破坏。 莫尔应力圆与岩石的的抗剪强度曲线的位置关系为：从圆心（27.5，0）向岩石的的抗剪强度曲线作垂线距离为： 5.17181 11.1105.2711.12 2 ?=++?= d 距离大于半径， 所以岩体处于稳定状态。 3．在大理岩中，存在着一个与主应力1σ夹角为β角的节理面，节理面的摩擦角为φ，内聚力为0，求岩体沿节理面发生滑动的应力状态。
解： 方法1 用莫尔圆与抗剪强度曲线的位置关系如图： 2 )2180sin(2sin 3 131φβφ+--?=- 得：) tan(tan 31φββ σσ+= 方法2：节理的抗剪强度曲线为：φσφστtan tan =+=c 与主应力1σ夹角为β角的节理面上的应力状态为： )90(2cos 2 2 3 13 1βσσσσσ-?-+ += )90(2sin 2 3 1βσστ-?-= 将其带入得： φβσσσσβσσtan )]90(2cos 2 2 [ )90(2sin 2 3 13 13 1-?-+ +=-?- )2sin(2 sin 2 3 13 1φβσσφσσ+-= + 得：β φβσσtan ) tan(3 1 += 4在大理岩中，已经找到一个与主应力 作用面成 角的节理面。对原有节理面设 ，摩擦角为 ，问该岩体重新开始滑动需要的应力状态。
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；