(完整版)岩石力学题第二章习题

第一章习题答案1 （1）B 岩体是岩石和结构面组成的，対这2组成部分无主次之分;（2） D2 （1）基木研究内容：以地压为核心，从地压显现入手，研究岩体强度、变形，判定稳定 性，制定地压控制措施（2） 岩石、岩体的关系：分别叙述岩石、岩体的概念，再说明岩体是由岩石和结构面组 成的，复存在一定地质环境（地应力、地温、地下水）中（3） 联系：岩体是由岩石、结构面组成的。

区别：岩体中有各种结构面，还赋存在一定 地质环境屮；岩石是从地质环境屮取出的岩块，无贯通结构而，无原岩应力——地应力等（4） 冇原岩应力，结构面的不连续、不均匀、各向异性和不可确定性，是残余强度第二章习题答案 1 (DC(2) C (3)A (4)D (5) B (6)D (7) B (8) C (9) C (10) D (11) B2 (1) P24 2.2 下的笫三段 儿组大括号 (2) p70 4段标题(3) P40-45 (4) 随1节1压增人，岩石的强度增人， 岩石逐渐从脆性变成延性线弹性体厂完全弹性体 Y特例：滞弹性体非线弹性体Y（5）弹性体YJ 非完全弹性体（6） 74-77作图方法：单轴抗拉、抗压圆作公切线；一组三轴试验值作莫尔圆画包络线; 变角剪切试验作莫尔圆的包络线（7） P18-20容重与密度、孔隙率、吸水性（8） 广义地说，泊松比取值可以大于等于0.5。

0.5时是净水压力状态；大于0.5、小于1 是构造应力场的环境，水平应力大于垂直应力；大于1时是温度应力的场所，如受压的冰块 冻融，垂直受压，水平受拉的。

在矿山岩石力学的狭义环境——重力应力场环境，不存在泊 松比人于等于0.5的情况。

（9） 巴西圆盘试验是纵向压缩而导致横向受拉，力学原理及公式、图见P33（10） 不一定，可能像巴西圆盘试验+横向拉伸，效果都是显现单向的横向拉伸破坏（11） P49（12） 按图2.74,熟练应用圆与切线等的平面儿何去证明（13） 本构关系：表示岩体应力应变关系的数学表达式，有经验模型、微分方程（14） 图2.74,左边圆与横轴的交点——单向抗拉；莫尔库伦曲线与纵轴的交点——纯 剪切；右边通过圆点的圆与横轴的交点——单向抗压；右边不通过圆点的圆与横轴的交点一 —三轴压缩；圆点右边横轴上的任意一点——三向等压；圆点左边横、莫尔库伦1111线与横轴 交点的右边横轴上的任意一-点——三向等拉；莫尔库伦1111线与横轴交点——三向等拉破坏， 其左侧的点都表示三向等拉破坏。

第一章习题及答案1、已知某种玢岩的块体密度为2.5×103kg，孔隙率为2.5%。

求岩石的颗粒密度。

解：令岩块体积为V，岩石试件固相体积为V s，由孔隙率n=V vV×100%，有V s=V(1−n)颗粒密度ρs=m sV s =ρ∙V(1−n)∙V= 2.5×103（1−2.5%）=2.564kg/m32、已知一块5cm×5cm×10cm的白云岩长方体试件受单向压缩。

当载荷（单位：kN）分别加到p1=30，p2=50，p3=75，p4=100，p5=150和p6=200时，测得试件的轴向变形量（单位：10−3cm）分别为∆l1=4.28，∆l2=7.14，∆l3=8.56，∆l4=11.43，∆l5=17.14，∆l6=22.26，试绘出白云岩的应力应变曲线，并求它的初始弹模、切线弹模和割线弹模。

解：试件横截面积S=5×5×10−4m2=2.5×10−5m2试件高度L=10cm由σ=PS得，σ1=12MPa，σ2=20MPa，σ3=30MPa，σ4=40MPa，σ5=60MPa，σ6=80MPa；由ε=∆LL得，ε1=0.428×10−3，ε2=0.714×10−3，ε3=0.856×10−3，ε4=1.143×10−3，ε5=1.714×10−3，ε6=2.226×10−3绘制σ−ε曲线。

初始弹性模量：E i=dσdε=120.428×103=2.8×104MPa切线弹性模量：E t=σt2−σt1εt2−εt1=60−301.714−0.856×103=3.497×104MPa割线弹性模量：E s=σ50ε50=401.143×103=3.500×104MPa3、 将某矿的页岩岩样做成边长为5cm 的三块立方体试件，分别作剪切角度为45°，55°和60°的抗剪强度试验，施加的最大载荷相应的为22.4、15.3和12.3kN ，求该页岩的内聚力C 和内摩擦角φ值，并给出该页岩的抗剪强度曲线图。

知识归纳整理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想法有哪些？（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？是怎么影响的？（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 页求知若饥，虚心若愚。

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、、。

研究想法主要有 、、 、。

2、岩石的破坏形式：、、。

3、影响岩石抗压强度的主要因素普通有：、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以为岩石破坏除拉第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=ok 的周围等压地应力场rH vh==σσ作用下，围岩中的径向应力rσ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。

岩石力学第四版第二章课后答案1、35．下列物态变化现象中，属于放热的是（）[单选题] *A．天气热的时候，从冰柜中拿出的冰，一会儿就变成了水B．北方的冬天，可以看到户外的人不断呼出“白气”(正确答案)C．夏天在教室地面上洒的水，过一会儿就会变干D．衣柜里防虫用的樟脑片，过一段时间会变小2、4．子弹以速度v从枪口射出，v指瞬时速度．[判断题] *对(正确答案)错3、手机接收路由器发出的无线信号可以上网，无线信号传播的速度是3×108m/s [判断题] *对错(正确答案)答案解析：无线信号属于电磁波，它在真空中或空气中接近3×108 m/s4、下列事例中，利用热传递改变物体内能的是（）[单选题]A．流星坠入大气层与空气摩擦生热B．用锯条锯木头，锯条发热C．人站在阳光下暴晒，感到很热(正确答案)D．古时候，人们利用钻木取火5、2．裁判给跳水运动员打分时运动员可视为质点．[判断题] *对错(正确答案)6、一药瓶恰能装500g酒精，现有500g蒸馏水，那么ρ酒精＝8×103kg/m3，ρ水＝0×103kg/m3( ) [单选题] *A．恰好能装满B．装不满(正确答案)C．装不下D．无法判断能否装下7、22．关于密度的应用，下列相关说法正确的是（）[单选题] *A．冰熔化成水时，质量不变，密度变大，体积增加B．拍摄影视剧房屋倒塌镜头，常选用密度大的材料做道具，更逼真、形象C．可以装下1kg酒精的瓶子一定可以装下1kg的水（ρ水＞ρ酒精）(正确答案)D．“铁比棉花重”是指铁的质量比棉花的大8、70．12月3日24时，我国进行2020年的第二十三次汽柴油调价。

本次调价每吨汽油上调250元，折合每升92号汽油上调20元。

据此测算92号汽油的密度为（）[单选题] *A．72×103kg/m3B．75×103kg/m3C．8×103kg/m3(正确答案)D．25×103kg/m39、当绝缘棒接触验电器的金属球时箔片张开，说明绝缘棒带正电[判断题] *对错(正确答案)答案解析：金属箔片张开是由于箔片带同种电荷，无法确定具体带正电还是负电10、77．小明研究液体密度时，用两个完全相同的容器分别装入甲、乙两种液体，并绘制出总质量m与液体体积V的关系图象如图所示，由图象可知（）[单选题] *A．容器的质量是40kgB．甲液体的密度是5g/cm3C．乙液体的密度是0g/cm3(正确答案)D．密度是0g/cm3 的液体的m﹣V图象应位于Ⅲ区域11、下列说法正确的是（）*A.一定质量的理想气体，温度不变时，体积减小，压强增大(正确答案)B.在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强C.外界对气体做功，气体的内能一定增大D.气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大(正确答案)12、下列四个实例中，能够使蒸发减慢的是（）[单选题]A．将湿衣服晾在通风向阳处B．将新鲜的黄瓜装入保鲜袋(正确答案)C．将湿手伸到干手器下方吹D．将新收获的玉米摊开晾晒13、8．将耳朵贴在长铁水（管中有水）管的一端，让另外一个人敲击一下铁水管的另一端。

(完整版)岩石力学考试试题含答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 岩石力学是研究岩石的（）A. 物理性质B. 化学性质C. 力学性质D. 热学性质答案：C2. 以下哪种岩石属于沉积岩？（）A. 花岗岩B. 片麻岩C. 砂岩D. 大理石答案：C3. 岩石的三轴抗压试验中，以下哪个方向的抗压试验结果最高？（）A. 沿着岩石层理方向B. 垂直于岩石层理方向C. 沿着岩石节理方向D. 与岩石层理和节理无关答案：B4. 以下哪个因素对岩石的力学性质影响最大？（）A. 岩石类型B. 岩石结构C. 岩石成分D. 岩石的水分含量答案：A5. 岩石力学中的强度准则，以下哪个是正确的？（）A. 最大拉应力准则B. 最大拉应变准则C. 最大剪应力准则D. 最大正应力和最大剪应力的组合准则答案：D二、填空题（每题2分，共20分）6. 岩石力学中的三个基本假设分别是：连续性假设、各向同性假设和______假设。

答案：线性假设7. 岩石的三轴抗压试验中，当围压较小时，岩石的破裂形式主要是______。

答案：拉伸破坏8. 岩石力学中的弹性模量是描述岩石在______条件下变形能力的参数。

答案：弹性9. 岩石力学中的泊松比是描述岩石在______条件下横向应变与纵向应变之比的参数。

答案：轴向拉伸10. 岩石力学中的抗剪强度是描述岩石在______条件下抵抗剪切破坏的能力。

答案：剪切三、判断题（每题2分，共20分）11. 岩石的力学性质与岩石的成分和结构无关。

（）答案：错误12. 岩石的抗压强度大于抗拉强度。

（）答案：正确13. 岩石的泊松比越大，说明岩石的横向变形能力越强。

（）答案：正确14. 岩石的三轴抗压试验中，围压越大，岩石的抗压强度越低。

（）答案：错误15. 岩石的力学性质只受岩石本身的影响，与外部环境无关。

（）答案：错误四、简答题（每题10分，共30分）16. 简述岩石力学中的摩尔-库仑准则。

答案：摩尔-库仑准则是一个描述岩石在剪切破坏条件下的强度准则。

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 ）ws 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；D）岩石在强制状态下吸入水的重量与岩石干重量比值的百分率。

第二章 岩体的基本物理力学性质10、一个5510cm cm cm ⨯⨯试样，其质量为678g ，用球磨机磨成岩粉并进行风干，天平秤称得其质量为650g ，取其中岩粉60g 作颗粒密度试验，岩粉装入李氏瓶前，煤油的度数为0.53cm ，装入岩粉后静置半小时，得读数为20.33cm ，求：该岩石的天然密度、干密度、颗粒密度、岩石天然空隙率。

解：天然密度3678 2.71/5510m g cm V ρ===⨯⨯ 干密度36502.6/5510s d m g cm V ρ===⨯⨯颗粒密度360 3.03/20.30.5s s s m g cm V ρ===- 天然孔隙率 2.6110.143.03V d s V n V ρρ==-=-=12、已知岩石单元体A —E 的应力状态如图所示，并已知岩石的4c MPa =,35ϕ=︒,试求：（1）各单元的主应力的大小、方向，并作出莫尔应力图。

（2）判断在此应力下，岩石单元体按莫尔-库伦理论是否会破坏？ 解：（1）A 单元：主应力大小：135.00 5.0022x yMPa σσσσ++===方向：与x σ的夹角20tan 200 5.0xyx yτθσσ===--，0θ=︒ 莫尔应力图：圆心：135.002.522σσ++==半径：13 5.002.522σσ--==B单元：主应力大小：1222234.00000()() 4.04.02222x y x yxyMPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=-方向：与xσ的夹角2 4.0tan2xyx yτθσσ===∞-，45θ=︒莫尔应力图：圆心：134.0 4.022σσ+-==半径：134.0( 4.0)4.022σσ---==C单元：主应力大小：1222235.705.00 5.00()() 2.00.702222x y x yxyMPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=-方向：与xσ的夹角22 2.0tan20.85.00xyx yτθσσ⨯===--莫尔应力图：圆心：135.70.72.522σσ+-==半径：135.7(0.7)3.222σσ---==D单元：主应力大小：1222236.06.0 6.0 6.0 6.0()()06.02222x y x yxyMPa σσσσστσ+-+-=+=±+=方向：与xσ的夹角20tan206.0 6.0xyx yτθσσ===--，0θ=︒莫尔应力图：圆心：136.0 6.06.022σσ++==半径：136.0 6.022σσ--==E单元：主应力大小：12222310.9110.0 1.010.0 1.0()() 3.00.092222x y x yxyMPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=方向：与xσ的夹角22 3.0tan20.6710.0 1.0xyx yτθσσ⨯===--莫尔应力图：圆心：1310.910.095.522σσ++==半径：1310.910.095.4122σσ--==（2）A单元：21335tan(45)2tan(45)24tan(45)15.37 5.0222c MPa MPaϕϕσσ︒=︒++︒+=⨯︒+=>不破坏； B 单元：2135354.0tan (45)24tan(45)0.61 4.022MPa MPa σ︒︒=-⨯︒++⨯︒+=< 破坏； C 单元：2135350.7tan (45)24tan(45)12.78 5.722MPa MPa σ︒︒=-⨯︒++⨯︒+=> 不破坏； D 单元：2135356.0tan (45)24tan(45)37.51 6.022MPa MPa σ︒︒=⨯︒++⨯︒+=> 不破坏； E 单元：2135350.09tan (45)24tan(45)15.7010.9122MPa MPa σ︒︒=⨯︒++⨯︒+=> 不破坏；13、对某种砂岩做一组三轴压缩实验得到的如表所示峰值应力。

二、岩块和岩体的地质基础一、解释下例名词术语5、节理密度：反映结构面发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。

6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。

7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。

8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。

9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。

10、岩体：岩体是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，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。

11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。

12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。

14、岩石质量指标RQD：大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。

二、简答题(1) 岩体中的结构面按成因有哪几种分法？分别是什么？答：结构面的成因类型分成两种，一是地质成因类型，根据地质成因的不同，可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类；按破裂面的力学成因可分为剪性结构面和张性结构面两类。

(2) 结构面的连续性有几种定义方法？如何定义？结构面的连续性反映结构面的贯通程度，常用线连续系数和面连续性系数表示。

线连续性系数是指结构面迹线延伸方向单位长度内贯通部分的总和；面连续性系数是指结构面单位面积内贯通部分面积的总和。

(5) 在我国，通常将岩体结构分为哪几类？.将岩体结构划分为5大类，即：整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构。

(6) 通常用哪些指标评价岩体的风化程度？答：岩石的风化程度可通过定性指标和某些定量指标来表述，定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。

定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。

国标《岩土工程勘察规范》中提出用风化岩块的纵波速度、波速比和风化系数等指标来评价岩块的风化程度。

练习题一、名词解释：1、各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。

2、软化系数：饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。

3、初始碎胀系数：破碎后样自然堆积体积与原体积之比。

4、岩体裂隙度K：取样线上单位长度上的节理数。

5、本构方程：描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程（物理方程）。

6、平面应力问题：某一方向应力为0。

（受力体在几何上为等厚薄板，如薄板梁、砂轮等）1．平面应变问题：受力体呈等截面柱体，受力后仅两个方向有应变，此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。

2．给定载荷：巷道围岩相对孤立，支架仅承受孤立围岩的载荷。

3．长时强度：作用时间为无限大时的强度（最低值）。

4．扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象5．支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。

1．平面应力问题：受力体呈等厚薄板状，所受应力为平面应力，在弹性力学中称为平面应力问题。

2．给定变形：围岩与母体岩层存在力学联系，支架承受围岩变形而产生的压力，这种工作方式称为给定变形。

3．准岩体强度：考虑裂隙发育程度，经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。

4．剪胀现象：岩石受力破坏后，内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增大现象。

5．滞环：岩石属滞弹性体，加卸载曲线围成的环状图形，其面积大小表示因内摩擦等原因消耗的能量。

1、岩石的视密度：单位体积岩石（包括空隙）的质量。

2、扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象。

3、岩体切割度Xe：岩体被裂隙割裂分离的程度：4、弹性后效：停止加、卸载，应变需经一段时间达到应有值的现象。

5、粘弹性：岩石在发生的弹性变形具有滞后性，变形可缓慢恢复。

6、软岩（地质定义）：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。

1.砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。

第2章 岩石物理力学性质例：某岩样试件，测得密度为1。

9kg/cm3,比重为2.69，含水量为29％.试求该岩样的孔隙比、孔隙率、饱和度和干容量.解：孔隙比:83.019.1)29.01(69.21)1(=-+=-+∆=γωεd v孔隙度:%3.45%10083.0183.0%1001=⨯+=⨯+=v v n εε 饱和度：%9483.0%2969.2=⨯==εωG S r 干容重：)/(47.183.0169.213cm g d =+=+∆=εγ 例 某岩石通过三轴试验，求得其剪切强度c=10MPa ，φ=45°，试计算该岩石的单轴抗压强度和单轴抗拉强度.解:由例 大理岩的抗剪强度试验，当σ1n=6MPa, σ2n=10MPa ，τ1n=19.2MPa, τ2n=22MPa 。

该岩石作三轴抗压强度试验时，当σa=0,则Rc=100MPa.求侧压力 σa=6MPa 时，其三轴抗压强度等于多少？解：（1）计算内摩擦角φφστtg C n n 11+= （1) φστtg C n n 22+= （2）联立求解： 021212219.20.735106n n n n tg ττφφσσ--===⇒=--(2）计算系数K ：7.335sin 135sin 1sin 1sin 10=-+=-+=φφK（3）计算三轴抗压强度： 0100 3.7612.22C a S S K MPa σ=+=+⨯=第3章 岩石本构关系与强度理论例：已知岩石的应力状态如图,并已知岩石的内聚力为4MPa ，内摩擦角为35°。

求： （1）各单元体莫尔应力圆,主应力大小和方向； （2）用莫尔库仑理论判断，岩石是否发生破坏解：（1）A 单元：主应力大小：122223 5.00 5.00 5.0()()002222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+= 方向：与x σ的夹角20tan 200 5.0xyx yτθσσ===--，0θ=︒莫尔应力图:圆心:135.002.522σσ++==半径：13 5.002.522σσ--==B 单元：主应力大小：122223 4.00000()() 4.0 4.02222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=- 方向：与x σ的夹角2 4.0tan 20xyx yτθσσ===∞-，45θ=︒ 莫尔应力图：圆心:134.0 4.0022σσ+-==半径：13 4.0( 4.0)4.022σσ---==C 单元：主应力大小：122223 5.705.00 5.00()() 2.00.702222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=-方向：与x σ的夹角22 2.0tan 20.85.00xyx yτθσσ⨯===--莫尔应力图：圆心：135.70.72.522σσ+-==半径：13 5.7(0.7)3.222σσ---==D 单元： 主应力大小:122223 6.06.0 6.0 6.0 6.0()()0 6.02222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=方向：与x σ的夹角20tan 206.0 6.0xyx yτθσσ===--，0θ=︒莫尔应力图：圆心：136.0 6.06.022σσ++==半径:13 6.0 6.0022σσ--==E 单元：主应力大小：12222310.9110.0 1.010.0 1.0()() 3.00.092222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+= 方向：与x σ的夹角22 3.0tan 20.6710.0 1.0xyx yτθσσ⨯===--莫尔应力图：圆心：1310.910.095.522σσ++==半径：1310.910.095.4122σσ--==A 岩石单元体没有破坏，B 不存在正应力,存在切应力。

例一：有一组共三块试件，每块边长为，高度为12cm 。

试验测得试件的破坏受压荷载分别为。

试求该岩石试件的抗压强度。

解：计算高试件的抗压强度则：例二：大理岩的抗剪强度试验，当时，。

该岩石作三轴抗压强度试验时，当。

求侧压力时，其三轴抗压强度等于多少？解：（1）计算内摩擦角（1）（2）联立求解：（2）三轴抗压强度：K C K 231+⋅=σσK C2为围压为0时的抗压强度1000kg/cm2（3）计算计算系数K ：231/1222607.310002cmkg K CK =⨯+=+⋅=σσ例三：三块立方体试件，分别作倾角为480，550，640的抗剪强度试样，其施加的最大荷载分别为4.5T ，2.8T 和2T ，试，绘出抗剪强度的曲线图,求取岩石的值。

解：（1）求每块试件破坏面上的剪应力和正应力（2）求岩石的值，根据以上各值作关系图，如下图所示：由公式：量出：C=44kg/cm2；。

例四：某均质岩体的强度曲线：，其中，。

试求此岩体在侧向围岩压力的条件下的极限抗压强度，如图所示。

并求出破坏面的方位。

解：（1）在直角坐标系中画出岩石的强度曲线Ⅰ，并在轴上选取;（2）作一个通过A点并与强度曲线Ⅰ相切于M点的极限应力圆;（3）圆与交于B点，根据莫尔应力圆的概念，线段OB长度等于岩体在围岩应力条件下的极限强度，可得：；（4）在岩体上以方向为基准，逆时针方向转动角，因为由轴转往切点M试逆时针方向，即可得到破坏面SS'。

（5）连接AM线段，角MOB为900＋300＝1200；得，此角为岩体内破坏面与方向得夹角；例五：某矿大理岩试验结果如下：其单向抗压强度；当侧压力时，其破坏时垂直压力为 ；当侧压力时，其破坏时垂直压力为 。

试问（1）当侧压力时，垂直压力为时，试件是否破坏？（2）当侧压力 时，垂直压力为时，试件是否破坏？解：（1）选取 直角坐标系如图（2）画 ，的应力圆；（3）画，的应力圆；（4）画 ， 的应力圆 ；（5）作上述摩尔应力圆的公切线，即应力圆的包络线；（6）再画出 ， 的应力圆；该应力圆位于包络线以内，说明该岩石试件不会破坏；（7）再画出 ，的应力圆；该应力圆位于包络线以外，说明该岩石试件已经发生破坏。

第二章 岩体的基本物理力学性质10、一个5510cm cm cm ⨯⨯试样，其质量为678g ，用球磨机磨成岩粉并进行风干，天平秤称得其质量为650g ，取其中岩粉60g 作颗粒密度试验，岩粉装入李氏瓶前，煤油的度数为0.53cm ，装入岩粉后静置半小时，得读数为20.33cm ，求：该岩石的天然密度、干密度、颗粒密度、岩石天然空隙率。

解：天然密度36782.71/5510m g cm V ρ===⨯⨯干密度36502.6/5510s d m g cm V ρ===⨯⨯颗粒密度360 3.03/20.30.5s s s m g cm V ρ===- 天然孔隙率 2.6110.143.03V d s V n V ρρ==-=-=12、已知岩石单元体A —E 的应力状态如图所示，并已知岩石的4c MPa =,35ϕ=︒,试求：（1）各单元的主应力的大小、方向，并作出莫尔应力图。

（2）判断在此应力下，岩石单元体按莫尔-库伦理论是否会破坏？ 解：（1）A 单元：主应力大小：135.00 5.0022x yMPa σσσσ++===方向：与x σ的夹角20tan 200 5.0xyx yτθσσ===--，0θ=︒ 莫尔应力图：圆心：135.002.522σσ++==半径：13 5.002.522σσ--==B 单元：主应力大小：13 4.000 4.022x y MPa σσσσ++=±==- 方向：与x σ的夹角2 4.0tan 20xyx yτθσσ===∞-，45θ=︒ 莫尔应力图：圆心：134.0 4.0022σσ+-==半径：13 4.0( 4.0)4.022σσ---==C 单元：主应力大小：13 5.705.000.7022x y MPa σσσσ++=±==-方向：与x σ的夹角22 2.0tan 20.85.00xyx yτθσσ⨯===-- 莫尔应力图：圆心：135.70.72.522σσ+-==半径：13 5.7(0.7)3.222σσ---==D 单元：主应力大小：13 6.06.0 6.0 6.022x y MPa σσσσ++==±= 方向：与x σ的夹角20tan 206.0 6.0xyx yτθσσ===--，0θ=︒莫尔应力图：圆心：136.0 6.06.022σσ++==半径：13 6.0 6.0022σσ--==E 单元：主应力大小：1310.9110.0 1.00.0922x y MPa σσσσ++=±=±= 方向：与x σ的夹角22 3.0tan 20.6710.0 1.0xyx yτθσσ⨯===--莫尔应力图：圆心：1310.910.095.522σσ++==半径：1310.910.095.4122σσ--==（2）A 单元：21335tan (45)2tan(45)24tan(45)15.37 5.0222c MPa MPa ϕϕσσ︒=︒++︒+=⨯︒+=>不破坏； B 单元：2135354.0tan (45)24tan(45)0.61 4.022MPa MPa σ︒︒=-⨯︒++⨯︒+=< 破坏； C 单元：2135350.7tan (45)24tan(45)12.78 5.722MPa MPa σ︒︒=-⨯︒++⨯︒+=> 不破坏； D 单元：2135356.0tan (45)24tan(45)37.51 6.022MPa MPa σ︒︒=⨯︒++⨯︒+=> 不破坏； E 单元：2135350.09tan (45)24tan(45)15.7010.9122MPa MPa σ︒︒=⨯︒++⨯︒+=> 不破坏；13、对某种砂岩做一组三轴压缩实验得到的如表所示峰值应力。

岩石力学2复习题第一章复习思考题1、岩块具有哪些力学特征？答：1.岩块的力学性质与组成岩块的矿物成分及其相对含量有关。

一般来说，含硬度大的粒柱状矿物愈多，岩块强度越高。

含硬度小的片状矿物越多，岩块的强度越低。

2．胶结连接的岩块强度硅质胶结>铁质、钙质胶结>泥质胶结3.岩块的力学性质与组成岩块的岩石结构构造有关。

颗粒形状强度：粒状、柱状>片状>鳞状。

颗粒大小强度：粗粒<细粒4.岩块的力学性质与岩块的微结构面发育程度有关，微观结构面削弱岩块强度，导致各向异性5.岩块的风化程度对岩块力学性质也有影响。

导致岩块的硬度降低，抗变形能力减弱，渗透性增加2、软弱结构面具有哪些地质特性？答：1.由原岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结构或泥质定向结构2.粘粒含量很高3.含水量接近或超过塑限4.密度比原岩小5.常具有一定的胀缩性6.力学性质比原岩差7.强度低8.压缩性高9.易产生渗透变形3、结构面特征对岩体性质的影响是什么？答：1.产状：常用走向，倾向和倾角表示，结构面与最大主应力之间的关系控制着岩体的破坏机理与强度。

当结构面与最大主平面的夹角β为锐角时，岩体将沿结构面滑移破坏；当β=90°时则表现为平行结构面劈裂拉张破坏；β=0°表现为横切结构面产生剪断岩体破坏2.连续性：常用连续性系数K，迹长和面连续性系数表示，K在0~1之间，K值愈大说明结构面连续性愈好，当 K=1时，结构面完全贯通。

结构面的连续性对岩体的变形、变形破坏机理、强度及渗透性有很大的影响。

3.密度：密度控制着岩体的完整性和岩块的强度。

一般的，结构面发育越密集，岩体的完整性越差，岩块的块度愈小，进而导致岩体的力学性质变差，渗透性增强4.张开度：使结构面实际接触面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透性增大。

当结构面张开且被外来物质填充时，则其强度主要由充填物决定5.形态：结构面的形态对岩体的力学性质及水力学性质存在明显的影响。

岩石力学习题第一章 绪论解释岩石与岩体的概念，指出二者的主要区别与联系。

岩体的力学特征是什么？自然界中的岩石按地质成因分类可分为几大类，各有什么特点？ 简述岩石力学的研究任务与研究内容。

岩石力学的研究方法有哪些？第二章 岩石的物理力学性质名词解释：孔隙比、孔隙率、吸水率、渗透性、抗冻性、扩容、蠕变、松弛、弹性后效、长期强度、岩石的三向抗压强度岩石的结构和构造有何区别？岩石颗粒间的联结有哪几种？岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？已知岩样的容重γ=m 3，比重80.2=s G ，天然含水量%80=ω，试计算该岩样的孔隙率n ，干容重d γ及饱和容重m γ。

影响岩石强度的主要试验因素有哪些？岩石破坏有哪些形式？对各种破坏的原因作出解释。

什么是岩石的全应力－应变曲线？什么是刚性试验机？为什么普通材料试验机不能得出岩石的全应力－应变曲线？什么是岩石的弹性模量、变形模量和卸载模量？在三轴压力试验中岩石的力学性质会发生哪些变化？岩石的抗剪强度与剪切面上正应力有何关系？简要叙述库仑、莫尔和格里菲斯岩石强度准则的基本原理及其之间的关系。

简述岩石在单轴压力试验下的变形特征。

简述岩石在反复加卸载下的变形特征。

体积应变曲线是怎样获得的？它在分析岩石的力学特征上有何意义？什么叫岩石的流变、蠕变、松弛？岩石蠕变一般包括哪几个阶段？各阶段有何特点？不同受力条件下岩石流变具有哪些特征？简要叙述常见的几种岩石流变模型及其特点。

什么是岩石的长期强度？它与岩石的瞬时强度有什么关系？请根据τσ-坐标下的库仑准则，推导由主应力、岩石破断角和岩石单轴抗压强度给出的在13σσ-坐标系中的库仑准则表达式c σθσσ+=231tan ，式中φφσsin 1cos 2-=c c 。

将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到100MPa 时即发生破坏，破坏面与大主应力平面的夹角(即破坏所在面与水平面的仰角)为65°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化(即遵循莫尔库伦破坏准则)，试计算：1)内摩擦角。

练习题三、简答题：1、什么是全应力应变曲线？为什么普通材料试验机得不出全应力应变曲线？答：在单轴压缩下，记录岩石试件被压破坏前后变形过程的应力应变曲线。

普通材料实验机整体刚度相对较小,对试件施加载荷产生的反作用力将使实验机构件产生较大变形（弹性能储存)，当岩石试件被压坏时,试件抗压能力急剧下降，致使实验机弹性变形迅速恢复（弹性能释放)摧毁岩石试件，而得不到岩石破坏后的应力应变曲线。

刚性实验机在施加载荷时,自身变形极小，储存的弹性能不足以摧毁岩石试件，因此可以得到岩石破坏后的应力应变曲线.2、简述岩石在三轴压缩下的变形特征。

答：E、μ与单轴压缩基本相同；随围压增加--三向抗压强度增加；峰值变形增加；弹性极限增加;岩石由弹脆性向弹塑性、应变硬化转变.3、按结构面成因，结构面通常分为几种类型？答:按成因分类有三种类型：①原生结构面-—成岩阶段形成的结构面；②构造结构面—-在构造运动作用下形成的结构面;③次生结构面--由于风化、人为因素影响形成的结构面。

4、在巷道围岩控制中，可采取哪些措施以改善围岩应力条件？答：选择合理的巷道断面参数（形状、尺寸），避免拉应力区产生（无拉力轴比）；巷道轴线方向与最大主应力方向一致；将巷道布置在减压区（沿空、跨采、卸压）。

5、地应力测量方法分哪两类？两类的主要区别在哪里?每类包括哪些主要测量技术？答：分为直接测量法和间接测量法。

直接测量法是用测量仪器直接测量和记录各种应力量。

间接测量法，不直接测量应力量，而是借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的物理量的变化，通过其与应力之间存在的对应关系求解应力。

直接测量法包括：扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法等。

间接测量法包括：套孔应力解除法、局部应力解除法、松弛应变测量法、孔壁崩落测量法、地球物理探测法。

1．岩石的塑性和流变性有什么不同?答：塑性指岩石在高应力（超过屈服极限）作用时，产生不可恢复变形的性质。

岩石力学第二章课后答案本章课程的主题为岩石力学，重点探讨岩石的宏观形态、内部结构及关系，为我们提供关于岩石行为、受力响应特性及失稳过程的知识，从而更好地理解岩石力学中的基本概念和理论。

本文旨在阐述岩石力学第二章的课后答案，并仔细探讨各个问题的答案及其相关背景知识。

一、描述岩石的力1.描述物理力：物理力是两个或多个点造成相互作用的力，一般正向作用于接触点，而负向作用于相邻点。

物理力是由岩体表面拉力、摩擦力、流体力和液体力等多个方面组成的。

2.描述重力：重力是岩体质量对外界所施加的力，它偏重于物体的质心，把物体拉向地心。

重力可以通过物理实验测量，它的大小受到物体的重量和距离有关。

二、岩石物理概念：1.描述质量：质量是物体的物理属性，是物件的内在构造的结果。

岩石的质量受到地质条件和变化影响，特殊情况下可能会发生变化。

2.描述位移：位移是岩石物理运动的结果，把某一物体从它最初的位置拉到另外一个位置，是岩体运动的定量描述。

3.描述弹性：弹性是岩石的力学特征，表示岩石在受到外力作用时发生变形的程度。

岩石的弹性由其特性和结构所决定，岩石特性，如硬度，密度，结构所决定的弹性范围也不同。

三、岩石的力学变化1.描述弹性变形：弹性变形是岩石受力而变形的一种变化，它是由岩石自身的物性和结构决定的，岩石在受载荷作用时，它会发生弹性变形。

2.描述失稳：失稳是岩石受力后外形发生显著变化的状态，它由岩石的强度和硬度决定，失稳的程度因此也变化。

一旦失稳，岩石的力学性能就会显著变差，从而会影响服务寿命。

3.描述可塑性变形：可塑性变形是岩石受力变形的另一种特点，它和弹性变形有很大不同，可塑性变形受到岩石材料物性和温度影响，服务寿命受到很大影响，一旦可塑性变形，岩石就会变得脆性和容易出现裂纹，以及不可逆转的变形，从而降低服役性能。

四、岩体受力的结果1.描述静强度：静强度由岩石的物性和结构决定，即使在受载荷的作用下，岩石仍能保持稳定，也就是说岩石的强度超过外力，抵消外力的作用，保持自身的形状和结构的完整。

岩石力学习题+思考题答案1第一章习题与思考题答案1．构成岩石的主要造岩矿物有那些？答:岩石的主要物质成分: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、赤铁矿等。

2．为什么说基性岩和超基性岩最容易风化?答：基性岩石和超基性岩石主要由易风化的橄榄石、辉石及基性斜长石组成。

所以基性岩石和超基性岩石非常容易风化。

3．常见岩石的结构连结类型有那几种？答:岩石中结构连结的类型主要有两种：1。

结晶连结:岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。

2.胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结.如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结。

4．何谓岩石中的微结构面,主要指那些,各有什么特点？答:岩石中的微结构面（或缺陷）是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙.它包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。

矿物的解理面：是指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面.晶粒边界：矿物晶体内部各粒子都是由各种离子键、原子键、分子键等相连结。

由于矿物晶粒表面电价不平衡而使矿物表面具有一定的结合力，但这种结合力一般比起矿物内部的键连结力要小，因此, 晶粒边界就相对软弱.微裂隙：是指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂迹线，也称显微裂隙.粒间空隙：多在成岩过程中形成，如结晶岩中晶粒之间的小空隙,碎屑岩中由于胶结物未完全充填而留下的空隙.粒间空隙对岩石的透水性和压缩性有较大的影响。

晶格缺陷:有由于晶体外原子入侵结果产生的化学上的缺陷，也有由于化学比例或原子重新排列的毛病所产生的物理上的缺陷。

它与岩石的塑性变形有关。

5．自然界中的岩石按地质成因分类，可分为几大类,各大类有何特点？答：根据地质学的岩石成因分类可把岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。

岩浆岩:岩浆岩分三大类,其特点:1）深成岩：常形成较大的入侵体。

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）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。