(完整版)岩石力学计算题

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。

(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。

中国矿业大学2010～2011学年第 2 学期《矿山岩体力学》试卷（A）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B）岩石受力状态有关C）岩石强度D）岩石环境条件5、巴西劈裂法测量岩石的抗拉强度要求（C ）A）线荷载不通过试件的直径B）试件含有裂隙C）破坏面必须通过试件的直径D）岩石试件为方形6、岩石的Griffith破坏准则是（B ）A）压破坏准则B）拉破坏准则C）剪破坏准则D）压剪破坏准则7、多个极限应力圆上的破坏点的轨迹称为莫尔强度线/莫尔包络线，实际中对于给定的岩石是否存在下图中的应力圆3（ C ）A）很定存在B）不一定C）不存在D）与所受外力有关8、下列哪类岩体结构面不是按地质成因分类（C ）A）原生结构面B）构造结构面C）张性结构面D）次生结构面9、岩体强度受（D ）控制A）岩块强度B）结构面强度C）岩块和结构面强度D）岩块和结构面强度及其组合方式10、岩体质量指标RQD分类是将钻探时长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，下列对该分类方法的评价哪个是错的（ C ）A）简单易行B）没有考虑节理方位的影响C）考虑了充填物的影响D）是一种快速、经济而实用的分类方法11、围岩作用于支护结构上的力称为（C ）A）支承压力B）围岩应力C）围岩压力D）采动应力12、通常把在外力作用下破坏前总应变大于（C ）的岩石称为塑性岩石。

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。

岩石力学计算题1. 题目- 已知某岩石试件在单轴压缩试验下，试件直径D = 50mm，高度H=100mm，破坏时的最大荷载P = 100kN。

求该岩石的单轴抗压强度σ_c。

2. 题目解析- 单轴抗压强度σ_c的计算公式为σ_c=(P)/(A)，其中P是破坏时的最大荷载，A是试件的横截面积。

- 对于圆形试件，其横截面积A = frac{π D^2}{4}，已知D = 50mm=0.05m，则A=frac{π×(0.05)^2}{4}- 计算A=(π×0.0025)/(4)≈ 0.001963m^2- 已知P = 100kN = 100000N- 根据σ_c=(P)/(A)，可得σ_c=(100000)/(0.001963)≈ 50.94MPa二、相关学习资料整理（以人教版知识体系为例）1. 基础知识部分- 岩石的基本物理性质- 岩石是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。

其物理性质包括密度、重度等。

密度ρ=(m)/(V)（m为质量，V为体积），重度γ=ρ g（g 为重力加速度）。

这些基本物理性质是理解岩石力学性质的基础，例如密度较大的岩石在相同条件下可能具有更高的强度。

- 岩石的应力 - 应变关系- 在岩石力学中，应力σ=(F)/(A)（F为作用力，A为受力面积），应变varepsilon=(Δ l)/(l)（Δ l为变形量，l为原长）。

岩石的应力 - 应变曲线通常可以分为几个阶段，如压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段。

在单轴压缩试验中，弹性阶段岩石的应力与应变近似满足胡克定律σ = Evarepsilon（E为弹性模量）。

2. 单轴压缩试验相关知识- 试验目的- 单轴压缩试验是测定岩石单轴抗压强度的重要方法。

通过该试验可以得到岩石在单轴受压状态下的强度、弹性模量、泊松比等重要力学参数。

- 试验设备- 主要设备包括压力试验机、试件制备模具等。

压力试验机能够对试件施加轴向压力，并测量压力大小；试件制备模具用于制作符合标准尺寸要求的岩石试件。

一、习题1 、B 2 、D1.1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2.1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2.2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）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（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（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（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）。

（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）。

（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（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（）。

（A（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（）。

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。

岩体力学计算题(总23页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--计算题四、岩石的强度特征(1) 在劈裂法测定岩石单轴抗拉强度的试验中，采用的立方体岩石试件的边长为5cm ，一组平行试验得到的破坏荷载分别为、、，试求其抗拉强度。

解：由公式σt =2P t /πa 2=2×P t ×103/×52×10-4=(MPa)σt1=×= σt2=×= σt3=×=则所求抗拉强度：σt ==++/3=。

(2)解：因为K =，P t 、D 为上表数据，由公式σt =KI s =KP t /D 2代入上述数据依次得：σt =、、、、、、、。

求平均值有σt =。

(3) 试导出倾斜板法抗剪强度试验的计算公式。

解：如上图所示：根据平衡条件有： Σx=0τ-P sin α/A -P f cos α/A =0 τ=P (sin α- f cos α)/AΣy=0σ-P cos α-P f sin α=0 σ=P (cos α+ f sin α)式中：P 为压力机的总垂直力。

σ为作用在试件剪切面上的法向总压力。

τ为作用在试件剪切面上的切向总剪力。

f 为压力机整板下面的滚珠的磨擦系数。

α为剪切面与水平面所成的角度。

则倾斜板法抗剪强度试验的计算公式为:σ=P(cosα+ f sinα)/Aτ=P(sinα- f cosα)/A(4) 倾斜板法抗剪强度试验中，已知倾斜板的倾角α分别为30º、40º、50º、和60º，如果试样边长为5cm,据经验估计岩石的力学参数c=15kPa，φ=31º，试估计各级破坏荷载值。

(f=解：已知α分别为30º、40º、50º、和60º，c=15kPa，φ=31º，f=，τ=σtgφ+cσ=P(cosα+ f sinα)/Aτ=P( sinα- f cosα)/AP( sinα- f cosα)/A= P(cosα+ f sinα) tgφ/A+c( sinα- f cosα)= (cosα+ f sinα) tgφ+cA/PP=cA/[( sinα- f cosα)- (cosα+ f sinα) tgφ]由上式，代入上述数据，计算得：P30=15(kN/mm2)×25×102(mm2)/[( sin30 - ×cos30) - (cos30 + ×sin30) tg31]αsinαcosα( sinα- f cosα)(cosα+ f sinα)(cosα+ f sinα)tgφP3 04 05 06 0把(2)代入(1)式化简得：φφσsin 1cos 2+=c t (3)ΔAO 2D ≌ΔAOC 得：φcsc 2112⨯++=c r r AO c r 2112csc csc 1r r r r ++=φφ∵ r 1=σt /2 r 2=σc /2σc (csc φ-1)= σt (csc φ+1) (4)把(4)代入(3)得：φφσsin 1cos 2-=cc (5)由（3），（5）2222224sin 1cos 4)sin 1)(sin 1(cos 4c c c t c =-=-+=φφφφφσσ t c c σσ21=(6)由（3）,（5）2c cos φ=σt (1+sin φ) , 2c cos φ=σc (1-sin φ), 相等有 sin φ=(σc -σt )/ (σc +σt ) (7)由(5)+(3)cos φ=4c /(σc +σt ) (8)由（6），（7），（8）tc t ct c t c t c t c σσσσσσσσσσσσφφφ2)()(2)()(cos sin tan -=++-==(9) (6) 在岩石常规三轴试验中，已知侧压力σ3分别为、、和0MPa 时，对应的破坏轴向压力分别是、329MPa 、和161MPa ，近似取包络线为直线，求岩石的c 、φ值。

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。

岩石力学计算题1．在具有一组平行节理的岩体中开挖一地下硐室，岩体节理面倾角β=30°，内摩擦角φ=35°，粘结力c f =0，边墙内垂直应力σy =1000kPa ，假设该岩石破坏遵循莫尔—库伦准则，问：（1）岩石干燥时，硐室边墙是否稳定？（2）节理中存在裂隙水压p w =150kPa 时硐室边墙是否稳定？（3）若边墙不稳定，应给给硐室边墙多大的水平支护力σx 才能保持边墙稳定？（武汉大学05年研究生入学考试试题）解：（1）边墙岩体处于单向应力状态，节理面上正应力与剪应力由下式计算：θσσ2cos y ==1000ccc 230°=750cccθστsin 2y ==10002sin60°=433kPa由库伦准则，结构面极限抗剪强度:τmax =c +σtanφ=0+750tan35°=525kPaτ<τmax 故边墙稳定。

（2）当存在裂隙水压p w =150kPa 时，库伦准则表述为： τmax =c +(σ−p ω)tanφ=0+(750−150)tan35°=420kPa τ>τmax 故边墙不稳定。

（3）设边墙水平支护力σx :节理面上的正应力与剪应力由下式给出：σ=σy +σx 2+σy −σx 2cos2θ τ=σy −σx 2sin2θ 库伦准则，由下式表述：τmax =c +(σ−p ω)tanφ极限状态，令τmax =τ，θ=30°得σx =21.4kPa及最小水平支护力为21.4kPa 。

2．由某工程采集的岩样进行常规三轴压缩试验，为围压分别为1MPa ，3MPa ，5MPa ，7 MPa ，9 MPa 时，对应的抗压强度分别为：8MPa ，16MPa ，25MPa ，34MPa ，42MPa ，已知岩体强度折减系数0.7，求岩体单轴抗压强度Rc ，内摩擦角与粘集力。

（矿冶总院2010年研究生）解：以直线型库伦强度准则判定：φστtan +=c 其中τ:岩体抗剪强度，σ：岩体强度，φ：内摩擦角，c:粘结力。

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 ）岩体中含有大量的不连续（ 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、A2、C3、C4、A5、D6、A7、C8、B 9、A 10、D6、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单无块体，其结构类型的划分取决于（）（A）结构面的性质（B）结构体型式（C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑1、A2、C3、C4、A5、D6、A7、C8、B 9、A 10、D选择题1、在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压强度为（）。

六、计算题一、如果某种岩石的强度条件为τ=σtg30°十10(MPa)，试求， (1)这种岩石的单轴抗压强度；(2)设σ1>σ2>σ3(压应力为正，单位为MPa)，则应力状态为(53.7，30，1)时岩石是否破坏。

解答：由a MP 1030tan 0 知 a MP C 10 ，030 ； （1）由sin 1sin 12 CR C有a C MP R 64.3430sin 130sin 11020（2）由三向抗压强度331sin 1sin 1sin 1sin 1sin 1sin 12C R C有：（53.7，30，1）时三向抗压强度a a MP MP 70.5364.371364.341 ，已破坏； 二、在均质岩体中开一巷道，巳知岩石的内摩擦角υ=30°，内聚力C=30MPa,由实测知道巷道围岩所受平均垂直应力为200MPa ，这种情况下至少应对巷道边帮提供多大的侧向应力才能维持巷道边帮的平衡?解答：本题实质为求三向受力下最大主应力为200a MP 不破坏时的最小侧压3 。

由31sin 1sin 1sin 1sin 12C有a MP C64.05.133025.0200sin1sin 1sin 1sin 1213需提供最小侧向应力为0.64a MP 。

三、某岩块强度符合库仑准则，c = 5 MPa ，φ=30°。

如果三轴应力状态下的σ3=10 MPa 保持常数，求极限平衡时σ1。

（6分） 解： c = 5 MPa ，φ=30°，σ3=10 MPa 极限平衡状态莫尔圆与强度线相切，有312510(10.5)2c o s (1s i n )247.321s i n10.5c M P a ϕσϕσϕ⨯+⨯+++===--四、已知在某岩体中，仅含有一条节理面，节理面和最大主应力平面成某角度α。

图1表示出了完整岩块的莫尔应力圆，并给出了完整岩块和结构面的强度线。

……………………………………密…………封……………线…………………………………1、岩石力学的定义（5分）2、何为岩石的强度？表示岩石强度的指标有哪些？（5分）3、试述学过的岩石破坏准则(要求列举4个)列出相应的表达式且说明各自的适用情况。

（7分）第1页共6 页……………………………………密…………封……………线…………………………………4、什么是岩体初始应力？试简要说明研究岩体原始应力的工程意义？（5分）5、详细介绍压力拱理论？（8分）6、什么叫滑坡？滑坡动面的形式有几种？（5分）7、什么叫岩基极限承载力？计算时应考虑哪能些条件？（5分）第2 页共6 页……………………………………密…………封……………线…………………………………二、作图题：（5分）直剪破坏试验全过程曲线可分几段？各区段的特点是什么？三、选择题：（2/题）（共10分）1、模量比是指：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。

（ ）2、室内静荷载单轴抗压强度试验要求加荷速度：a.0.5_0.8MPa/s （ ）b. 0.5_1.0MPa/s （ ）c. 0.3_0.5MPa/s （ ）d. 0.3_0.8MPa/s （ ）3、 a. γμ)1(+=E k （ ） b. γμ)1(-=Ek （ ）c. γμγE k =（ ） d. μγ+=1Ek （ ）4、下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性制裁的理想力学模型中，哪一种被称为凯尔文模型？（ ）（A ）弹簧模型 （ ） （B ）缓冲模型 （ ） （C ）弹簧与缓冲器并联 （ ） （D ）弹簧与缓冲器串联 （ ）5、岩坡发生在岩石崩塌破坏的坡度，一般认为是（ ）。

（a ）>45°时 （b ）>60°时 （c ）>75°时 （d ）90°时第 3 页 共 6 页\……………………………………密…………封……………线…………………………………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。

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三、判断改错题（每题2分，共10分）2、岩石在常温常压下的变形特征与深层一致。

3、围压越高，岩石的变形能力越大。

4、岩石的力学性质主要是指岩石的变形特征和强度特征。

5、岩石应力应变的全过程曲线可以通过在常规试验机上进行单轴压缩试验得到。

四、名词解释（每题3分，共15分）1、岩石力学2、蠕变3、原地应力4、压力溶解5、滞弹性应变恢复法五、简答题（每题5分，共20分）1、三轴压机中，为什么要对实验岩心进行密封包裹？2、简述岩石的库仑-纳维尔准则？3、简述单轴应力作用下典型应力应变曲线四个阶段的含义。

六、计算题一、如果某种岩石的强度条件为τ=σtg30°十10(MPa)，试求， (1)这种岩石的单轴抗压强度；(2)设σ1>σ2>σ3(压应力为正，单位为MPa)，则应力状态为(53.7，30，1)时岩石是否破坏。

解答：由a MP 1030tan 0 知 a MP C 10 ，030 ； （1）由sin 1sin 12 CR C有a C MP R 64.3430sin 130sin 11020（2）由三向抗压强度331sin 1sin 1sin 1sin 1sin 1sin 12C R C有：（53.7，30，1）时三向抗压强度a a MP MP 70.5364.371364.341 ，已破坏；二、在均质岩体中开一巷道，巳知岩石的内摩擦角φ=30°，内聚力C=30MPa,由实测知道巷道围岩所受平均垂直应力为200MPa ，这种情况下至少应对巷道边帮提供多大的侧向应力才能维持巷道边帮的平衡?解答：本题实质为求三向受力下最大主应力为200a MP 不破坏时的最小侧压3 。

由31sin 1sin 1sin 1sin 12C有a MP C64.05.133025.0200sin1sin 1sin 1sin 1213需提供最小侧向应力为0.64a MP 。

三、某岩块强度符合库仑准则，c = 5 MPa ，φ=30°。

如果三轴应力状态下的σ3=10 MPa 保持常数，求极限平衡时σ1。

（6分） 解： c = 5 MPa ，φ=30°，σ3=10 MPa极限平衡状态莫尔圆与强度线相切，有312510(10.5)2c o s (1s i n )247.321s i n10.5c M P a ϕσϕσϕ⨯+⨯+++===--四、已知在某岩体中，仅含有一条节理面，节理面和最大主应力平面成某角度α。

图1表示出了完整岩块的莫尔应力圆，并给出了完整岩块和结构面的强度线。

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。