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岩体力学复习题

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岩体力学习题集

一、名词解释

1、岩体2、弹性3、脆性4、三轴抗压强度5、抗压强度6、抗拉强度7、抗剪强度8、莫尔强度理论9、强度判据10、 稳定性系数11、蠕变12、残余强度13、天然应力14、剪切刚度15、强度理论16、

剪切刚度17、八面体强度理论 18、极限强度19、蠕变20、孔隙比21、法向刚度22、围岩应力23、软化系数24、变形模量25、几何边界条件26、长期强度27、主应力29、主平面30、结构面31、滑坡32、塑性33、围岩抗力系数3 35、弹性模量36、动弹性模量37、天然应力38、强度曲线39、内摩擦角40、切线模量41、岩体力学42、单轴抗压强度43、重分布应力44、围岩压力45、围岩抗力46、强度47、弹性极限48、强度极限 49、脆性破坏50、渗透系数51、软化系数52、割线模量53、爬坡角54、岩石吸水率55、三轴强度56、尺寸效应57、应力集中系数58、初始模量59、抗冻系数60、岩爆61、泊松比62、强度包络线63、普氏系数64、自然平衡拱65、RQD66、格里菲斯强度理论67、单轴抗压强度68、横波69、纵波70、围岩压力71、饱和吸水率72、法向刚度

一、名词解释（每词2分，共20分）

1、结构面

2、蠕变

3、饱和吸水率

4、强度判据

5、围岩

6、剪切刚度

7、天然应力

8、 RQD值

9、围岩抗力系数

10、岩石软化性

二、填空（每空1分，共30分）

1、结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。

2、表征岩石抗剪强度的基本指标是（）和（）。 2 3、垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。

4、有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最大主应力σ1的方向为（）； 假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角Φ为（）。

5、测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。

6、RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。

7、从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。

8、天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。

9、岩体天然应力的测量方法主要有（）、（）和（）。

10、按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。

三、问答（共30分）

1、试述地下洞室弹性围岩重分布应力的基本特点。（10分）

2、试述粗糙起伏无充填结构面的剪切强度特征（要求图加简要文字说明）。（10分）

3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。（10分）

四、计算（共30分）

1、某岩块的剪切强度参数为：C=50MPa，Φ=600，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σ3和轴压σ1分别加到50MPa和700MPa后，保持轴压不变，逐渐卸除围压σ3，问围压卸到多少时，岩石试件破坏？（15分）

2、在某岩体中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩的剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3，设岩体天然应力比值系数λ=1，试评价该洞室开挖后的稳定性。（15分）

模拟试卷二

一、名词解释（每词2分，共20分）

1、岩体

2、单轴抗压强度

3、吸水率

4、强度判据 3 5、围岩

6、剪切刚度

7、重分布应力

8、RQD值

9、围岩抗力系数

10、变形模量

二、填空（每空1分，共30分）

1．按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。

2．结构面发育的密集程度通常用（）和 （）表示，结构面的形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。

3．表征岩石变形性质的基本指标是（）和（）。

4．垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。

5．有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最大主应力的方向为（），假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角为（）。

6．测定岩石抗拉强度的方法有（）和 （）。

7．RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（） 。

8．从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有 （）和 （）两种。

9．天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。

10．结构面按地质成因可分为 （）、（）和（）。

三、问答（共32分）

1、试述岩石边坡应力分布特征。（8分）

2、试述粗糙起伏规则锯齿状无充填结构面的剪切强度特征（图示、列出公式、并用文字加以简单说明）。（8分）

3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。（8分）

4、列出岩石破坏判据（不少于3种）的名称及其适用条件。（8分）

四、计算（共18分）

1、某岩体，天然应力比值系数λ=1，按自重应力考虑，在其中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深 4 为400m，已知洞室围岩剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3。（10分）

（1）计算400m深处的铅直应力和水平天然应力的大小；

（2）计算洞壁上的重分布应力大小；

（3）评价该洞室开挖后围岩的稳定性。

2．某岩块，进行全过程变形实验，测得实验数据如下，要求：（8分）

（1）在坐标纸中画出应力-应变曲线；

（2）标出各变形阶段；

（3）计算各种变形模量的大小。

应力

（MPa） 应变

（×10-2） 应力

（MPa） 应变

（×10-2） 应力

（MPa） 应变

（×10-2）

5 1.2 40 2.95 45 6.6

10 1.8 45 3.4 40 6.7

15 2.15 50 3.9 35 6.9

20 2.3 55 5.0 30 7.0

25 2.5 56.2 5.7 25 7.4

30 2.53 55 6.1 20 8.2

35 2.8 50 6.5 18 9.2

练习与思考

第一章

1、岩体力学包括哪三种分类，各有何侧重？

2、岩体力学的研究对象是什么？你能举出几个岩体变形破坏的事例？

3、岩体力学的研究方法有哪些，有什么区别？

4、你对岩体力学的形成与发展有哪些了解？

第二章

1、在勘探巷道岩壁上进行结构面测线详测如图所示，量得两组结构面沿测线的间距分别为

0.45m和0.8m，且A组结构面的倾角为55°， 5 B组倾角为20°。

1） 计算每组结构面的真间距及两组结构面沿测线的混合间距及线密度（Kd）;

2） 估算岩体沿详测线方向的RQD值。

2、何谓岩石的微结构面，主要指哪些，各有什么特点？

3、自然界中的岩石按地质成因分类，可以分为几大类，各有什么特点？

4、主要从哪些方面来研究结构面的地质特征？

5、构成岩石的主要造岩矿物有哪些，各有何特点？

6、区别岩体、岩石、岩块与结构体等概念的区别。

第三章

1、表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？

2、为什么岩石的空隙性与吸水性之间有密切的关系，关系如何？

3、你对岩石的软化性有什么进一步的认识？

4、区别吸水率、含水率概念的区别。

第四章

1、与材料力学中所学材料相比，岩块的变形与强度有什么特别的地方？

2、如图，岩块试件受双向应力状态，其应力分量：σx=12Mpa，σy=20MPa，τxy=MPa。

1） 绘出代表应力状态的摩尔应力圆， 并根据图形确定其主应力的大小与方向（σ1与X轴的夹角）；

2） 用解析法和图解法求图中斜面上的正应力σn和剪应力τn，并进行对比。

3、假定岩石中一点的应力为：σ1=61.2Mpa，σ3= -11.4MPa，室内实验测得的岩石单轴抗拉强度剪切强度参数C=30MPa，tgΦ=1.54， 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。

4、分析岩块的单轴抗拉强度比抗压强度小得多的原因。

5、劈裂实验中，岩样承受的是压力，为什么会在破坏面上出现拉应力？

6、什么是全应力-应变曲线，为什么在普通材料试验机上得不到全应力-应变曲线？

7、比较各强度判据的理论依据和适用条件。

第五章 6 1、比较岩块与结构面的压缩变形特征的不同，分析其原因。

2、不同类型的结构面其抗剪强度不同，请分析造成这种不同的原因。

3、结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？

4、如何正确理解巴顿公式的含义？

5、有一节理面的起伏角i=20°，基本摩擦角υb=35°，两壁岩石的内摩擦角υ=40°，C=10Mpa, 作出节理面的剪切强度曲线。

第六章

1、通过本章学习，你对岩体的各向异性有什么具体的认识？

2、比较岩体与岩块性质的差别，加深其为不同概念的理解。

3、单结构面理论的内容是什么？

4、你是如何理解岩体强度的？

5、某岩石通过三轴试验，求得其剪切强度为：C=10MPa，υ=45°，试计算该岩石的单轴抗压强度和单轴抗拉强度。

6、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σc=75MPa，薄膜充填节理强度为：υj=15°、Cj=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Cm和υm随法向应力变化的曲线（法向应力范围为0~2.5MPa）。

第七章

1、 研究岩体中的天然应力具有什么工程意义？

2、岩体天然应力得分布特征如何？

3、岩体天然应力的各种量测方法，各有什么特点？

4、在什么情况下，可以按自重应力理论计算天然应力？

5、某岩体，在深度100m内，密度为2.54g/cm3，在深度100~200m内，密度为2.71g/cm3，天然应力比值系数为1.89，试按自重应力理论

计算深度50m、150m处的天然应力大小？

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《岩石力学和测试技术》计算题练习

《岩石力学和测试技术》计算题练习

《岩石力学和测试技术》计算题练习

1 / 3 岩石力学计算题

1、有一块尺寸为7×7×7cm的石英岩立方体试件。当试件承受20T义压力后，试块

轴向收缩量0.003cm ，横向增长0.000238cm。求石英岩立方体试件的弹性模量和

泊松比。

解：（1）计算石英岩试件的轴向应变和横向应变：

εZ＝ΔLZ/L＝0.003/7＝0.00043

εX＝ΔLX/L＝0.000238/7＝0.000034

（2）计算试件的轴向应力：

бZ＝P/A＝20000/（7×7）＝408.16kg/cm3 ＝40.816MPa

（3）计算石英岩的弹性模量：

E＝бZ/εZ＝408.16/0.00043＝9.5×105 kg/cm3＝0.95×105MPa

（4）计算石英岩的泊松比：

µ＝εX/εZ＝0.000034/0.00043＝0.08

2．将一岩石试件进行抗压强度试验，当侧压为б2＝б3＝300 kg/cm2时，垂直加压到2700kg/cm2，试件发生破坏，其破坏面与最大主平面夹角成60°，设抗剪强度随正应力呈线性变化。计算：

（1）内摩擦角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。

解：（1）由已知条件作莫尔应力园和强度曲线，可知内摩擦角Φ＝30°

（2）计算破坏面上的正应力和剪应力：

б＝（б1＋б3）/2＋（б1－б3）/2˙Cos2α

＝（2700＋300）/2＋（2700－300）/2˙Cos120°

＝900 kg/cm2 少

τ＝（б1－б3）/2˙Sin2α

＝（2700－300）/2˙Sin 120° 《岩石力学和测试技术》计算题练习

2 / 3 ＝1039.2 kg/cm2

（3）由已知条件可知，该岩石试件强度曲线方程为：τ= C +бtgΦ，而以上

计算的б和τ为破坏面上的应力，必然满足强度曲线方程，所以把以上计算的б和

岩体力学计算题

岩体力学计算题

岩体力学计算题

1 / 231 / 23 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16.7、17.2、17.0kN，试求其抗拉强度。

解：由公式σt=2Pt/πa2=2×Pt×103/3.14×52×10-4=0.255Pt(MPa)

σt1=0.255×16.7=4.2585

σt2=0.255×17.2=4.386

σt3=0.255×17.0=4.335

则所求抗拉强度：σt==(4.2585+4.386+4.335)/3=4.33MPa。

(2) 在野外用点荷载测定岩石抗拉强度，得到一组数据如下：

D(cm) 15.7 14.6 14.9 14.1 16.3 16.7 15.7 16.6

Pt(kN) 21.3 21.9 24.8 20.9 21.5 25.3 26.7 26.1

试计算其抗拉强度。(K=0.96)

解：因为K=0.96，Pt 、D为上表数据，由公式σt=KIs=KPt/D2代入上述数据依次得：

σt=8.3、9.9、10.7、10.1、7.7、8.7、10.4、9.1。

求平均值有σt=9.4MPa。

(3) 试导出倾斜板法抗剪强度试验的计算公式。

解：

PfασττФФσ 岩体力学计算题

2 / 232 / 23 如上图所示：根据平衡条件有：

Σx=0

τ-P sinα/A-P f cosα/A=0

τ=P (sinα- f cosα)/A

Σy=0

σ-P cosα-P f sinα=0

σ=P (cosα+ f sinα)

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:

武汉理工大学岩石力学复习资料

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1

岩石力学

一、名词解释：

（1）岩石 ：岩石是由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而成的多种矿物颗粒的集合体，是组成地壳的基本物质。

（2）岩体：岩体是地质体，它的形成与漫长的地质年代有关，它是一定工程范围内的自然地质体，经过各种地质运动，内部含有构造和裂隙。

（3）岩石结构：岩石矿物颗粒的大小、形状、表面特征、颗粒相互关系、脉结类型等。

（4）岩石构造：岩石的组成部分在空间排列的情况，如岩石的层面构造、层理构造等。

（5）岩石的密度：是指单位体积岩石的质量，单位是kg/mmmm。分为块体密度和颗粒密度。

（6）块体密度：是指单位体积岩石的质量。根据岩石试样的含水状态不同，分为天然密度、饱和密度和干密度。

（7）颗粒密度：岩石颗粒密度ρs是岩石固相物质的质量与其体积的比值。

（8）容重: 岩石容重是指单位体积内岩石的重量单位为KN/m3。

（9）比重: 是指岩石的干的重力除以岩石的实体体积（不包括孔隙）再与4摄氏度时水的容重相比。

（10）孔隙性：岩石依其生成原因和生成条件不同，可能含有形状、体积不同的孔隙和裂隙。把岩石所具有的孔隙和裂隙特性，统称为岩石的孔隙性。通常用孔隙率大小表示。

（11）孔隙率：岩石孔隙率n为岩石试件中孔隙总体积与岩石试样总体积之比。

（12）渗透性：地下水在水力坡度（压力差）作用下，岩石能被水透过的性能成为岩石的渗透性。用渗透系数K来表征岩石渗透性能的大小。

（13）渗透系数：是表征岩石透水性的重要指标，其大小取决于岩石中孔隙的大小、数量、方向、相互贯通情况，并根据达西定律在室内测定。

（14）软化性：岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，通常用软化系数Kr表示。

（15）软化系数：岩石试件的饱和抗压强度与干抗压强度的比值。

《岩石力学》复习资料

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1 《岩石力学》复习资料

1.1 简述岩石与岩体的区别与联系。

答:岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体,力学性质可在实验室测得；岩体是指由背诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面切割的岩块组成的集合体，力学性质一般在野外现场进行测定，因此更接近岩体的实际情况，反映岩体的实际强度。

1.2 岩体的力学特征是什么？

答：（1)不连续性：岩体受结构面的隔断,多为不连续介质，但岩块本身可作为连续介质看待；

（2)各向异性：结构面有优先排列位向的趋势,随着受力岩体的结构趋向不同力学性质也各异；

(3）不均匀性：结构面的方向、分布、密度及岩块的大小、形状和镶嵌状况等在各部位都很不一致，造成岩体的不均匀性；

（4)岩块单元的可移动性：岩体的变形破坏往往取决于组成岩体的岩石块单元体的移动,这与岩石块本身的变形破坏共同组成岩体的变形破坏；

（5）力学性质受赋存条件的影响：在一定的地质环境中，岩体赋存有不同于自重应力场的地应力场、水、气、温度以及地质历史遗留的形迹等。

1.3 岩石可分为哪三大类?它们各自的基本特点是什么?

答：（1）岩浆岩：由岩浆冷凝形成的岩石，强度高、均匀性好；

（2）沉积岩：由母岩在地表经风化剥蚀后产生，后经搬运、沉积

2 和结硬成岩作用而形成的岩石,具有层理构造，强度不稳定，且具有各向异性；

（3）变质岩：由岩浆岩、沉积岩或变质岩在地壳中受高温、高压及化学活动性流体的影响发生变质而形成的岩石.力学性质与变质作用的程度、性质以及原岩性质有关。

1.4 简述岩体力学的研究任务与研究内容。

研究任务：①建模与参数辨别;②确定试验方法、仪器与信息处理；③现场测试；④实际应用；

研究内容：①岩石与岩体的物理力学性质(岩石的物质组成和结构特征，岩石的物理、水理性质，岩块在不同应力状态作用下的变形和强度特征,结构面的变性特征和强度参数的确定等）;②岩石和岩体的本构关系(岩块的本构关系，岩体结构面分类和典型结构面本构关系,岩体的本构关系）；③工程岩体的应力、变形和强度理论（岩体初始应力测量及分布规律，岩体中应力、应变和位移计算，岩体破坏机理、强度理论和工程稳定性维护与评价）：④岩石(岩块）室内实验（室内实验是岩石力学研究的基本手段）;⑤岩体测试和工程稳定监测（岩体原位力学实验原理和方法，岩体结构面分布规律的统计测试,岩体的应力、应变、位移检测方法及测试数据的分析利用,工程稳定准则和安全预测理论与方法)。