岩石力学试卷二及答案.docx

2020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2020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2020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，用它们来表示G:：、K:。6、在的四周等压地应力场作用下，围岩中的径向应力都岩体中的初始应力；切向应力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.（ ） b.（ ）c. （ ） d. （ ）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）E5、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2020学年 第学期 级专业 试题学号： 姓名：密封线五、计算题：（35分）1、某试样，在天然状态下的体积为140 cm3，质量为380g，烘干后的质量重为369g，设试样比重为2.86，试求该试样的天然容重、含水量、孔隙比、饱和度。（8分）2、将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到120MPa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60，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。 2)在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度。3)预计一下单轴拉伸试验中的抗拉强度。（6分）第 4页 共 6 页2020学年 第学期 级专业 试题学号： 姓名：3、某圆形洞室围kN/m3，埋置深度H=160m，洞的半径r0=7m。设折减扣的凝聚力c=0.02MPa，求卡柯公式松动压力。（4分）4、某圆形断面隧道的硐径为5m、埋深(隧道轴线的埋深)为610m，上覆岩层的平均容重为30kN/m3、泊松比为0.25。如果初始地应力即为岩体的自重力，试求如下各项：（共10分）(1) 初始水平地应力 （2分）(2) 由于隧道施工而引起硐周壁上的重量分布二次地应力(按照，10，20，90依次计算)，并画出重分布地应力随着角变化的曲线。 （4分）(3)计算、90时的围岩径向应力及切向应力，并画出相应的图形，确定距离隧道轴线多远时才近似于初始地应力区。 （4分）第 5页 共 6 页2020学年 第学期 级专业 试题学号： 姓名：密封线5、 设坚硬岩石中有压隧洞的内水压力为p=2000Kpa，洞半径a=3m，试求最小覆盖层厚度。 解 将p，a等值代入下式，最小覆盖层厚度为：（5分）6、 试推导出岩基内有倾向上游结构面时，坝基安全稳定系数。（7分）第 6页 共 6 页No.2岩石力学考题（地质工程、岩土工程）A卷 答案一、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） 岩石的常用物理指标有：容量、比重、孔隙率、吸水率、膨胀性、崩解性。 与岩石抗压强度存在一定关系的物理指标有：容量、比重、孔隙率、吸水率，一般是容量、比重越大，岩石抗压强度越高，孔隙率或吸水率越大，岩石的抗压强度越低。2、现场测定岩体变形指标的试验方法有哪些？（5分） 现场测定岩体变形常数的试验方法按其原理和方法分为静力法和动力法两种。静力法包括承压板法、狭缝法，环形如荷法(钻孔变形法、水压法、径向千斤顶法等)。动力法包括声波法、超声波法、地震法等。 3、简述水对岩石强度的影响。（5分） 一般来说，水的存在能使岩石的强度有一事实上程度的降低即岩石的软化现象，造成这种现象的原因：一是某些岩石的胶结构在水的作用下发生破坏，二对于大部分岩石造成强度降低的主要原因是存在于岩石孔隙成裂隙中的水压力影响所致。 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） 影响岩石应力-应变曲线除岩性外与试验时的荷载速度、温度侧向压力加荷方向与结构面的关系(各向异性)有关。 荷载速率：荷载速度越大、岩石脆性明显，变形量较小。 温度：温度增高，岩石可由脆性性向塑性转变，且变形量增大。 侧向压力：侧向压力的增加，岩石强度增高，变形量增大。当围压增大到一定程度后，继续增大围压，岩石的变形量和强度增加缓慢。各向异性：由于岩石(体)内裂隙，结构面的存在，使得岩石的强度和变形性质随加荷方向与结构面关系不同而不同。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） 习惯上将工程施工之前就存在于岩体上的地应力称之为初始应力场。岩体内强应力的主要原因，上覆岩体的自重；地壳构造活动在岩体中引起的构造应力场。另外还有由于温度的变化，地震力，结晶作用，人类活动等等引起的应力。 初始应力的大小主要取决于上覆岩层的重量、构造作用的类型，强度和持续时期的长短等。6、何谓喷锚支护，它与传统的老式支护有何区别？（5分） 喷锚支护就是在洞室开挖后及时地向围岩的表面上喷一层薄的混凝土（一般厚度5-200cm），有时再向围岩内增加一些锚杆，从而部分阻止围岩向洞室内变形，以达到支护的目的。 老式支护（普遍支护，作用在围岩的外部，依靠支护结构的承载能力来承受的岩压力，包括松动压力，变形压力），这种支护之被动受压。并不能改变岩石的自身质量。喷锚支护则具有一定的柔性和变动的特征，它同围岩一起变形，起到既让围岩变形的作用。这种支护参加了围岩的应力，应多的变化的过程中，充分利用了围岩自承作用，使得围岩在与喷锚支护共同变动的过程中取得自身的稳，从而减少传到支护上的压力。喷锚支护不为“被动”承受松动压力，而是与围岩协调工作，承受变形压力。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：蠕变：指岩石在应力不变情况下，岩石变形随时间t增加的现象，典型蠕变过程曲如图所示：据蠕变速率的变化分为三段： 第一段：应变-时间曲线呈下弯曲，蠕变速率递减初期蠕变(减速速蠕变)； 第二段：应变-时间曲线呈直线，蠕变速率保持不变二期蠕变(等速蠕变)； 第三段：应变-时间曲线呈变曲，蠕变速率递增，直致岩石破坏三期蠕变(加速蠕变)。第1页 共 5 页三、填空题: （0.5/空）(共20分)1、 岩石力学是研究岩石的力学性态的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应的科学。岩石力学研究的主要领域可概括为基本原理、实验室和现场试验、实际应用。研究方法主要有工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法。2、 岩石的破坏形式：脆性破坏、延性破坏、弱面剪切破坏。3、 影响岩石抗压强度的主要因素一般有：矿物成份、结晶程度和颗粒大小、胶结情况、生成条件、风化作用、密度、水的作用、试件形状和尺寸、加荷速度等。4、 格里菲斯理论把岩石看作为有细小裂隙的不均质材料，岩石之所以破坏是由于在裂隙边壁上拉应力集中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应力集中所致外，还可以是压应力集中引起裂隙沿裂隙长轴方向发生剪切破坏。5、已知材料的弹性模量E和泊松比，用它们来表示G:、：、K:。6、在的四周等压地应力场作用下，围岩中的径向应力都小于岩体中的初始应力；切向应力则大于岩体中的初始应力，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三倍洞直径。7、 岩压力是由于洞室开挖后岩体变形和破坏而形成的。由于岩体变形而对支护或衬砌的压力，称为“变形压力”；将由于岩体破坏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（B ）。（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.（ ） b.（ ）c.（ ） d.（ ）3、岩质边坡的圆弧滑动破坏，一般发生在（c ）。第2页 共 5 页（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？（c）（A） （B）C （C） （D）E5、下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？（b.c ）。（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五、计算题：（35分）1、某试样，在天然状态下的体积为140 cm3，质量为380g，烘干后的质量重为369g，设试样比重为2.86，试求该试样的天然容重、含水量、孔隙比、饱和度。（8分）解：（1）试样的天然容重 （2分）（2）含水量（2分）（3）孔隙比（2分）（4）饱和度S（2分）2、将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到120MPa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60，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。 2)在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度。3)预计一下单轴拉伸试验中的抗拉强度。（6分）解： （2分） 求c （2分） （1分） 实际Rt=(1/41/10)Rc （1分）第 3页 共 5 页3、某圆形洞室围kN/m3，埋置深度H=160m，洞的半径r0=7m。设折减扣的凝聚力c=0.02MPa，求按卡柯公式松动压力。（4分） 解 MPaMpa4、某圆形断面隧道的硐径为5m、埋深(隧道轴线的埋深)为610m，上覆岩层的平均容重为3g/cm3、泊松比为0.25。如果初始地应力即为岩体的自重力，试求如下各项：（共10分）(1) 初始水平地应力 （2分）解： (2) 由于隧道施工而引起硐周壁上的重量分布二次地应力(按照，10，20，90依次计算)，并画出重分布地应力随着角变化的曲线。 （4分）r=ro (3)计