岩体力学模拟试卷

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（）。 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1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（）。 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，=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3和轴压1分别加到50MPa和700MPa后，保持轴压不变，逐渐卸除围压3，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，=400，岩体的平均密度=2.7g/cm3，设岩体天然应力比值系数=1，试评价该洞室开挖后的稳定性。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 （ ）。 7RMR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=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，埋深为400m，已知洞室围岩剪切强度参数为：C=9MPa，=400，岩体的平均密度=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。 练习题三答案（无题）一、名词解释1、围岩：地下洞室开挖后洞周应力变化范围内的岩体。2、围岩抗力系数：是表征围岩抵抗衬砌向围岩方向变形能力的指标，定义为使洞壁围岩产生一个单位径向变形所需要的内水压力。3、 稳定性系数：指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动力的比值。4、 卸荷回弹：成坡前边坡岩体在天然应力作用下早已固结，在成坡过程中，由于荷重不断减少，边坡岩体在减荷方向（临空面）必然产生伸长变形，即卸荷回弹。5、 地基承载力：地基承受荷载能力叫做地基承载力。二、填空题1、 形变围岩压力，松动围岩压力，冲击围岩压力2、岩体力学属性，天然应力场，洞室断面形状3、岩体质量增大，抗剪强度降低，动静水压力产生4、剪切破坏，张拉破坏5、平面滑动，楔形体滑动，圆弧形滑动，倾倒破坏6、 极限承载力，容许承载力7、 接触面滑动，岩体内滑动，混合型滑动三、简答题1、围岩应力是作用在支护衬砌上的围岩变形挤压力或坍塌岩体重力。围岩抗力是围岩对衬砌的反力。围岩应力是重分布应力作用下围岩变形引起的，围岩抗力是由于洞内压力使得衬砌向围岩方向发生位移时，衬砌受到围岩抵抗产生的。2、边坡内的应力分布有如下特征：(1)无论在什么样的天然应力场下，边坡面附近的主应力迹线均明显偏转，表现为最大主应力与坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡体内逐渐恢复初始应力状态。(2)由于应力的重分布，在坡面附近产生应力集中带，不同部位其应力状态是不同的。在坡脚附近，平行坡面的切向应力显著升高，而垂直坡面的径向应力显著降低，由于应力差大，于是就形成了最大剪应力增高带，最易发生剪切破坏。在坡肩附近，在一定条件下坡面径向应力和坡顶切向应力可转化为拉应力，形成一拉应力带。边坡愈陡，则此带范围愈大，因此，坡肩附近最易拉裂破坏。(3)在坡面上各处的径向应力为零，因此坡面岩体仅处于双向应力状态，向坡内逐渐转为三向应力状态。(4)由于主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线也发生变化，由原来的直线变为凹向坡面的弧线。四、计算题1、解： 2、解:代入数据得该边坡的极限坡高：Hcr=20.24m五、论述题影响岩体边坡变形破坏的因素主要有：岩性、岩体结构、水的作用、风化作用、地震、天然应力、地形地貌及人为因素等。(1)岩性。这是决定岩体边坡稳定性的物质基础。一般来说，构成边坡的岩体越坚硬，又不存在产生块体滑移的几何边界条件时，边坡不易破坏，反之则容易破坏而稳定性差。(2)岩体结构。岩体结构及结构面的发育特征是岩体边坡破坏的控制因素。首先，岩体结构控制边坡的破坏形式及其稳定程度，如坚硬块状岩体，不仅稳定性好，而且其破坏形式往往是沿某些特定的结构面产生的块体滑移，又如散体状结构岩体(如剧风化和强烈破碎岩体)往往产生圆弧形破坏，且其边坡稳定性往往较差等等。其次，结构面的发育程度及其组合关系往往是边坡块体滑移破坏的几何边界条件，如前述的平面滑动及楔形体滑动都是被结构面切割的岩块沿某个或某几个结构面产生滑动的形式。(3)水的作用。水的渗入使岩土的质量增大，进而使滑动面的滑动力增大；其次，在水的作用下岩土被软化而抗剪强度降低；另外，地下水的渗流对岩体产生动水压力和静水压力，这些都对岩体边坡的稳定性产生不利影响。(4)风化作用。风化作用使岩体内裂隙增多、扩大，透水性增强，抗剪强度降低。(5)地形地貌。边坡的坡形、坡高及坡度直接影响边坡内的应力分布特征，进而影响边坡的变形破坏形式及边坡的稳定性。(6)地震。因地震波的传播而产生的地震惯性力直接作用于边坡岩体，加速边坡破坏。(7)天然应力。边坡岩体中的天然应力特别是水平天然应力的大小，直接影响边坡拉应力及剪应力的分布范围与大小。在水平天然应力大的地区开挖边坡时，由于拉应力及剪应力的作用，常直接引起边坡变形破坏。(8)人为因素。边坡的不合理设计、爆破、开挖或加载，大量生产生活用水的渗入等都能造成边坡变形破坏，甚至整体失稳。一、名词解释1、强度判据：岩石中任一点的应力、应变增长到某一极限时，该点就要发生破坏，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，称为强度准则或称破坏判据、强度判据。8、 结构面法向刚度：其定义为在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需的应力。9、 岩体强度：是指岩体抵抗外力破坏的能力。4、天然应力：天然应力是人类工程活动之前存在的岩体中的应力。5、重分布应力：重分布应力是工程活动改变后的岩体中的应力。二、填空题1、劈裂试验方法，点荷载试验2、岩块强度，RQD值，节理间距，节理条件，地下水3、剪切破坏，张拉破坏4、静力法，动力法5、单轴抗压强度，三轴压缩强度6、水平应力场，非水平应力场7、天然水平应力，铅直应力8、水压致裂法，扁千斤顶法，钻孔套心应力解除法三、简答题1、 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。莫尔判据既适用于塑性岩石也适用于脆性岩石的剪切破坏。格里菲斯判据适用于脆性岩石的拉张破坏情况。八面体强度判据适用于以延性破坏为主的岩石。（至少介绍以上三个判据）2、天然应力分布特点铅直天然应力：绝大部分地区的铅直天然应力大致等于按平均密度计算出来上覆岩体的自重。水平天然应力：1.岩体中水平天然应力以压应力为主，岩体中天然应力常以水平应力为主，即h v，特别是 hmax v ,据统计资料： h/v0.8-3.0 ，说明岩体中水平天然应力主要受地区现代构造应力场的控制;2.水平应力具有强烈的方向性和各向异性，即h1 h2 ，我国华北hmin/ hmax0.2-0.8，华南hmin/ hmax0.3-0.75 。原 因a.岩体各向异性;b.构造运动的方向性;3. 水平天然应力以压应力为主，仅在一些裂谷区、地堑区出现拉应力，且是以一向压，一向拉多见。另外在地表卸荷带影响区，也可能出现水平应力为拉应力的现象。4.在单薄山体、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，在很薄的山体中，甚至可出现水平应力为零的极端情况。四、计算题解：由可得: 解得：C16.4MPa 0.56 （30度）72 MPa五、论述题规则锯齿结构面可概化为图1的理想模型。在法向应力较低的情况下，上盘岩块在剪应力作用下沿锯齿产生上滑运动。滑移一旦出现，其背坡面即被拉开，出现所谓的空化现象，这时背坡面将不起抗滑作用，法向应力也全部由滑移面承担。图1 图2如图2所示，设结构面起伏角为i，起伏差为，锯齿面摩擦角为b，粘聚力C b0，在法向应力和剪应力作用下，滑移面上受到的法向应力n和剪应力n为：设产生剪切滑移的条件为：故有当法向应力达到一定值后，由于上滑运动所需的功将达到并超过剪断凸起部分所需的功，凸起部分被简单，这是结构面的抗剪强度为剪断凸起部分的条件为！#￥%&*（）+）（*&%￥#！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34、变形模量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、法向刚度二、填空题1表征岩石抗剪性能的基本指数是（）和（）。2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（）。3岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（），变形增量逐次（）。4所谓洞室围岩一般是指洞室周围（）倍半径范围内的岩体。5边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（）、（）和（）三种类型。6垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（），弹性模量（）；顺层面加压时的抗压强度（），弹性模量（）。7莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（）应力和（）应力有关，而与（）应力无关。8岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（）的；而破坏面又总是与中间主应力（）。9不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（），最小主应力作用方向与边坡面（）。10主要的岩体工程分类有（）、（）、（）、（）等。11水对边坡岩体的影响表现在（）、（）和（）。12天然应力场的主要成分有（）、（）和（）。13地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（）和（）。14结构面在法向应力作用下，产生（）变形，其变形性质用指标（）表征。15岩石抗拉强度的试验室方法有（）和（）。16地质结构面按力学条件可分为（）和（）。17岩体结构类型可分为（）、（）、）、（）和（）。18岩体的强度处在（）强度与（）强度之间。19结构面的线连续性系数是在（）至（）变化的。20水对岩石力学性质的影响表现在（）、（）和（）。21格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（）。22八面体强度理论认为材料破坏的原因是（）。23有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（）。如果服从库仑纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（）。24软弱夹层的基本特点有（）、（）、）、（）和（）。25岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（），最小主应力方向为（）。26原生结构面据其成因中划分为（）、（）、（）。27表征岩块变形特性的指标有（）和（）。28根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（）。29据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（）和（）。30岩体中的结构面据其地质成因分为（）、（）和（）。31岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（）。32岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（），最小主应力方向为（）。33均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（）。34洞室围岩压力的基本类型有（）、（）、（）和（）。35边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（），最小主应力作用方向与边坡面（）。36岩体是由（）和（）两个最基本的要素组成的。37根据边坡岩体面形态、数目、组合特征把岩体边坡的破坏类型划分为（）、（）、（）和（）。38.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39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40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41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42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43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44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45已知某岩石饱水状态与干燥状态的单轴抗压强度比为0.78，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46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47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）6048按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（ ）。（A）受拉破坏 （B）受压破坏 （C）弯曲破坏 （D）剪切破坏49在缺乏试验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的（ ）（A）1/21/5 （B）1/101/12 （C）25倍 （D）1050倍50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51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52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53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54初始地应力主要包括（ ）。（A）自重应力 （B）构造应力 （C）自重应力和构造应力 （D）残余应力三、辨别正误1石英砂岩的强度随石英颗粒的含量增加而增大。（）2相邻两条结构面的垂直距离就是结构面的密度。（）3一般情况下，岩体的强度可以用岩块的强度来代替。（）4从岩体本身性质来分析，可以用连续介质理论来解决岩体力学问题。（）5岩石的泊松比是指单向压缩条件下，侧向应变与侧向应力之比。（）6结构面的密度不随方向而变化。（）7边坡岩体坡面一点的最大主应力是垂直于坡面，而最小主应力则平等于坡面，且都不为零。（）8单位体积内岩石的质量定义为岩石的颗粒密度。（）9天然铅直应力是随深度增加而增大的。（）10一般情况下，岩块的三轴压缩强度比抗压强度大。（）11岩块在单轴受压条件下，能承受的最大主应力叫岩块的强度。（）12在普通试验机上测出的应力应变关系，就是岩石的应力应变全过程曲线。（）13岩块的弹性模量可以用作用于它上面的应力与位移之比来表示。（）14坡度影响边坡应力轨迹形式。（）15岩体作为力学介质研究时，其与钢、混凝土等人工力学介质的根本区别在于岩体中有天然应力、多裂隙交切及是三相介质。（）16岩体中地下水的水压力效应，使岩体中结构面抗剪强度增大。（）17可能滑动面上可供利用力与抗滑力之比值定义为稳定性系数。（）18研究的岩体实际上是已经受过破裂和变形的地质体。（）19天然中铅直应力一般随深度增加而增大。（）20在普通试验机上测出的应力与应变的关系，就是岩石应力应变全过程曲线。（）21饱水岩样的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（）22岩体的强度就是岩块的强度。（）23从岩体本身性质分析，可用连续介质力学理论解决岩体力学问题。（）24在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最大能力叫做剪切强度。（）25一般情况下岩块的抗压强度随加荷速度的增大而增大。（）26三向受压条件下，岩石破坏前的应变比单向受压要大。（）27饱水岩体的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（）28在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最在能力叫剪切强度。（）29一般来说，岩块的单轴抗压强度随加荷速度的增在而减小。（）30地下洞室洞壁支护的目的是不让洞壁围岩向洞内产生位移。（）四、问答题1、对岩石进行单轴抗压试验，如果发生剪切破坏，破坏面是否一定是试样中的最大剪应力面？为什么？如果发生拉断破坏，此时的抗压强度是否即为抗拉强度？为什么？2、什么叫岩石？什么叫岩体？两者主要区别在哪里？又有何关系？3、什么是岩体的弹性模量？什么是岩体的变形模量？试用图加以说明。4、岩体的静力弹性模量与动力弹性模量哪个大？为什么？6、岩石的动力强度与静力强度那个大？为什么？7、岩体中应力波波形通常以哪些参数来标记