岩石力学试卷二试题及答案B.doc

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 :、6、在 1=o k 的四周等压地应力场 rH v h =作用下,围岩中的径向应力 r 都 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. (42y xyRt Rt += ( b.(42y xy Rc Rt += ( c. (42x xy Rt Rt += ( d. (42x xyRc Rt += ( 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 E 5、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3、某圆形洞室围 25=kN/m3,埋置深度 H =160m,洞的半径 r 0=7m。设折减扣的凝聚力c=0.02MPa,31=,求卡柯公式松动压力。 64. 1, 79. 021=k k (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20 20 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 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 (加速蠕变 。第 1页 共 5 页 5、已知材料的弹性模量 E 和泊松比 ,用它们来表示 G:1(2+=E G 、 :21(1(-+=M 、K:21(3+=E K 。6、在 1=o k 的四周等压地应力场 rH vh=作用下,围岩中的径向应力 r 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 H 2。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 kf b h 2=,洞室顶部的最大压力在拱轴线上大小为 kf b q 2max =,洞室任何其它点的垂直山岩压力等于kkf b rxf rb 222-。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. (42y xyRt Rt += ( b.(42y xyRc Rt += ( c. (42x xy Rt Rt += ( d.(42x xyRc Rt += ( 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 E 5、 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=g v m 3321066. 2108. 9140380mkg =(2含水量(2分%0. 3%100369369380%100=-=msmw (3孔隙比(2分(972. 011066. 203. 018. 986. 2113=-+=-+=w Gs e(4饱和度 S (2分972. 086. 2=eGs S2、 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:245+= (2分sin 1cos 2-=c Rc 求 c (2分tg c f+= (1分 sin 1cos 2+=c Rt 实际 Rt=(1/41/10Rc (1分第 3页 共 5 页3、 某圆形洞室围 25=kN/m3, 埋置深度 H =160m, 洞的半径 r 0=7m。 设折减扣的凝聚力 c=0.02MPa,31=, 求按卡柯公式松动压力。 64. 1, 79. 021=k k (4分 解 4160250=H p MPa105. 002. 064. 1001. 072579. 0201=-=-=c k r k p a Mpa4、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: zz= zyxK 0=333. 010=-=K(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0=, 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=ro333. 010=-=K (3计算0=、 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 4页 共 5 页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。 分） （7 解： 抗滑力 R 与滑动力 T 分别是： （2 分） （2 分） T = H cos a - V sin a 分别表示滑动面上的凝聚力与内摩擦角。 （1