岩体力学第章作业

1、岩体力学第 1-2 章 作业第一、二章 作业一、填空题1、岩体力学主要是研究 （岩石和岩体力学性能） 的一门学科。2、按岩石的成因可将其分为（岩浆岩）、（变质岩）及（沉积岩）三大类。3、岩体力学的研究任务主要有（基本原理方面）（实验方面）（实 际应用方面）及（监测方面）等 4 个方面。4、岩体力学在力学性能上，具有以下特征：（不连续性）、（各向 异性）、（不均匀性）及（赋存地质因子的特性）。5、大量的试验和观察证明，就破坏类型而言，岩石的破坏主要有破坏 破坏和6、岩石的软化系数主要取决于岩石的 （ 矿物成分 ）和 （ 风化程 度 ） 。7、岩石的基本力学介质模型有： （ 弹性介质模型 ）、（塑

2、性介质模型 ） 和 （ 粘性介质模型 ）。8、岩石的变形性质按卸荷后变形是否可以恢复可分为弹性变形和塑 性变形两类。9、岩石的单轴抗压强度通常随加载速率的提高而（ 增大）10、在真三轴的试验条件下，当 a 3为常数时，随着a 2的（增 大），岩石的屈服应力有所提高。11、在假三轴的试验条件下，随着围压的增加，岩石的屈服应力将 随之 （提高）。12、岩石的流变性包含 （蠕变）（松弛）及（弹性失效）。13、表示岩石的抗剪强度的的莫尔-库伦公式的表达式为（t =c+ a tan?）。14、 岩石的抗剪强度的试验方法有（抗剪断试验）（抗切试验）和 （弱面剪切试验）。15、岩石在三向压缩时，随着侧向应力

3、 a 3 和主应力差值 a 1 a 3 的增加，塑性 也随之增大；岩石发生破坏后，仍保留一定的 承载能 力。1 6 、岩石的软化系数主要取决于岩石的（矿物成分）和（分化程 度） 。17、 根据试验方法的不同，岩石吸水率可分成（自由吸水率）和 （饱和吸水率）两种。18、岩石的膨胀特性通常以岩石的（自由膨胀率）、（岩石的侧向 约束膨胀率）和（膨胀压力）等来表示。19、马克斯韦尔模型是用弹簧和粘壶（串联）而成的，弹塑性介质 模型是用弹簧与摩擦器（串联）在一起的一个模型。20、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（增大），变形增量逐次（增大）。21 、根据格里菲斯强度理论，岩体

4、的单轴抗压强度是抗拉强度的 （ 8）倍。二、选择题msl、公式vs所表示的含义是（C）A、岩石的密度B、饱和密度C、岩石的颗粒密度D、干密度2、岩石的吸水率是指（ B）。(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第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(B)(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4、 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(D)(A) 它不是针对岩石材料的破坏准则(

5、B) 它认为材料的破坏是由于拉应力所致(C) 它没有考虑岩石的非均质特征(D) 它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用5、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6、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(C)。( A) 45°( B(C( D) 60°7、某岩石试件相对密度 ds=2.60,孔隙比e=0.05,则该岩石的干密 度P d为(D)( A) 2.45 (B)2.46 ( C) 2.47 (D)2.488、在

6、岩石单向抗压强度试验中，使试件呈现锥形破裂的主要原因是 (A)(A)试样端面与承压板间的磨擦力；(B)试样的截面尺寸；(C)试验的加载速率；(D)试样的高度。9、 在岩石单向抗压强度试验中，岩石试件高与直径的比值h/d 和试 件端面与承压板之间的磨擦力在下列哪种组合下，最容易使试件呈现锥 形破裂。( B)。( A) h/d 较大，磨擦力很小( B) h/d 较小，磨擦力很大( C) h/d 的值和磨擦力的值都较大(D) h/d 的值和磨擦力的值都较小10、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( B)。(A)弹性体(B)塑性体(C)弹塑性体(D)完全弹性体11、 在缺乏试验

7、资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的(B)。( A) 1/21/5(B) 1/101/50( C) 25 倍 ( D) 1050倍12、格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于( A)。(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13、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于( A)。( 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14、 岩石在三向压缩应力作用下，当6 3工6 2,且6 2=C时，下列说 法正确的是（ B）A、岩石的屈服应力几乎不变B、岩石的弹性模量基本不变C、

8、岩石始终保持着塑性破坏的特性D、当6 3不断增大时，岩石的变形特性由塑性逐渐向脆性过渡15、 常用的岩石介质模型有多种，Maxwell 模型为其中之一，它是以 下何种组合（ B）A、弹簧与摩擦器串联B、弹簧与粘壶C弹簧与粘壶并联D、摩擦器与粘壶并联1 6 、在经典强度理论中，哪个理论仅适用于单向受力条件下的岩石 介质（ A）A.最大正应力理论B.最大正应变理论C最大剪应力理论D.最大应变能理论17、岩石剪切强度的试验方法有（ C）抗剪断试验 抗切试验 三弯点试验 弱面剪切强 度试验A、B、C、 D、18、剪胀（或扩容）发生的原因是由于（D)（A）岩石内部裂隙闭合引起的（B）压应力过大引起的（C

9、）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张幵的贯通引起的19、下列不属于典型的蠕变曲线的三个阶段的是（ D）A、瞬态蠕变阶段 B、非稳态蠕变阶段 C、稳态蠕变阶段D、渐变蠕变阶段20、劈裂实验得出的岩石强度表示岩石的（ B）A、抗压强度B、抗拉强度C、单轴抗拉强度D、剪切强度21、 已知某岩石饱和状态与干燥状态的单轴抗压强度比为0.78，则 该岩石（ C）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22、 典型的岩石应力应变曲线不包括下列哪个阶段（B）A、压密阶段B、破坏阶段C、弹性阶段D、塑性阶段23、 在缺乏试

10、验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的（B）（A）1/21/5 ；（ B）1/101/50 ；（ C）25 倍；（D）1050 倍。三、名词解释脆性： 物质受力后变形很小时就发生碎裂的性质岩体力学：是研究岩石和岩体力学性能的一门学科 渗透性：是指岩石在一定的水力梯度作用下，水穿透岩石的能力 扩容：在岩石的单轴压缩试验中，当压力达到一定程度以后，岩石 中的破裂或微裂纹继续发生和扩展，岩石的体积应变增量由压缩转为膨 胀的力学过程岩石的单轴抗压强度：指岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值软化系数：是指岩石饱和单轴抗压强度 RCC与干燥状态下的单轴抗压强度Red的比值岩石的自由膨胀率：是指岩石试件在

11、无任何约束的条件下浸水后所 产生膨胀变形与试件原尺寸的比值应力松弛：指在应变保持不变条件下，应力随时间才增大而减小的 特性蠕变：在大小和方向都保持不变的外力作用下，变形随时间不断增 大的现象强度经典理论包括哪些理论 ?1. 最大正应力理论 2.最大正应变理论 3. 最大剪应力理论 4.最大应 变能理论四、简答题1、岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？ 答：岩石是指有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。岩体是指在一定工程范围内的自然地质体。 岩石和岩体是两个既有联系又有区别的两个概念，首先，岩体是由 岩石块和各种各样的结构面共同组成的综合体；其次，岩体的概念是与 工程联系

12、起来的，而岩石是具有一定化学成分和物理性质的单个体。2、单轴抗压强度的影响因素有哪些？答： 1.承压板对单轴抗压强度的影响2. 岩石试件尺寸及形状对单轴抗压强度的影响3. 加载速率对单轴抗压强度的影响4. 环境对岩石对单轴抗压强度的影响3、什么叫岩石的初始弹模、切线弹模和割线弹模？它们各反应岩石 的什么变形特征？答：初始弹模是指应力应变曲线在坐标原点切线的斜率；切线弹模是指应力应变曲线在任意一点切线的斜率；割线弹模是指应力 应变曲线任意一点到坐标原点割线的斜率。初始模量反映了岩石中微裂隙的多少；切线模量反映了岩石的弹性变形特征；割线模量反映了岩石的总体变形特征。4、力学的研究任务主要有哪几个方

13、面？答：（ 1）基本原理方面（ 2）实验方面（3）实际应用方面（ 4）监测方面5、岩石在单轴受压、受拉区都符合莫尔斜直线强度准则，那么岩石的抗压强度与抗拉强度之间存在什么关系？答：岩石的抗压强度与抗拉强度成正相关。6 岩石的物理性质的参数有哪些？答：天然密度（p）、饱和密度（p sa）、干密度（p d）、重力密度（丫）、颗粒密度（p s）孔隙比（e）、孔隙率（n）、含水率（宀）、吸水率（宀a）、渗透性（qx）、软化系数（n）、耐崩解性指数（Id2）、膨胀率（V）、抗冻性（Kf）、7 岩石应力应变曲线的类型？答： 1.直线形曲线。该类型曲线主要描述具有明显的弹性特性的岩石，且绝大多数有很强的脆性

14、性态；2下凹形曲线。该类型曲线主要反映具有较明显的塑性变形的岩石。3. 上凸形曲线。该类型曲线具有较大的孔隙但其岩石又比较坚硬。4. S形曲线。 该类型曲线主要表征呈塑弹性的岩石。8、刚性压力机的工作机理？答：试验机主要是由出力系统和金属框架组成，当进行岩石压缩试 验室，试验机的金属框架则承受了出力系统大小相同的拉力。此时，框 架中将贮存着一定数量的弹性应变能。当岩石达到峰值应力时，由于已 超出岩石所能承受的极性应力，使得岩石将产生一个较大量级的应变。 正是因为这一应变在瞬时产生，促使试验机框架向岩石释放出贮存在机 内的弹性应变能。刚性压力机的刚度大于岩石的刚度，在相同条件下， 试验机附加给岩

15、石的能量比岩石所能承受的能量小，要岩石继续产生应 变必须依靠外荷载的加载作工才能实现。因此，当试验机的刚度大于岩 石的刚度时，才有可能记录下岩石峰值应力后的应力-应变去线。9、请说明岩石在单轴压缩作用下应力 -应变曲线的阶段特性。答：根据应力一一应变曲线的形态变化，可分为OA、AB、BC三个阶段，OA阶段称为压密阶段，其特征是应力一一应变曲线呈上凹型，即应 变随应力的增加其增量减小； AB阶段称为弹性阶段，其特征是应力一一 应变曲线基本呈直线，即在这一阶段卸荷的话，其应变可以恢复；BC阶段称为塑性阶段，当应力值超过 B 点 9（屈服应力 ）之后，随着应力的增大 曲线呈下凹状，明显地表现出应变增

16、大的现象，也就是常说的进入了塑 性阶段，岩石产生明显的不可逆的索性变形。五、计算题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a 3和轴压a 1分别加到50MPa和700MPa 后，保持轴压不变，逐渐卸除围压a 3,问围压卸到多少时，岩石试件破坏？ a 1-a 3解：si n =1+32+ccot 二 sin600=3 +50cot6002? a 3=23.47MPa2、已知某采场围岩的力学指标：a t =-22MPa,凝聚力C=20MPa,内摩擦角？=48°，若该采场顶板某点主应力a 1=200MPa, a

17、3=10MPa。试求：（ 1）由莫尔 -库仑强度理论判断该点是否会破坏？（2）由格里菲斯强度理论判断该点是否会破坏？（ 3）根据上述计算,若会破坏,属于何 种破坏,破坏面与最大主应力的夹角是多少？解： （1） 700-a 3 围压卸到 23.47MPa 时,岩石试件破坏Sin?冬 a 1- a 3a 1+a 3+2ccot？左边 Sin 57o=0.743 a 1- a 3200-10 右边=0.772 a 1+a3+2ccot?200+10+2?20cot48等式成立,所以岩体会破坏（2）a 1+3a 3=2+030?10=230>0a 1- a 3）（ a 1+a 32=8

18、a t=8a t （200-10）2200+10?a t=21.49MPa<22MPa由格里菲斯强度理论判断该点不会破坏（3）、根据莫尔-库伦判据岩体破坏，而根据格里菲斯准则岩体要 发生不破坏。即可认为该岩体会发生剪切破坏,但不会拉裂破坏,所以 此岩体将破坏。sin?=0.772?=50.5603、某种均质岩石，其 C=400kPa ?=30。试求此岩石在侧向围岩压力a 3=200kPa的条件下的极限抗压强度 RC,并求出破坏面的方位。 a1-a3 a 1+a 3+2ccot?a 1-200?si n300=解：a 1+200+2?400?cot300?a 1=1985.64KP

19、a sin?=300=45+=45+=600220?0破坏面与最大主应力作用面之间的夹角是 604、三块5X 5X 5 cm3立方体试件，分别作倾角为 48° , 55° 64°的抗剪强度试样，其施加的最大荷载分别为 4500N， 2800N 和 2000N。忽略滚珠排与上下压板间的摩擦。试求：（ 1）岩石的 C、 ?值。（ 2）绘出抗剪强度的曲线图。P14500sin a 1=sin48 =180?0.743=134kg/cm2 A5?5P2800t 55=2sina 2=sin55 =112?0.819=92kg/cm2 A5?5P2000t 64=3sina

20、 3=sin64 =80?0.899=72kg/cm2 A5?5P4500a 48=1sina 1=cos48 =180?0.669=12c0mkg2/ A5?5P2800a 55=2sina 2=cos55 =112?0.574=64kg/cm2 A5?5P2000a 64=3sina 3=cos64 =80?0.438=35kg/cm2 A5?5又 t =c+ a tan?解：t 48=t 48=134kg/cm2a 48=120kg/cm2c=134-120tan?t 55=92kg/cm2 a 55=64kg/cm2c=92-64tan?tan?二42=0.75 二?=37c=44kg/c2m 565、一组两块岩石圆柱体试件，直径都为50mm ，高度为 50mm ，进行三轴压缩试验。围压分别为5、10MPa，对应的抗压强度分别为 30.32MPa、 47.32 MPa。试求： 1 )岩石的 C、 ?值。2) 岩石单轴抗压强度。3) 若岩石破坏服从库伦准则，请绘出抗剪强度的曲线图。47.32-30.32=3.410-51+sin?又 E =1-sin?解：E13.4-16?si n?= E +13.4+111 E =?=33.05