矿大岩石力学历年试卷

1、中国矿业大学20102011学年第 2 学期 矿山岩体力学 试卷（A）卷答案考试时间：120 分钟 考试方式：闭 卷学院 班级 姓名 学号 题号一二三四总分得分阅卷人一、名词解释（20分，每题2分）1、岩体：是由岩块和各种各样的结构面共同组成的综合体。2、体力：分布在物体整个体积内部各个质点上的力，又称为质量力。3、结构面：在岩体中存在着各种不同的地质界面，这种地质界面称为结构面。4、岩石的孔隙度：是岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比，常用百分数表示，故也称为孔隙率。5、岩石的软化系数：是指水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之比。6、岩石强度：岩石在各种荷载作用

2、下破坏时所能承受的最大应力。7、破坏准则：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，是在极限状态下的“应力应力”关系。8、岩石的弹性：指卸载后岩石变形能完全恢复的性质。9、岩石的流变性：指岩石在长期静载荷作用下应力应变随时间加长而变化的性质。10、地应力：指存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。也称原岩应力、初始应力。二、单项选择题（30分，每题2分）1、下列那个不是矿山岩体力学的特点（ B ）A）工程支护多为临时结构物B）只关心岩石在弹性阶段的力学性质C）工作面不断移动D）煤岩经常受瓦斯气体作用与影响2、围压对岩石极限强度（峰值强度）有较大影响，随着围压的增加，岩石的三轴极限

3、强度将（ B ）A）减小 B）增大 C）不变 D）不一定增大3、在岩石的室内单轴压缩试验中，对同一岩石试样所进行的试验中，如其余的条件均相同，则下列试样强度最高的是（ A ）A）圆柱形试件 B）六角菱柱形试件C）四角菱柱形试件 D）三角菱柱形试件4、岩石的破坏形式不取决于下列哪个（ C ）A）岩石的性质与结构面性质B）岩石受力状态有关C）岩石强度D）岩石环境条件5、巴西劈裂法测量岩石的抗拉强度要求（ C ）A）线荷载不通过试件的直径B）试件含有裂隙C）破坏面必须通过试件的直径D）岩石试件为方形6、根据格里菲思(Griffith)理论，岩石的单轴抗压强度与单轴抗拉强度的关系是（ B ）。A） B

4、）C） D）7、多个极限应力圆上的破坏点的轨迹称为莫尔强度线/莫尔包络线，实际中对于给定的岩石是否存在下图中的应力圆3（ C ）A）很定存在 B）不一定C）不存在 D）与所受外力有关8、下列哪类岩体结构面不是按地质成因分类（ C ）A）原生结构面 B）构造结构面C）张性结构面 D）次生结构面9、节理的赤平极射投影图不能反映（ D ）A）节理走向 B）节理倾角C）节理组合关系 D）节理张开度10、岩体质量指标RQD分类是将钻探时长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，下列对该分类方法的评价哪个是错的（ C ）A）简单易行B）没有考虑节理方位的影响C）考虑了充填物的影响D

5、）是一种快速、经济而实用的分类方法11、围岩作用于支护结构上的力称为（ C ）A）支承压力 B）围岩应力 C）围岩压力 D）采动应力12、通常把在外力作用下破坏前总应变大于（ C ）的岩石称为塑性岩石。A）1 B）3 C）5 D）713、严格地说，岩石的泊松比仅在岩石的（ B ）范围适用。A）压密阶段 B）弹性范围 C）塑性部分 D）破坏阶段14、根据体积应变的定义，体积应变等于（ A ）A） B）C） D）15、根据圣维南原理，物体的一小部分边界上的面力可变换为分布不同但静力等效的面力，静力等效的面力要求（ A ）A）主矢量相同，对于同一点的主矩也相同B）主矢量相同，对于同一点的主矩不同C）

6、主矢量不同，对于同一点的主矩不同D）主矢量相同，对于同一点的主矩相同选择题答题处123456789101112131415三、简答题（30分，每题5分）1、简述岩石的莫尔-库仑强度准则的优缺点？答：优点：物理概念清楚（压剪破坏），易接受； 反映了岩石抗拉强度小于抗压强度； 能够解释岩石三向拉伸破坏、三向等压不破坏现象； 简单，便于应用，且比较全面反映了岩石强度特性。缺点：没有考虑中间主应力s2作用，与实际情况不符； 理论得出的单轴抗拉强度远大于实际值，而得出的单轴抗压强度明显小于实际值，不能很好描述岩石在拉应力区和低应力区的真实强度特征； 关于破坏角对大多数岩石压缩条件近似，不能解释拉张破裂；

7、 对膨胀岩石、蠕变岩石等强度非线显著的出入较大。 2、画出典型的岩石单轴压缩的全应力应变曲线，并简述各个阶段的特点？答：五个阶段：（1）压密阶段（2）弹性工作阶段（3）塑性性状阶段（4）破坏阶段（5）残余应力阶段3、简述典型岩石蠕变的三个阶段，并画出岩石的典型蠕变曲线？答：第一蠕变阶段：过渡蠕变(AB)第二蠕变阶段：定常蠕变(BC)第三蠕变阶段：加速蠕变/不稳定蠕变(CD)图 岩石的典型蠕变曲线4、简述岩体BQ（rock mass basic quality）指标分级方法？答：岩体BQ(rock mass basic quality)指标(质量指标)分级方法是我国1994年发布的第一部岩体国家

8、级标准分级方法工程岩体分级标准GB50218-94。 两步分级法：初步分级；根据应力、地下水和结构面方位等修正。BQ=90+3Rcw+250Kv式中，为岩块饱和单轴抗压强度（MPa），Kv岩体的完整系数。式中，K1为地下水影响修正系数，K1为主要软弱结构面产状影响修正系数，K1为天然应力影响修正系数。5、简述构造应力的特点？答：（1）以水平压应力为主；（2）分布不均匀；（3）具有明显方向性；（4）；（5）在坚硬岩层中出现较普遍。6、简述套孔应力解除法的具体步骤？答：（1）从岩体表面，一般是从地下巷道、隧道、硐室或其他开挖体的表面向岩体内部打大孔，直至需要测量岩体应力的部位。大孔孔径为下一步即将

9、打的用于安装探头的小孔直径3倍以上。（2）从大孔底打同心小孔，供安装探头用，小孔直径由所用的探头直径决定，一般为3638mm，小孔深度一般为孔径的10倍左右。（3）同一套专用装置将测量探头如孔径变形计、孔壁应变计等安装（固定或胶结）到小孔的中央。（4）用第一步打大孔用的薄壁钻头继续延深大孔，从而使小孔周围岩芯实现应力解除，由于应力解除引起的小孔变形或应变由包括测试探头在内的量测系统测定并通过记录仪器记录下来。根据测得的小孔变形或应变通过有关公式即可求出小孔周围的原岩应力状态。四、计算题（20分，每题10分）1、矩形板边缘上均布着给定的荷载。板厚b=50mm，边AB=400mm，BC=500mm

10、。对于所示的l, m轴，确定应力分量？sl=lx2 sx+ ly2 sy +lz2 sz+2（lxlytxy+ lylztyz+ lxlztxz）sm=mx2 sx+my2 sy +mz2 sz+2（mxmytxy+ mymztyz+ mxmztxz）tlm=lxmx sx+ lymy sy+ lzmz sz+（lxmy+ lymx）txy+（lymz+ lzmy）tyz+（lzmx+ lxmz）txz2、将某一岩石试件进行三轴压缩实验，其压应力达到30MPa、5MPa时发生破坏，破坏面与水平面的夹角为67.5°，设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，（1）试求该岩石的粘聚力C和内摩擦角，

11、写出摩尔-库仑方程式？（2）求该岩石的单轴压缩强度？（3）当10MPa时，求该岩石的三轴压缩强度？中国矿业大学20102011学年第 2 学期 矿山岩体力学 试卷（ B）卷答案考试时间：120 分钟 考试方式：闭 卷学院 班级 姓名 学号 题号一二三四总分得分阅卷人一、名词解释（20分，每题2分）1、岩石：由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。2、面力：分布在物体表面上的力称面力。3、岩石的密度：是指单位体积的岩石（不包括空隙）的质量。4、岩石的碎胀性：岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大，这种性质称为岩石的碎胀性。5、岩石的膨胀性：是岩石遇水后产生体积增大的现象。6、岩石的

12、单轴抗压强度：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。7、本构方程：一般指受力过程的“应力应变”关系。8、岩石的塑性：指卸载后岩石变形不能完全恢复而出现残余变形的性质。9、蠕变：应力不变，随时间延长，应变增加的现象。10、原岩：指未受采掘影响的天然岩体。二、单项选择题（30分，每题2分）1、剪应力xy是指作用在（ A ）A）垂直于x轴的面上而沿着y轴方向B）垂直于x轴的面上而沿着x轴方向C）垂直于y轴的面上而沿着x轴方向D）垂直于y轴的面上而沿着y轴方向2、一点处于静水应力状态是指（ D ）A） B）C） D）3、裂隙岩体在各个方向的力学性质差别较大，这主要是结构面的（ D ）

13、决定的。A）厚度 B）充填物 C）粗糙度 D）裂隙的方向性4、岩石试件单向压缩的破坏形态表现为圆锥型破坏的原因是（ A ）A）试块端部的摩擦效应B）岩石处于受压状态C）岩石的抗剪强度小于抗压强度D）岩石干燥5、在岩石单轴压缩试验中，加载速度越大，其单轴抗压强度表现（ B ）A）越小 B）越高 C）不变 D）不一定6、岩石的Griffith破坏准则是（ B ）A）压破坏准则 B）拉破坏准则C）剪破坏准则 D）压剪破坏准则7、多个极限应力圆上的破坏点的轨迹称为莫尔强度线/莫尔包络线。岩石单轴压缩的极限应力圆是下图中的（ C ）A）应力圆1 B）应力圆2 C）应力圆3 D）应力圆48、下列哪类岩体结

14、构面是按结构面力学成因分类的（ C ）A）硬性结构面 B）软弱结构面C）张性结构面 D）次生结构面9、岩体强度受（ D ）控制A）岩块强度B）结构面强度C）岩块和结构面强度D）岩块和结构面强度及其组合方式10、裂隙岩体的强度（ A ）A）介于岩块强度和结构面强度之间B）同时大于结构面强度和岩块强度C）同时小于结构面强度和岩块强度D）小于结构面强度且大于岩块强度11、通常把在外力作用下破坏前总应变小于（ B ）的岩石称为脆性岩石。A）1 B）3 C）5 D）712、岩石的变形特性常用（ C ）和泊松比两个常数来表示。A）抗压强度 B）极限应变 C）弹性模量 D）屈服应力13、根据一点应力状态及其

15、坐标轴变换关系，该点的主应力之和等于（ A ）A） B）C） D）14、按应力求解弹性力学问题中的相容方程的实质是（ B ）A）平衡微分方程 B）几何方程 C）物理方程 D）本构关系15、将空间问题简化为平面问题，设平面为xoy面，则下列哪个是平面应力问题的特点（ A ）A）sz=0，tzx=0，tzy=0 B）ez=0，gzx=0，gzy=0C）sz=0，ez=0，tzx=0 D）tzy=0，gzx=0，gzy=0选择题答题处123456789101112131415三、简答题（30分，每题5分）1、简要评价格里菲思Griffith破坏准则？答：（1）对抗拉强度推断比莫尔库仑破坏准则合理；（

16、2）强度包络线为曲线，更切合实际；（3）不能延用至岩体破坏特征描述。2、简述岩石三向压缩的变形特点？答：（1）围压（侧向应力）增加，岩石的强度增大；（2）围压（侧向应力）增加，岩石的残余强度增大；（3）围压（侧向应力）增加，岩石的塑性变形增大。岩石脆性与塑性是相对的。（4）围压增加，岩石扩容减少，甚至不出现扩容。3、简述岩石流变的粘滞体模型及其特点？答：这种模型是由弹性元件和粘性元件并联而成，通常用于模拟粘弹性，也称开尔文模型。其特点是对系统加载时弹性变形并不立即完成，而是随时间增加而逐渐地发展；反之，系统卸载时弹性变形也不立即完全恢复，而是随着时间而缓慢地消失，即变形与应力之间在时间上有一个

17、相对滞后的过程。4、简述采场周围应力分布特点？答：（1）采场周围煤体出现应力集中，采空区范围出现应力降低；（2）煤壁前方为前支承压力带，随采煤工作面推进不断变化位置；（3）工作面两侧为侧支承压力带，分布位置相对固定；（4）相邻工作面支承压力叠加影响区应力集中系数大。（5）前（侧）支承压力一般分布形式是：靠近采空区侧部分范围压力小于原岩应力，为减压区；由减压区往里为增压区；煤壁到支承压力峰值之间区域，煤体处于极限平衡状态；峰值往里压力逐渐降低，最后趋于原岩应力。5、简述地应力分布的基本规律？答：（1）地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数。（2）垂直地应力基本等于上覆岩层

18、的重量。（3）水平地应力普遍大于垂直地应力。（4）平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小，但在不同地区，变化的速度很不相同。（5）最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系。（6）最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。（7）地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构持征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。6、请写出弹性力学三维问题的物理方程？答： 四、计算题（20分，每题10分）1、图中所示的单位割离体，在正六面体的可见面上，作用有平行于给定参考轴方向的应力分量。填写所需的应力分量使割离体图形完

19、整，确定x，y，z坐标系中的六个应力分量？2、对某种岩石作一组三轴压缩实验得到下表所示峰值应力。序号12343（MPa）1.02.09.5151（MPa）9.628.048.774.0（1）在-坐标系中画出该岩石峰值强度的莫尔包络线？（2）求该岩石的内聚力C和内摩擦角，并写出该岩石的莫尔-库仑强度公式？采矿2004Mine rock mass mechanics课程试卷A班级 学生姓名 学号 成绩 一、 名词解释：（10题，每题2分，计20分）1、应力/stress： 2、主平面/principle plane：3、岩石构造/rock structure： 4、岩体/rock mass： 5、

20、扩容/dilation： 6、开度/aperture：7、残余强度/residual strength： 8、原岩应力场/virgin stress：9、屈服/yield： 10、构造应力/tectonic stress：二、简答题：（5题，每题6分，计30分）1、简述岩石力学固有的复杂性。2、岩体结构主要类型有哪些？3、简述岩石力学问题解决步骤？4、写出RQD计算式，并说明有关参数含义。5、简述浅部地壳应力分布的一般规律。三、计算与分析讨论题：（4题，共50分） Fig. 11、（20分） 如图1，已知矩形板边缘上均布着给定的载荷，板厚t =100mm, 边AB=500mm，BC=400mm

21、；AB面上作用的正应力合力与CD面上作用的正应力合力值相等，方向相反，为PAB=PCD=400 kN；AD面、BC面上作用的正应力合力PAD=PBC=640 kN；TAD=TBC=200 kN，求：（1）确定AB、DC边上为保持平衡必须的剪力，并在图中画出其作用方向。（注：在答题纸上画出图1）。（2）确定最大主应力和最小主应力值。（3）确定最大主应力轴相对X轴的方向。2、（10分）图2是在图中曲线上标注围压作用下压缩试验得到的某大理岩轴向应力与轴向应变曲线，试根据该试验结果分析岩石单轴压缩变形特征，以及岩石变形性能和强度与围压的关系规律。Fig. 23、（10分）A sandstone has

22、 a uniaxial compressive strength of sc=80 MPa. The results of a series of triaxial compression tests plotted on shear stress-normal stress axes give a linear Coulomb peak strength envelope having a slope of 45°.（1）Determine the axial stress at peak strength of a jacketed specimen subjected to a

23、 confining pressure of sc=20 MPa.（2）If there is a discontinuity plane cutting across through the section of the specimen，whose normal is inclined at an angle =30° to the major principle stress direction. The cohesion of the discontinuity is zero, and its angle of internal friction is fw=30°

24、;. Determine the strength of the discontinuity of the specimen subjected to the confining pressure as in （1）, then analysis its meaning.4、（10分）应力释放法地应力测试基本步骤和主要注意事项。岩石力学考试题（120分钟）（A卷）班级 姓名 序号 成绩 _ _ 题号一二三四总计得分一、概念题（每小题5分，共6题，共30分）1.岩石力学及其特点2.弹性力学中的基本假设3.岩石的弹性和塑性4.岩石的残余强度5.按照结构体的体态特征，岩体结构的基本类型6.地应力的直

25、接测量法二、简答题（每小题10分，共3题，共20分）1.简述浅部地壳应力分布的一般规律2.受深部净水压力的圆形巷道半径为a，写出距圆心为r处围岩应力表达式，并画出其曲线。（a为已知数）三、论述题（本题15分）1.试论述岩石应力应变全过程各个阶段特点，并作曲线图表示。四、计算题（1小题15分，2小题20分，共35分）1.假设平面问题的体力不计，即，图示矩形梁（长为l，高为h）分别承受两种应力函数：，与。问：（1）对应应力函数，求解其应力分量。（2）说明两应力函数和，各应力分量是否相同（3）分析其能解决什么样的力学问题，绘图表示其边界条件。图1 矩形梁与坐标轴平面图2.设某岩体的结构体强度符合莫尔

26、库仑强度准则，°，受三轴压应力作用，其中。若此岩体受、的作用方向分别为铅直和水平，而岩体内仅包括有一条节理。该节理面的，°。节理对水平的倾角或为30°，或为60°，或为75°，或为90°。问：（1）不考虑节理面影响，岩体极限平衡时的?（2）在何种情况下，节理不破坏?（3）在何种情况下，节理不破坏，仅岩块破坏？（4）在何种情况下，节理破坏，且节理面与岩块的可能破裂面重合？（5）在何种情况下，岩块和节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合？岩石力学考试题答案一、概念题（每小题5分，共6题，共30分）1.岩石力学及其特点岩石力学是研究岩石的

27、力学性状的一门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对周围物理环境中力场的反应。主要特点：1）岩体是非均质各向异性体；2）岩体内存在着初始应力场（原岩应力场）。3）岩体内存在着裂隙系统。岩体既不是理想的弹性体，又不是典型的塑性体；既不是连续介质，又不是松散介质，而是一种特殊的、复杂的地质体，这就造成了研究它的困难性和复杂性。2.弹性力学中的基本假设（1）连续性假设；（2）完全弹性假设；（3）均匀性假设 ；（4）各向同性假设；（5）小变形假设3.岩石的弹性和塑性岩石的弹性是指卸载后岩石变形能完全恢复的性质；岩石卸载后其变形不能完全恢复而出现残余变形，也就是说岩石受载时具有塑性特征。4.岩

28、石的残余强度岩石应力达到最大值以后，并不立即完全丧失承载能力，在完全破坏点所保持的某一较小的应力值称为残余强度。5.按照结构体的体态特征，岩体结构的基本类型（1）完整岩体；（2）块状岩体；（3）层状岩体；（4） 碎裂岩体；（5）松散岩体。6.地应力的直接测量法直接测量法是由测量仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、恢复应力、平衡应力，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。在计算过程中并不涉及不同物理量的相互换算，不需要知道岩石的物理力学性质和应力应变关系。扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法是实际测量中较为广泛应用的四种直接测量法。二、简答题（每小题10

29、分，共2题，共20分）1.简述浅部地壳应力分布的一般规律（1）地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数。（2）实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量（3）水平应力普遍大于垂直应力（4）平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小，但在不同地区，变化的速度很不相同。（5）最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系。（6）最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。（7）地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构持征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。2.受深部净水压力的圆形巷道半径为a，写出

30、距圆心为r处围岩应力表达式，并画出其曲线。（a为已知数）公式为：三、论述题（本题15分）1.试论述岩石应力应变全过程各个阶段特点，并作曲线图表示。四个区段：在区段内，该曲线稍微向上弯曲；在区段内，很接近于直线；区段内，曲线向下弯曲，直至点的最大值；下降段。第一区段属于压密阶段，这是由于细微裂隙受压闭合造成的；第二区段相应于弹性工作阶段，应力与应变关系曲线为直线；第三阶段为材料的塑性性状阶段，主要是由于平行于荷载轴的方向内开始强烈地形成新的细微裂隙，点是岩石从弹性转变为塑性的转折点，也就是所谓屈服点，相应于该点的应力称为屈服应力；最后区段为材料的破坏阶段，点的纵坐标就是大家熟知的单轴抗压强度。在

31、和这两个区段内，岩石很接近于弹性的，可能稍有一点滞回效应，但是在这两个区段内加载与卸载对于岩石不发生不可恢复的变形。第三区段的起点往往是在点最大应力值的2/3处，从点开始，应力一应变曲线的斜率随着应力的增加而逐渐降低到零。在这一范围内，岩石将发生不可恢复的变形，加载与卸载的每次循环都是不同的曲线。在图4-26上的卸载曲线在零应力时还有残余变形。如果岩石上再加载，则再加载曲线总是在曲线以下，但最终与之连接起来。第四区段，开始于应力一应变曲线上的峰值点，其特点是这一区段上曲线的斜率为负值。在这一区段内卸载可能产生很大的残余变形.四、计算题（1小题15分，2小题20分，共35分）1.假设平面问题的体

32、力不计，即，两种矩形梁分别承受应力函数：，与。问：（1）对应应力函数，求解其应力分量。（2）说明两应力函数和，各应力分量是否相同（3）分析其能解决什么样的力学问题，绘图表示其边界条件。解：（1）对应力函数，因体力不计，可知对应各应力分量为：（2）因与仅相差一个线性应力函数，对线性应力函数，在平面问题上不影响应力，即两者应力分量相同。（3）根据上述计算，图示矩形板和坐标轴，当板内发生上述应力时，上下两边没有面力；在左右两边，没有铅直面力，有按直线变化的水平面力，而每一边上的水平面力合成为一个力偶。可见，该应力函数能解决矩形梁受纯弯曲的问题。边界条件如图所示。2.设某岩体的结构体强度符合莫尔库仑强

33、度准则，°，受三轴压应力作用，其中。若此岩体受、的作用方向分别为铅直和水平，而岩体内仅包括有一条节理。该节理面的，°。节理对水平的倾角或为20°，或为30°，或为60°，或为90°。问：（1）不考虑节理面影响，岩体极限平衡时的?（2）在何种情况下，节理不破坏?（3）在何种情况下，节理不破坏，仅岩块破坏？（4）在何种情况下，节理破坏，且节理面与岩块的可能破裂面重合？（5）在何种情况下，岩块和节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合？解：（1）不考虑节理面影响，式P117 5-18，或P70 4-35极限平衡时（2）对于节理面当时，给定倾

34、角下，节理均不破坏；节理对水平的倾角时，节理不破坏，对于给定条件，为或时，节理不破坏。当时，当时，节理不破坏。当时，当时，节理不破坏。（3）当或时，时，节理不破坏，仅岩块破坏；当时，；当时，时，节理总是先于岩石破坏。（4）岩石的可能破裂面与水平面的夹角（即岩石的破裂角）为即当时，且时，节理破坏，但节理面且与岩块的可能破裂面重合。（5）当或时，且时，岩块和节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合。采矿2004Mine rock mass mechanics课程试卷B班级 学生姓名 学号 成绩 一、 名词解释：（10题，每题2分，计20分）1、主应力/ principle stress： 2、平面

35、问题/ plane problem：3、岩石强度准则类型/types of strength criterion 4、岩体结构/rock mass structure： 5、扩容/dilation： 6、开度/aperture：7、峰值强度/Peak strength： 8、原岩应力场/virgin stress：9、屈服/yield： 10、自重应力/dead weight stress：二、简答题：（5题，每题6分，计30分）1、简述岩石应力-应变全过程各阶段特点, 并作曲线图表示。2、试述弹性力学的基本假定（六个）。3、简述岩体原生结构面及其分类特点.4、写出平面问题的平衡微分方程表达式

36、。5、简述浅部地壳应力分布的一般规律。三、计算与分析讨论题：（3题，共50分）1、（20分）1、设某岩体的结构体强度符合莫尔库仑强度准则，C10Mpa，45，受三轴压应力作用，其中。若此岩体受、的作用方向分别为铅直和水平，而岩体内仅包括有一条节理。该节理面的，。节理对水平的倾角或为30，或为60，或为75，或为90。问：（1）不考虑节理面影响，岩体极限平衡时的（2）在何种情况下，节理不破坏，仅岩块破坏？（3）在何种情况下，节理不破坏，或岩块和节理都破坏且岩块面和节理重合？（4）在何种情况下，岩块和节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合？2、（10分）An element of rock 80

37、0 m below ground surface is transgressed by a set of parallel, smooth continuous joints, dipping as shown in the figure below. The fissures are water filled below an elevation 100 m below the ground surface. The vertical stress component pzz is a principal stress, and equal to the depth stress .From

38、 the calculated depth stress, pzz , calculate the range of possible magnitudes of the horizontal stress component, pxx . The unit weight of the rock mass is 26 kN m- 3, and the unit weight of water 9.8 kN m- 3. The resistance to slip on the joints is purely frictional, with an angle of friction '

39、; of 20º.State any assumptions used in deriving the solution.rFig. 13、（20分）The following results were obtained in a series of direct shear tests carried out on 100 mm square specimens of granite containing clean, rough, dry joints.(a) Determine the basic friction angle and the initial roughness

40、 angle for the joint surfaces.(b) Establish a peak shear strength criterion for the joints, suitable for use in the range of normal stresses, 04 MPa.(c) Assuming linear shear stress-shear displacement relations to peak shear strength, investigate the influence of normal stress on the shear stiffness

41、 of the joints.8 A triaxial compression test is to be carried out on a specimen of the granite referred to in Problem 7 with the joint plane inclined at 35º to the specimen axis .A confining pressure of 3 = 1.5 MPa and an axial stress of l = 3.3 MPa are to be applied. Then a joint water pressur

42、e will be introduced and gradually increased with l and 2 held constant. At what joint water pressure is slip on the joint expected to occur ? Repeat the calculation for a similar test in which 1 = 47 MPa and 3 = 1.5 MPa.一、概念题（每小题5分，共7题，共35分）1、岩石的碎胀性2、岩石的残余强度3、岩石的基本破坏类型4、岩石的结构体5、岩石的裂隙度6、原岩应力场7、围岩采动应

43、力二、简答题（每小题10分，共3题，共30分）1、试述弹性力学的基本假定（六个）。2、写出平面问题的平衡微分方程表达式。3、简述岩体原生结构面及其分类特点。三、论述体（本题15分）试论述岩石应力应变全过程各个阶段特点，并作曲线图示表达。四、计算题（本题20分）1、设某岩体的结构体强度符合莫尔库仑强度准则，C10Mpa，45，受三轴压应力作用，其中。若此岩体受、的作用方向分别为铅直和水平，而岩体内仅包括有一条节理。该节理面的，。节理对水平的倾角或为30，或为60，或为75，或为90。问：（1）不考虑节理面影响，岩体极限平衡时的（2）在何种情况下，节理不破坏，仅岩块破坏？（3）在何种情况下，节理不

44、破坏，或岩块和节理都破坏且岩块面和节理重合？（4）在何种情况下，岩块和节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合？矿山岩体力学考试题（120分钟）（A卷）班级 姓名 学号 成绩 _ _题号一二三总计得分一、名词解释（每小题4分，共10题，共40分）1. 圣维南原理2. 逆解法3. 岩石孔隙率4. 延性破坏5. 蠕变6. 结构面线连续性系数7. 围岩应力8. 支承压力9. 构造应力10. 地应力的间接测量法二、简答题（每小题8分，共3题，共24分）1. 写出二维直角坐标下的弹性力学基本方程？2. 作岩石应力应变全过程曲线示意图，并简述各个阶段特点？3. 简述具有单结构面的岩体强度如何确定？三、计算

45、题（每小题12分，共3题，共36分）1. 已知一点的六个应力分量为，试求出该点的三个主应力大小和最大主应力的方向？2. 将某一岩石试件进行单轴压缩实验，其压应力达到28MPa时发生破坏，破坏面与水平面的夹角为60°，设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，（1）试求该岩石的内摩擦角和粘聚力C，写出摩尔-库仑方程式？（2）画出此受力状态时的摩尔-库仑破坏准则示意图。3. 在地下400m深处，掘进一个圆形巷道，断面半径为5m，覆盖岩层的容重，侧压力系数为1，试求：（1）求离巷道壁面2m处围岩的径向应力和环向应力大小？（2）绘出巷道顶板中线和侧壁中线处的和曲线图。矿山岩体力学考试题（A卷）答案一、

46、名词解释（每小题4分，共10题，共40分）1. 圣维南原理：如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力（主矢量相同，对于同一点的主矩也相同），那么，近处的应力分布将有显著的改变，但远处所受的影响可以不计。2. 逆解法：先设定各种形式的、满足相容方程的应力函数，并求出应力分量；然后再根据应力边界条件和弹性体的边界形状，看这些应力分量对应于边界上什么样的面力，从而得知所选取的应力函数可以解决的问题。3. 岩石的孔隙率：岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比。4. 延性破坏：岩石破坏之前的变形很大，且没有明显的破坏载荷，表现出显著的塑性变形、流动或挤出，这种破坏称为延性

47、破坏。5. 蠕变：固体材料在不变载荷的长期作用下，其变形随时间的增长而缓慢增加的现象。6. 结构面线连续性系数：沿结构面延伸方向上，结构面各段长度之和与测线长度的比值。7. 围岩应力：在岩体内开挖地下硐室，围岩将在径向、环向分别发生引张及压缩变形，使得原来的径向压应力降低，而环向压应力升高，通常，将这种应力重分布所波及的岩石称之为围岩，重分布后的应力状态叫围岩应力。8. 支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力。9. 构造应力：由地质构造运动而引起的地应力。10. 地应力的间接测量法：借助某些传感元件或某些媒介，测量和记录岩

48、体中某些与应力有关的间接物理量的变化，如岩体中的变形或应变，岩体的密度、渗透性、吸水性、电磁、电阻、电容的变化，弹性波传播速度的变化等，然后由测得的间接物理量的变化，通过已知的公式计算出岩体中的应力值。二、简答题（每小题8分，共3题，共24分）1. 写出二维直角坐标下的弹性力学基本方程？（1）平衡微分方程（2）几何方程（3）物理方程2. 作岩石应力应变全过程曲线示意图，并简述各个阶段特点？四个区段：在区段内，该曲线稍微向上弯曲；在区段内，很接近于直线；区段内，曲线向下弯曲，直至点的最大值；下降段。第一区段属于压密阶段，这是由于细微裂隙受压闭合造成的；第二区段相应于弹性工作阶段，应力与应变关系曲

49、线为直线；第三阶段为材料的塑性性状阶段，主要是由于平行于荷载轴的方向内开始强烈地形成新的细微裂隙，点是岩石从弹性转变为塑性的转折点，也就是所谓屈服点，相应于该点的应力称为屈服应力；最后区段为材料的破坏阶段，点的纵坐标就是单轴抗压强度。3. 简述具有单结构面的岩体强度如何确定？可根据莫尔强度包络线和应力莫尔圆的关系进行判断，设图中为节理面的强度包络线；为岩石(岩块)的强度包络线；根据试件受力状态()可给出应力莫尔圆。应力莫尔圆的某一点代表试件上某一方向的一个截面上的受力状态。首先，根据莫尔强度理论，若应力莫尔圆上的点落在结构面强度包络线之下，则试件不会沿此截面破坏。另外，当结构面与的夹角满足或时

50、，试件也不会沿结构面破坏。但若应力莫尔圆已和岩石强度包络线相切，因此试件将沿的一个岩石截面破坏。若应力莫尔圆并不和岩石强度包络线相切，而是落在其间那么此时试件将不发生破坏，即既不沿结构面破坏，也不沿岩石面破坏。此外，当为定值时，岩体的承载强度与的关系。水平线与结构面破坏曲线相交于两点，此两点相对于与，此两点之间的曲线表示沿结构面破坏时值，在此两点之外，即<或>时，岩体不会沿结构面破坏，此时岩体强度取决于岩石强度，而与结构面的存在无关。三、计算题（每小题12分，共3题，共36分）1已知一点的六个应力分量为，试求出该点的三个主应力大小和最大主应力的方向？解：（1）由，求得：并且由主应力

51、求解方程得：，求解该方程得三个主应力大小分别为：，。（2）当最大主应力为，其方向可由以下公式计算得：其中，=3=0=0求解，即得最大主应力在（x，y，z）坐标系下的夹角余弦为（1，0，0）。2. 将某一岩石试件进行单轴压缩实验，其压应力达到28MPa时发生破坏，破坏面与水平面的夹角为60°，设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，（1）试求该岩石的内摩擦角和粘聚力C，写出摩尔-库仑方程式？（2）画出此受力状态时的摩尔-库仑破坏准则示意图。解：（1）根据摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时的破坏面与水平面的夹角为，并由题意知，所以得岩石的内摩擦角。再由摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时主应力符合，由题意

52、知岩石单轴压缩实验时，继而求得。即得摩尔-库仑方程式为。（2）3. 在地下400m深处，掘进一个圆形巷道，断面半径为5m，覆盖岩层的容重，侧压力系数为1，试求：（1）求离巷道壁面2m处围岩的径向应力和环向应力大小？（2）绘出巷道顶板中线和侧壁中线处的和曲线图。解：（1）由题意知该巷道处的垂直应力，并由侧压力系数为1，得水平应力。由此得该圆形巷道处于静水压力下，此时围岩的径向应力和环向应力表达式为：再由题意知，式中原始应力，断面半径，离巷道壁面2m处围岩即为距巷道中心距离，代入上式得，。（2）矿山岩体力学考试题（120分钟）（B卷）班级 姓名 序号 成绩 _ _题号一二三总计得分一、名词解释（每

53、小题4分，共10题，共40分）1. 岩石力学2. 半逆解法3. 岩石孔隙比4. 脆性破坏5. 单向抗压强度6. 变形模量7. 岩体结构8. 围岩应力9. 支承压力10. 地应力的直接测量法二、简答题（每小题8分，共3题，共24分）1. 试述弹性力学的基本假定？2. 作岩石蠕变的典型应变时间曲线，并简述其特点？3. 简述矿山岩体力学这门学科的自身特点？三、计算题（每小题12分，共3题，共36分）1. 将某一岩石试件进行单轴压缩实验，其压应力达到40MPa时发生破坏，破坏面与水平面的夹角为60°设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，试求：（1）该岩石的内摩擦角和粘聚力C？（2）当对其进行三轴压缩实验，围压为10MPa