岩石力学习题库及答案

1、练习题三、简答题：1、什么是全应力应变曲线？为什么普通材料试验机得不出全应力应变曲线？答：在单轴压缩下，记录岩石试件被压破坏前后变形过程的应力应变曲线。普通材料实验机整体刚度相对较小，对试件施加载荷产生的反作用力将使实验机构件产生较大变形（弹性能储存），当岩石试件被压坏时，试件抗压能力急剧下降，致使实验机弹性变形迅速恢复（弹性能释放）摧毁岩石试件，而得不到岩石破坏后的应力应变曲线。刚性实验机在施加载荷时，自身变形极小，储存的弹性能不足以摧毁岩石试件，因此可以得到岩石破坏后的应力应变曲线。2、简述岩石在三轴压缩下的变形特征。答：E、与单轴压缩基本相同； 随围压增加三向抗压强度增加；峰值变形增加；

2、弹性极限增加；岩石由弹脆性向弹塑性、应变硬化转变。3、按结构面成因，结构面通常分为几种类型？答：按成因分类有三种类型： 原生结构面成岩阶段形成的结构面； 构造结构面在构造运动作用下形成的结构面；次生结构面由于风化、人为因素影响形成的结构面。4、在巷道围岩控制中，可采取哪些措施以改善围岩应力条件？答：选择合理的巷道断面参数（形状、尺寸），避免拉应力区产生（无拉力轴比）； 巷道轴线方向与最大主应力方向一致； 将巷道布置在减压区（沿空、跨采、卸压）。5、地应力测量方法分哪两类？两类的主要区别在哪里？每类包括哪些主要测量技术？答：分为直接测量法和间接测量法。直接测量法是用测量仪器直接测量和记录各种应力

3、量。间接测量法，不直接测量应力量，而是借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的物理量的变化，通过其与应力之间存在的对应关系求解应力。直接测量法包括：扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法等。间接测量法包括：套孔应力解除法、局部应力解除法、松弛应变测量法、孔壁崩落测量法、地球物理探测法。1岩石的塑性和流变性有什么不同?答：塑性指岩石在高应力（超过屈服极限）作用时，产生不可恢复变形的性质。流变性指岩石在任何应力作用下，随时间增长而产生的不可恢复的变形。相同点：均为不可恢复变形；不同点：变形产生的原因、机理不同。2试叙述构造应力对原岩应力场的影响及其特点。答：影响：加

4、大了水平应力和应力不均衡分布。构造应力特点：1）分布不均，在构造区域附近最大；2）水平应力为主，浅部尤为明显；3）具有明显的方向性；4）坚硬岩层中明显，软岩中不明显；5）3简述围压对岩石力学性质的影响。围压可改变岩石的力学性状。围压增大致使塑性增大、峰值强度增高、破坏前变形加大。实验时加载速率大，导致弹性摸量大、强度指标高。4影响巷道围岩稳定的主要因素有哪些？围岩强度、应力集中程度、原始应力大小、巷道支架的支撑力5采用锚杆支护时如何选择锚杆的杆径？锚杆杆径确定：一般先确定锚固力，然后由拉断力锚固力确定拉断力，再确定杆径。1岩石受载时会产生哪些类型的变形?岩石受载可发生弹性变形、塑性变形和粘性变

5、形。一般岩石呈现粘弹性性质（滞弹性），即应变的产生和恢复滞后于应力变化。2程岩体比尼奥斯基分类法依据哪些指标对岩体进行分类？依据岩块强度、RQD、节理间距、节理条件、地下水条件五个指标进行分类。3岩体与岩石相比，其变形性质有何特点？岩体变形与岩石相比E低，峰值强度低，残余强度低，高；达到峰值后，岩体呈柔性破坏，并保留一定残余强度；各向异性显著，不同结构面分布呈现不同变形性质。4试分析支承压力的有利因素与不利因素。有利：压酥煤体，便于落煤，节省能耗。不利：破坏煤体引起片帮，不利顶板管理；破坏顶板，生成采动裂隙，造成顶板破碎不易管理；高应力引起巷道围岩变形严重，维护量大不安全；高应力易引发冲击地压

6、。5采用锚杆支护时，如何选择锚杆的类型？坚硬、厚层状岩体多选用端头锚固型；松软破碎、裂隙发育岩体多选用全长锚固；为增加锚杆作用效果，锚固经常与喷射混凝土、钢筋网、钢板条带等联合使用。1、在巷道围岩控制中，采用哪些措施可使支护更加合理？答：对于位移明显巷道，采用恒阻可伸缩支护形式；对于变形量较大的软岩，采用二次支护；支架与围岩要整体接触，使应力均匀传递；加强支护与围岩间的整体性，共同承受载荷作用。2、峰前区应力应变曲线有几种类型，各表示岩石何种性质？答：峰前区应力应变曲线形态可分为直线型、下凹型、上凹型、S型、平缓型，分别表示了岩石受力作用后呈现的弹性、弹塑性、塑弹性、塑弹塑性和弹粘性性质。3、

7、岩体结构基本类型有哪些？完整结构； 块裂结构； 板裂结构； 碎裂结构； 断续结构；散体结构4、结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？剪切变形与岩石强度（C）、结构面粗糙性（JRC）有关；法向变形与结构面抗压强度（JCS）、结构面粗糙性（JRC）、结构面张开度（）有关。5、简述水压致裂法主要测量步骤及适用条件。答：（1）打孔到测量应力的部位，将加压段用封隔器密封；（2）向隔离段注入高压水，测得岩体初始开裂压力Pi；（3）把高压水释放后重新加压，测得压力Pr和稳定关闭压力Ps，重复23次；（4）将封隔器完全卸压后连同加压管等全部设备从钻孔中取出；（5）测量水压裂隙和钻孔试验段的天然节理

8、、裂隙的位置、方向和大小，做好记录。适用于：完整、脆性岩石。四、论述题：1试说明普氏、太沙基地压计算理论，并给予评价。答：普氏认为：顶板岩石受力作用可形成平衡拱（免压拱），使上覆岩层压力通过拱轴转移到两侧围岩上，当两侧围岩稳定时，巷道支架仅承受平衡拱内岩石的重力作用。两帮岩体受拱传递压力作用，产生较大变形，当达到其强度时，两帮岩体将滑移，失去支撑作用，致使拱宽、拱高加大，顶压与侧压增大。太沙基认为：跨度为2a 范围内的上部岩石将由于自重而下沉，两侧摩擦力阻止其下沉，支架所承受的压力为下滑力与摩擦力之差。评价： 两种计算方法均为估算法。普氏地压公式与深度无关，不能解释应力随深度增大的现象；适用于

9、松散岩体，对整体性、强度高的岩体，计算结果与实际有出入；应用简便（估算）、存在局限性。太沙基公式从另一角度提出地压计算公式，也反映了免压拱效应，经变换后与普式公式同形。适用于埋深不大、围岩松散破碎条件。 2分析库仑、莫尔、格里菲斯强度理论的基本观点并给予评价。答： 库仑认为：岩石破坏为剪切破坏；岩石抵抗剪切破坏的能力由两部分组成：内聚力、内摩擦力。 莫尔认为：无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏；破坏时，剪切面上所需的剪应力不仅与岩石性质有关，而且与作用在剪切面上的正应力有关。格里菲斯认为：不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。 评价：库仑强度理论是莫尔强度理论的直

10、线形式。 莫尔理论较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特征，解释了三向等拉时破坏，三向等压时不破坏现象，但忽视了中间应力的作用。 格式理论推导岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩石的真实情况，较好证明了岩石在任何应力状态下都是由于拉伸引起破坏，但对裂隙被压闭合抗剪强度增高解释不够。 莫尔理论适用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏；不适用于拉断破坏。 格式理论适用于脆性岩石及材料破坏。3试分析莫尔与格里菲斯强度理论的基本观点并给予评价，说明各自适用条件。莫尔认为：无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏； 破坏时，剪切面上所需的剪应力不仅与岩石性质有关，而且与作用在剪切面上的正应力有关。格里

11、菲斯认为：不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。 评价：莫尔理论较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度特征，解释了三向等拉时破坏，三向等压时不破坏现象，但忽视了中间应力的作用。 格式理论推导岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了岩石的真实情况，较好证明了岩石在任何应力状态下都是由于拉伸引起破坏，但对裂隙被压闭合抗剪强度增高解释不够。 莫尔理论适用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏；不适用于拉断破坏。 格式理论适用于脆性岩石及材料破坏。 填空：结构面的类型：原生结构面、构造结构面、次生结构面。岩体结构类型：整体块状结构、层状结构、破裂结构、散体结构。岩石力学的研究内容：岩石在荷

12、载作用下的应力、变形、破坏规律以及工程稳定性等问题。岩石力学的研究方法：工程地质研究法、试验法、数学力学分析法、综合分析法。RMR（地质力学分类法）包括完整岩石的强度、RQD、节理的间距、节理的状态、地下水情况。岩体的破坏形式：脆性破坏、延性破坏、弱面剪切破坏。影响岩石抗压强度的因素：矿物成分、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、加荷速率。直剪曲线的3个阶段：弹性阶段、裂隙发展增长阶段、强度降低阶段。岩石完全应力应变曲线分为压密阶段、弹性工作阶段、塑形性状阶段、材料的破坏阶段。影响岩石应力应变曲线的因素：荷载速率、温度、侧向压力、各向异性。岩石的蠕

13、变分为初级蠕变（暂时蠕变）、二次蠕变（稳定蠕变）、加速蠕变（第三期蠕变）。影响山岩压力的因素：洞室的形状和大小、地质构造、支护的形式和刚度、洞室深度、时间、施工方法。压力拱理论稳定条件：沿着拱的切线方向仅作用着压力，适用条件：能够形成压力拱，即洞室上方有足够的厚度且有相当稳定的岩体。大坝的失稳形式：表层滑动破坏、深层滑动破坏、混合滑动破坏。岩石边坡的几种破坏类型：松弛张裂、崩塌、倾倒、蠕动、滑坡。边坡加固措施：排水、削顶压底、用混凝土填塞岩石断裂部分、用锚栓或预应力缆索加固、挡墙和锚索相连接加固、用混凝土挡墙或支墩加固、格勾。五、爆破事故预防和处理 1、瞎炮：通电起爆后，工作面的雷管全部或部分

14、不爆。 残炮：由于炸药原因产生的不爆现象。 瞎炮的处理见规程第 340342 条。 2、早爆：爆炸材料比预定起爆时间提前的爆炸现象。 原因（1）器材问题；（2）操作问题；（3）杂散电流影响。2-4 破岩原理和爆破技术 一、破岩原理 1、几个概念： 自由面：如果将一个药包埋入岩石中，岩石与空气相接触的表面，叫自由面。 最小抵抗线：药包中心到自由面的垂直距离叫最小抵抗线。 爆破漏斗：炸药爆炸后在靠近自由面一侧所形成的漏斗状的坑叫爆破漏斗。 爆破作用指数：爆破漏斗半径与最小抵抗线W之比，2、破岩原理 将药包埋入岩石中，起爆后的瞬间产生高温高压气体，它以冲击波的形式（压缩级）作用于药包周围的岩石上，并以药为中心，以每秒数千米的速度向四周作径向传播，在药包附近形成一个粉碎圈，在粉碎圈外形成一个环状裂隙