岩石力学试卷一及答案

\学年学期 级 专业 试题学号姓名 一二一二三四五六七八九总分（0分）、岩石力学的定义（5分）、何为岩石的强度？表示岩石强度的指标有哪些？（5分）3(4个)列出相应的表达式且说明各自的适用情况（7分）第1页 6页\学年学期 级 专业 试题学号姓名 ……密…………封……………线…………………4、什么是岩体初始应力？试简要说明研究岩体原始应力的工程意义？（5分）5、详细介绍压力拱理论？（8分）6、什么叫滑坡？滑坡动面的形式有几种？（5分）7、什么叫岩基极限承载力？计算时应考虑哪能些条件？（5分）第2页 6页学年学期 级 专业 试题学号姓名 ……密…………封……………线…………………（5分）直剪破坏试验全过程曲线可分几段？各区段的特点是什么？（题（0分1、模量比是指：a.岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比。（）b.岩石的弹性模量和它的单轴抗压强度之比。（）c.岩体的单轴抗压强度和它的弹性模量之比。（）d.岩体的弹性模量和它的单轴抗压强度之比。（）2、室内静荷载单轴抗压强度试验要求加荷速度：a.0.5_0.8MPa/s（）b.0.5_1.0MPa/s（）c.0.3_0.5MPa/s（）d.0.3_0.8MPa/s（）3、 a. k E(1)

（ ） b. k

E(1) （ ）c. k（ ） d. k （ ） 14文模型？（）（A）弹簧模型（）（B）缓冲模型（）（C）弹簧与缓冲器并联（）（D）弹簧与缓冲器串联（）5、岩坡发生在岩石崩塌破坏的坡度，一般认为是（ ）。（a）>45°时 （b）>60°时 （c）>75°时 （d）90°3页 6页\20 学年学期 级 专业 试题学号姓名 ……密…………封……………线…………………（45分）1、将直径为3cm的岩心切成厚度为0.7cm的薄岩片，然后进行劈裂试验，当荷载达到1kN时，岩片即发生开裂破坏，试计算试件的抗拉强度。（4分）2、已知某岩体的容重γ=26KN/m3、抗剪强度=30H’=1.6H（4）3、设某花岗岩埋深一公里，其上复盖地层的平均容重为

，花岗岩处于弹性状态，泊松比

。该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应力分别为多大？（8分）第4页 6页20 学年学期 级 专业 试题学号姓名 ……密…………封……………线…………………4、假设洞室边墙处的节理面倾角由实测知道洞室处平均垂直应力

=500。如图，内摩擦=400，粘结力C=0，即无粘结力，，试计算岩石锚杆在边墙处应提供多大水平应力时才能维持边墙的平衡？（10分）5100m5m×5m。岩石性质指标为：凝c=200kPa，内摩擦角33，容重K0.7。已知侧壁岩石不0稳，试用太沙基公式计算洞顶垂直ft岩压力及侧墙的总的侧向ft岩压力。（9分） z 已知：

brc

ktg 00

k0tgzq 2K0

1e

b2pe b2第5页 6页20 学年学期 级 专业 试题学号姓名 ……密…………封……………线…………………6p=2.8MPa，隧洞(内)2.3m0.4m的混凝土衬E1

=1.8×104MPa，泊松比1

0.333E2

=1.1×104MPa，泊松比2

=0.367（10分）12.5m处的衬砌内的应力；2)离中心3.5m处的围岩附加应力。 （已知：λ=0.564）第6页 6页No.1岩石力学考题（地质工程、岩土工程）A卷答案0分）、岩石力学的定义分）学科，具体而言，研究岩石荷载作用下的应力、变形和破坏规律以及工程稳定性等问题。分）岩石低抗破坏的极限能力即为岩石的强度。表示岩石强度的指标有单轴抗压强度RR、值c t3(4)列出相应的表达式及其各自的适用情况（7分）最大正应力理论1

R22

R23

R2)0单向式脆性岩不在某些二进制赂应力状态受检情况。最大正应变：1

(2

)3

R

2

(1

)3

R

3

(1

)2

R2 0 脆性材料 最大剪应力理论(1

-)2R2 2

)2R2 3

)2R2 03 塑性材料八面体剪应力理论(1

)22

(2

)23

(2

)2 3莫尔库仑理论：f

ctg 10Mpa岩石中大部分材料

13 13

sin2ctg1 3莫尔理论 f)剪切破坏只与、 有关，与 无关。f 1 3 2包络线：脆性材料、双曲线或摆线；塑性材料，抛物线。格里菲思，适用于脆性材料(拉应力集中)2 4Rt(Rt)xy y 0 )1 3 1 3

8Rt( )1 31 33 1 3

2arcas2(11

)3 Rt30伦特塑性材料修正格里菲脆性材料修正格里菲脆性材料，由于孔隙边缘压应力集中引起压剪破坏。经验公式：帕顿提出的： 1Rc

3Rc

(m 3Rc

1S)2

第1页 5页(S=1岩块0<S<1岩体)适合于大部分岩石(体)4分习惯上将工程施工之前就存在于岩体上的地应力称为初始应力场。工程的设计施工。对于地下洞室而言，岩体中天然应力的围岩变形和破坏的力源。引起坑壁或边坡岩体的坑内位移。5分）压力拱理论也称普氏理论是一个认算松动ft岩压力的理论普氏认为，岩体内总是有许多大大小小的结洞室开挖以后，围岩应力重新分布，洞室顶部往往出现拉应力。松动性的洞顶岩体将不断坍落当达到新的平衡时，会形成一拱形。砌上的压力松动压力。大小等于平衡拱与衬砌间在碎裂岩体的重量，与拱外岩体无关，平衡拱的形状yx2fb2

b2拱的跨度b 拱高：h2

b btg(45 k)hf 2 1 2 0h为洞室高度 0

为洞室跨度 karetgf1 kf 为坚固系数 fk

tgRc10（把岩体岩体松动的，但实际岩体有凝聚力，坚固系数就是一较大的摩擦系数）6分）构面；结构面；在岩体中；7分）岩基沿某一面产生滑动求解计算时，应满足平衡条件，塑性平衡条件，边界条件。5分）直剪破坏试验全过程曲线可分几段？各区段的特点是什么？岩石直剪破坏试验全过程曲线如图所示该曲线共分三段。第一段：原点—τ区段，该段近似为一直线即变形为弹性，τ为极限强度(即裂隙开p p始发展的强度)；第二段：τ τ 区段

为峰值强度，该段内裂隙发展至破坏；第三段：τ—τ区段。τ

为剪断面上的p－f f摩擦力(剩余强度)

f o o第2页 5页（题（共0分）1、模量比是指：岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比（√）岩石的弹性模量和它的单轴抗压强度之比（）岩体的单轴抗压强度和它的弹性模量之比（）（）2、室内静荷载单轴抗压强度试验要求加荷速度：a.0.5_0.8MPa/s（）b.0.5_1.0MPa/s（√）c.0.3_0.5MPa/s（）d.0.3_0.8MPa/s（）3、 a. k E(1)

（√） b. k

E(1) （）c. k

（） d. k （） 14）（A）弹簧模型（）（B）缓冲模型（）（C）弹簧与缓冲器并联（√）（D）弹簧与缓冲器串联（）5、岩坡发生在岩石崩塌破坏的坡度，一般认为是（a ）。（A）>45°时 （B）>60°时 （C）>75°时 （D）90°五、计算题45分）1、将直径为3cm的岩心切成厚度为0.7cm的薄岩片，然后进行劈裂试验，当荷载达到1kN时，岩片即发生开裂破坏，试计算试件的抗拉强度（4分）解： Rt

2P maxDl2、已知某岩体的容重γ=26KN/m3、抗剪强度c=0.017MPa，φ=30H’=1.6，试求该边坡的极限高度H（4）H 2ctg(45o) （2分） HH/H90 2 90

(2分)M(M(43210(vmff''''f'''f''f'01 2 3 4 5 6 7(mm)0 ' ''''' '''''。该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力和水平应力分别为多大？（8分）第3页 5页解答垂直应力计算水平应力计算其中：侧压力系数的大小与岩体的性质有关，当岩体处于弹性状态时，采用弹性力学公式；当岩体比较破碎时，采用松散介质极限平衡理论公式；当岩体处于潜塑状态时，采用海姆公式。因为本题岩体处于弹性状态，所以采用弹性力学公式，侧压力系数为所以：3、假设洞室边墙处的节理面倾角

=500。如图，内摩擦角

=400，粘结力C=0，即无粘结力，由实测知道洞室处平均垂直应力的平衡？（10分）

，试计算岩石锚杆在边墙处应提供多大水平应力

时才能维持边墙解：按公式：则：第4页 5页即岩石锚杆在边墙处提供的水平应力 应等于 时，才能维持边墙平衡。4100m内摩擦角33，容重=25kN/m3，侧压力系数K0.7。已知侧壁岩石不稳，试用太沙基公式计算洞0 z 顶垂直ft岩压力及侧墙的总的侧向ft岩压力。已知：

brc

ktg0

k0tgz

（9分）解：

q 2Ktg0

1e

b2pe b2bbhtg45 2 1 0 2 z这时，

brc

ktg0

k0tgzq 2K0

1e

b2pe b2e 2(45o11

) e2

(hh0

)tg2(45o

2P h(2hh)tg2(45o )k 2 0 25、有压隧洞的最大内水压力p=2.8MPa，隧洞(内)半径为2.3m，用厚度为0.4m的混凝土衬砌。已知混凝E1

=1.×14MP1

0.333E2

=1.×14MP2

=0.367。（10分1离中心2.5m处的衬砌内的应力；2)离中心3.5m处的围岩附加应力。 （已知解：混凝土衬砌传给岩石的压力为：p pMPab3.5m（r3.5ｍ）处的围岩附加应力： 2.32r 3.52

p MPabrMPa要求衬砌内任何点(arb)的应力r、则可根据厚壁圆筒的公式计算：ｒ＝2.5ｍ a22r2p