岩石力学考试试题及复习资料大全

岩石力学考试试题

2、岩体的尺寸效应是指（）。

（A）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系

（B）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象

（C）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象

（D）岩体的强度比岩石的小

3、影响岩体质量的主要因素为（）。

（A）岩石类型、埋深

（B）岩石类型、含水量、温度

（C）岩体的完整性和岩石的强度

（D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深

4我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（）o

（A）岩石的饱和单轴抗压强度

（B）岩石的抗拉强度

（C）岩石的变形模量

（D）岩石的粘结力

5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（）

（A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形

1、A2、C3、C4、A5、D6、A7、C8、B9、

A10、D

6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（）

（A）原生结构面（B）构造结构面

（C）次生结构面

7、岩体的变形和破坏主要发生在（）

（A）劈理面（B）解理面（C）结构

（D）晶面

8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是

（）

（A）柱状〉板状〉块状

（B）块状〉板状〉柱状

（C）块状〉柱状〉板状

（D）板状〉块状〉柱状

9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列

次序为（）

（A）聚合型结构体＞方形结构体＞菱形结构体＞锥形结构体

（B）锥形结构体＞菱形结构体〉方形结构体＞聚合型结构体

（C）聚合型结构体＞菱形结构体〉文形结构体＞锥形结构体

（D）聚合型结构体,方形结构体＞锥形结构体＞菱形结构体

10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体

分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于

()

(A)结构面的性质(B)结构体型式

(C)岩石建造的组合(D)三者都应考虑

1、A2、C3、C4、A5、D6、A7、C8、B9、

A10、D

选择题

1、在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压

强度为()。

(A)15~30MPa(B)<5MPa(C)5~15Mpa(D)

<2MPa

2、我国工程岩体分级标准中岩体完整性确定是依据()。

(A)RQD(B)节理间距(C)节理密度

(D)岩体完整性指数或岩体体积节理数

3、在我国工程岩体分级标准中，较完整岩体表示岩体的完整性

指数为()。

(A)0.55~0.35(B)0.35~0.15(C)>0.55(D)0.75~0.55

4、在我国工程岩体分级标准中，岩体基本质量指标是由哪两个

指标村确定的？()。

(A)RQD和节理密度(B)岩石单轴饱和抗压强度和岩体的

完整性指数

（C）地下水和RQD（D）节理密度和地下水

5、我国工程岩体分级标准中是根据哪些因素对岩石基本质量进

行修正的？（）。

①地应力大小；②地下水；③结构面方位；④结构面粗

糙度。

（A）①，@（B）①，②（C）③（D）①，②,③

6、某岩石、实测单轴饱利抗压强度RC=55MPa,完整性指数

KV=0.8,野外鉴别为原层状结构，结构面结合良好，锤击清脆

有轻微回弹，按工程岩

体分级标准确定该岩石的基本质量等级为（）

（A）I级（B）II级（C）III级（D）IV级

问答题

1、为什么要进行工程岩体分类？

1、C2、D3、D4、B5、D6、B

选择题

1、初始地应力主要包括（）。

（A）自重应力（B）构造应力

（C）自重应力和构造应力（D）残余应力

2、初始地应力是指（）。

（A）未受开挖影响的原始地应力

（B）未支护时的围岩应力

（C）开挖后岩体中的应力

（D）支护完成后围岩中的应力

3、构造应力的作用方向为（）。

A、铅垂方向B、近水平方向

C、断层的走向方向D、倾斜方向

4、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

5、如果不时行测量而想估计岩体的初始应力状态，则一般假设

侧压力系数为下列哪一个值比较好？（）

（A）0.5（B）1.0（C）<1（D）>1

6、测定岩体的初始应力时，最普遍采用的方法是（）

（A）应力恢复（B）应力解除法

（C）弹性波法（D）模拟试验

1、C2、A3、B4、B5、B6、B

选择题

1、在工程实践中，洞室围岩稳定性主要取决于（B）。

（A）岩石强度（B）岩体强度（C）结构体强度（D）

结构面强度

计算题

7.1解释岩体原始应力、二次应力、围岩压力。

7.2某直墙型隧道处于IV类围岩，净宽5.5m,净高7.4m,围岩

容重r=20,适用铁路隧道计算方法确定围岩压力。

7.3一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深40m,围岩岩石容

重r=23内摩榛角

q=36，岩石抗压强度R=8Mpa,隧道宽6m,高8m,使用泰

沙基理论和普氏理论确定围岩压力。

7.4III类围岩中的一直墙型隧道，埋深26m,围岩容重22,计

算内摩擦角30度，隧道宽6m,高8m。试按浅埋隧道确定围岩压

7.4IH类围岩自：墙型隧道，埋深26m,

围岩容重7=2琢/病，计算内摩擦

角S3隧道宽6m.高8阵试按浅埋隧

道确定围岩压力。

7.5某圆形隧道覆盖层厚40叽岩体asnm

重，侧压力系数值，毛洞直径

7m.岩体弹性变形模量E=150酬松

比。设置衬砌时gHE/f位

移_____o衬砌厚度___________

正

量SS，波松比rwi自重

应力引起的弹性变形乐力。

力。

D；

7.6砂性土质隧道，埋深h=40m,围岩容

重7=20JW//n，内摩擦角皿，隧道宽6m.

高8m,试确定围岩压力。

解：此时令侧压力系数值，

隧道顶部垂汽小力E!

203+8taii4f-§'

“tan2s

水平压力

e,=812taiiJ^45°-^-j

=IMPae2=(812+20*8)tan[45°-351kpa

7.8某隧洞覆盖层厚度30m,毛洞跨径6.6m”

岩石容重y=T8kNIm,原岩应力p^40kPa,

弹性变形模T-：E=150Mpa.泊松比gfi

离开挖面3m处设置衬砌，衬砌厚度为

£=2x

0.06m,衬砌材料变形模c10&MPa

「LI其由/

电从二0167，泊松比

自重应力引起的弹性变形压力。

解：由题知，由自重所引起的原岩

应力p-540左Pa

其中万开挖面3m

处设置衬砌，此距离约为毛洞直径的一

半，此时围岩的自由变形占总变形的

所弹性变形压力为■szamiHi

〃=-T-N=

P+K,

应当指出，上述计克是假设衬砌与仰拱瞬

即同时完成的，若仰拱留待以后建筑，

则实际产生的弹性变形压力将小丁,此值

7.9某地质隧洞,埋深30m,毛洞跨度6.6m,±

体容电Y=18KN/m3,平均粘结力c=100kPa,

内摩擦角，上体塑性区平•均剪切变形模

6G=33,33址a,衬砌厚度0.06m,衬砌材料变

形模；tE=2X104Mpa,泊松比Pc=0.167支护前

-------------------------rL

洞周上体径卜'diV.移u（）=1.65cm。求Pi,Pinan，Rftaxi

解

由题知,原岩应p=540kPa,则

M=22siii0+2ccos°=71%/%

匚。［言:岛"由

2H.//ll

由式（7.34）算得p「192kPa,设c值不变，

解得最小松动区辛径，/3.82«1,因而最

小国岩庆力punin=4.7kPa；如c值下降

70%,则解得R1nm=5.5m,pumn=19.6kPa.

可见，求得的Pi值是较高的，因而可适当

扩大％值，即适当迟缓支护，以降低R

值.7；.IL

1.1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

1.2大部分岩体属于（D）。

（A）均质连续材料（B）非均质材料

（C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料

2.1岩石的弹性模量一般指（B）。

（A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量

（C）切线模量（D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种

2.2岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为（D）。

（A）3B2>（C）5（D）工

2.3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

2.4剪胀（或扩容）表示（D）o

（A）岩石体积不断减少的现象（B）裂隙逐渐闭合的一种现象

（C）裂隙逐渐涨开的一种现象（D）岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象

2.5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）岩石的强度大小引起的（D）岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的

2.6岩石的抗压强度随着围岩的增大（A）。

（A）而增大（B）而减小（C）保持不变（D）会发生突变

2.7劈裂试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

9、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

（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

10、岩石的吸水率是指（B）0

（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

11、已知某岩石饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72,则该岩石（A

（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

12、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

13、在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（A）。

（A）增大（B）减小（C）不变（D）无法判断

14、按照库仑一莫尔强度理论，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）45°+（p/2（C）45°-q）/2（D）60°

15、在岩石的含水率试验中，试件烘干时应将温度控制在（D）o

（A）95“05c（B）100~105℃

（C）100-110℃（D）105-110℃

16、按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（A）。

（A）受拉破坏（B）受压破坏（C）弯曲破坏（D）剪切破坏

17、在缺乏试验资料时，-搬取岩石抗拉强度为抗压强度的（B）

（A）1/2-1/5（B）1/10-1/50

（C）2〜5倍（D）10〜50倍

18、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Pd为（D）

（A）2.45（B）2.46（C）2.47（D）2.48

19、下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性制裁的理想力学模型中，哪一种被称为凯尔文

模型？（C）

（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

2、岩体的尺寸效应是指（C）。

（A）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系

（B）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象

（C）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象

（D）岩体的强度比岩石的小

3、影响岩体质量的主要因素为（C）。

（A）岩石类型、埋深

（B）岩石类型、含水量、温度

（C）岩体的完整性和岩石的强度

（D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深

5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（D）

（A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形

7,岩体的变形和破坏主要发生在（C）

（A）劈理面（B）解理面（C）结构

（D）晶面

8、同•形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（B）

（A）柱状〉板状〉块状

（B）块状〉板状〉柱状

（C）块状〉柱状〉板状

（D）板状〉块状〉柱状

9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（A）

（A）聚合型结构体〉方形结构体）菱形结构体＞锥形结构体

（B）锥形结构体〉菱形结构体〉方形结构体＞聚合型结构体

（C）聚合型结构体＞菱形结构体〉文形结构体,锥形结构体

（D）聚合型结构体〉方形结构体＞锥形结构体＞菱形结构体

10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单

无块体，其结构类型的划分取决于（D）

（A）结构面的性质（B）结构体型式

（C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑

3、构造应力的作用方向为（B）。

A、铅垂方向B、近水平方向

C、断层的走向方向D、倾斜方向

4、下列关于岩石初始应力的描述中，哪个是正确的？（B）。

（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）自堇应力和构造应力分布范围基本一致

5、如果不时行测量而想估计岩体的初始应力状态，则一般假设侧压力系数为下列哪个值

比较好？（B）

（A）0.5（B）1.0（C）＜1（D）＞1

6、测定岩体的初始应力时，最普遍采用的方法是（B）

（A）应力恢复（B）应力解除法

（C）弹性波法（D）模拟试验

3.1某均质岩体的纵波波速是4722&,横波波速是2655m岩石容重A=25%'”,求

岩体的动弹性模量，动泊松比和动剪切模量。

解：弹性理论证明，在无限介质中作三维传播时，其弹性参数间的关系式如卜.:

*1仪1+雨-剜

哈若47201-2x265、8180350

=0.27

：】)-

动泊松比-2(*/)-2(4720-265530458750

+网-W;

口”—1111

动弹性模量8。一网

Z63Q+dZ?Xl-2x0.27)x22278400

9.81x0-0.27)

3422R58126x100

=477979.636"”

7.1316

B

'・'Ar=一

动剪切模量G,按公式2CF

-R47.8xVO*4•i

:.O=---------=---------------=1fo8.o8xf1A0Ag/o«r

2(1-02(0.27+0

3.2求在自重作用下地壳中的应力状态：如果花岗岩r=N6g'“，泊松比〃=0.25,则一公里深

度以卜.的应力是多少？

解：因为地壳厚度比地球半径小的多。在局部地区可以把地表看作一个半平面，在水平方向为尔，深度也

无限。现考虑地面下深度z处的一个微小单元体。它受到在它上边岩、土体重量的压力。在单位面积上，

这个重量是,"Xi,其中，Zxl是它上面物体的体积，下是物理单位体积的重量，因此：/=，-2

如果单元体四周是空的，它将向四周膨胀，当由于单元体四周也都在自重作用下，相互作用的

影响使单元体不能向四周扩张。即

4=g?=0

%-仪,+%)=0；%-掰/+。)=。

口0工—一。一-JL.t口r,—-金一名Xir

解之，则得：1-M1+"

对于花岗岩，，=，-公里深度以下的应力为:

2.6x1000

xUn=26QAg/“

1000

nos

。iL5能x2«=873*

由此可见，深度每增加公里，垂直压力增加渤融,由，而横向压力约为纵向压力的三分之一。

6.1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"=0.25。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（）。

(A)2600和867&0(B)26000和86670U

(C)2600和866Ml"(D)2600和866.7股A

解答

(1)垂直应力计算

6=Z力用=.WOO=筹000%1

IJ.

(2)水平应力计算

其中：侧压力系数2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

,P0.25I

-l-#e-1-0.25-3

所以：

可见，本题的正确答案为（B）

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。

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。

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：山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，通过己知的

公式计算出岩体中的应力值。

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a=45°+0，

2

并由题意知a=60°,所以得岩石的内摩擦角。=30。。

再由摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时主应力符合历=买变虫由题

l-sin0

14

意知岩石单轴压缩实验时必=2SMPa,MPao

cr3=OMPa,继而求得。=

14

即得摩尔・库仑方程式为力=C+=

(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/=25kN/m3,

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4大小？

（2）绘出巷道顶板中线和侧壁中线处的（7。-/•和5,-r曲线图。

解：（1）由题意知该巷道处的垂直应力区=俎=400x25=10M。，并由侧压力系数为1,

得水平应力%=2%=10〃“。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：

<

2

八a、

°e=%（1+丁）

再由题意知，式中原始应力5）=<7,,=<7/,=10MP4,断面半径a=5机，离巷道壁面2m

处围岩即为距巷道中心距离r=7m,代入上式得。=4.9MPa,4=15AMPa。

1.岩石力学：岩石力学是研究岩石的力学性质的一门理论和应用科学，是探讨岩石对周围

物理环境中力场的反应。

2.半逆解法：针对所要求解的问题，根据弹性体的边界形状和受力情况，假设部分或全部

应力分量的函数形式，并从而推出应力函数的形式，然后代入相容方程，求出应力函数的具

体表达式，再由应力函数求得应力分量,并考察这些应力分量能否满足全部应力边界条件（对

于多连体，还须满足位移单值条件）。如果所有条件都能满足，自然得出的就是正确解答。

如果某方面的条件不能满足，就要另作假设，重新进行求解。

6.变形模量：在应力一应变曲线上的任何点与坐标原点相连的割线斜率，表示该点所代表

的应力的变形模量。

7.岩体结构：岩体中结构面与结构体形态和组合的特征。

9.支承应力：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。

10.地应力的直接测量法：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。

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lOMPa时，轴向压应力达到多少时岩石破坏？

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a=45°+幺，

2

并由题意知a=60°,所以得岩石的内摩擦角。=30。。

2Ccos0+cr3(l+sin。),由题

再由摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时主应力符合0=

1-sin0

20

意知岩石单轴压缩实验时历=40Mpa,cr=OMPa,继而求得。=MPa。

3忑

(2)当进行三轴实验时，fT3=\OMPa,由摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时主应力符合

cr,=2。。。5。+%(1+上1町即求得力=70MPa,即轴向压应力达到70MPa时岩石破

1-sin°

坏。

2.在地下600m处，掘进一圆形巷道，断面半径为3m,覆盖岩层的容重/=27kN/〃/,

侧压力系数为1,试求：

(1)求离巷道壁面4m处围岩的径向应力b。和环向应力cr。大小？

(2)绘出巷道顶板中线和侧壁中线处的。。-厂和。8-厂曲线图。

解：(1)山题意知该巷道处的垂直应力/=俎=600x27=16.2Ma,并由侧压力系数为

1,得水平应力%=/lcr„=16.2Ma0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：

,•>

八矿、

5=仇(1--F)

r

/a2

G=%(1+F)

广

再由题意知，式中原始应力。0=5,=16.2MRz,断面半径。=3〃?，离巷道壁面4m

处围岩即为距巷道中心距离r=7m,代入上式得,=l32MPa,4=19.2MPa。

(2)

2(To°。

《岩石力学》

岩石力学习题

1.什么叫岩石？什么叫岩体？它们之间的区别何在？

答：岩石，是组成地壳的基本物质，它是由矿物或岩屑在地质作用下

按一定规律凝聚而成的自然地质体。

岩体，是指一定工程范围内的自然地质体，它经历了漫长的自然

历史过程，经受了各种地质作用，并在地应力的长期作用下，在其内

部保留了各种永久变形和各种各样的地质构造形迹（不整合、褶皱、

断层、层里、节理、劈理等不连续面。

岩石和岩体的重要区别就是岩体包含若干连续面，岩体的强度远

低于岩石强度。

2岩石按照成因分成哪几类？其各自的成因及特征是什么?试举出几

种岩石实例。

答：按照成因，岩石可分成岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。岩浆岩

是由岩浆冷凝而成的岩石。组成岩浆岩的各种矿物化学成分和物理性

质较为稳定，它们之间的连接是牢固的，具有较高的力学强度和均匀

性（橄榄岩、流纹岩）。沉积岩是由母岩在地表经风化剥蚀而产生的

物质，通过搬运、沉积、和固结作用而形成的岩石。沉积岩的物理力

学特性与矿物和岩屑的成分，胶结物的性质有很大关系，另外，沉积

岩具有层理构造（砾岩、页岩、泥岩）。变质岩是由岩浆岩、沉积岩

甚至变质岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生

编制而形成的岩石。它的物理性质与原岩的性质、变质作用的性质和

变质程度有关（片麻岩、板岩、大理岩）。

3.什么叫岩石力学？其研究内容是什么？研究方法有哪些？

答：岩石力学是研究岩石及岩体在各种不同受力状态下产生变形和破

坏的规律，并在工程地质定性分析的基础上定量地分析岩体稳定性的

一门学科。岩石力学研究的内容：（D基本原理，包括岩石的破坏、

断裂、蠕变及岩石内应力、应变理论等的研究；（2）实验室试验和现

场原位试验，包括各种静力和动力方法，以确定岩块和岩体在静力和

动力作用下的性状及tanti内的初始应力；（3）在实际应用方面，包

括地表岩石地基的稳定和变形问题、岩石边坡的稳定性等问题的研

究。研究方法有科学实验和理论分析相结合的方法。

4岩石的物理性质指标主要有哪些？它们是如何定义的？

答：质量密度（单位体积的质量）；重度（单位体积的重量）；相对密

度（岩石的干重量除以岩石的实体积所得的量与1个大气压下4摄氏

度的纯水的重度的比值）；孔隙率（孔隙体积与总体积百分比）；孔隙

比（孔隙体积与固体的体积之比）；含水率（天然状态下岩石中水的

重量与岩石烘干重量的百分比）；吸水率（干燥岩石试样在一个大气

压和室温条件下吸入水的重量与岩石干重百分比）；饱水率（岩样在

强制状态（真空、煮沸、高压）下，岩样的最大吸水重量与岩样烘干

重量的百分比）；渗透性（在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过

水的能力）；膨胀性（岩石浸水后体积增大的性质）；崩解性（岩石与

水相互作用时失去黏结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能）；

软化性（岩石与水相互作用时强度降低的特性）；抗冻性（岩石抵抗

冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性）O

5.岩石的容重、密度取决于何种因素？与岩石的力学性质有何相关

性？

答：岩石的容重、密度取决于组成岩石的矿物成分、孔隙大小以及含

水量。岩石的重度在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣，通常岩

石的重度愈大，其力学性质愈好。

6岩石的比重取决于何种因素？

答：岩石的比重取决于组成岩石的矿物的相对密度，岩石中重矿物越

多其比重越大，大部分岩石比重介于2.56280之间。

7.岩石含空隙指标与岩石力学性质有何关系？

答：岩石含空隙指标值越大岩石力学性质就越差。

&岩石的吸水率取决于何种因素？与岩石力学性质有何关系？

答：岩石吸水率大小取决于岩石中孔隙数量多少和细微裂隙的连通情

况。吸水率愈大，岩石的力学性能就愈差。

9.岩石的饱水指标与岩石的抗冻性有何相关性？

答：岩石饱水指标反映岩石中张开型裂隙和孔隙的发育情况，对岩石

的抗冻性有较大影响。饱水系数吸水率与饱水率百分比）一般在

0.0.8之间。试验表明，饱水系数VI%寸，可免遭冻胀破坏。

岩石的软化、膨胀和崩解的机理是什么？它们与岩石的力学性质

有何关系？

答：岩石的软化机理，由于水分子进入颗粒间的间隙而消弱了颗粒间

的联结造成的；崩解机理，由于水花过程中消弱了岩石内部结构的联

结引起的；膨胀机理，经水化作用后相邻颗粒间产生的契劈效应，当

契劈作用力大于结构联结力，岩石显示膨胀性。岩石的软化、崩解和

膨胀性质越好，岩石力学性质就越差。

11.试推导用岩石的干容重、比重和水的容重表示岩石的空隙率和空

隙比。

答：已知岩石干容重兀；比重Gs；水的容重无.据土力学公式：空

隙比e=G*V-1；空隙率n=±n=l--J

九e+1Gs*九

12岩石的吸水性与空隙率有什么关系？

答案：因为岩石中包含空隙，才导致岩石吸水性的存在。空隙越多，

吸水性越明显。岩石的吸水率是在常温常压下进行的，水只能进入大

开空隙，而小开空隙和闭空隙水不能进入，因此它与大开空隙率有关。

岩石的饱和吸水率在高压或真空）条件下浸水，一般认为水能进入所

有开空隙中，因此它与开空隙率有关。

13.试推导岩石吸水率与岩石大开空隙率的关系。

解：设岩石的大开空隙率小，大开空隙体积外占总空隙体积也的百

分比为k,岩石相对密度为G，，则岩石吸水率Wa与大开空隙率的关

系表示如下：

_m3_P®*L_认.v“，球也”球.1

a

ms也G"5G/fv-vJG,*（吁**Q-i

Cr,vk1*

Vnh

14试推导岩石饱水率与岩石开型空隙率的关系。

解：通常认为，在高压条件下水能进入岩样所有敞开的空隙中。所以,

由上题可知，岩石饱和吸水率与开型空隙率的关系如下（G,为岩石

相对密度，小为大开空隙率）：

=也〃―———1

a

msp*vsGJnGJ（f）G

15.何谓岩石强度，取决于哪些因素？

答：岩石在荷载作用下破坏时所承受的最大荷载应力称为岩石的强

度。岩石的强度决定于很多因素，岩石结构、风化程度、水、温度、

围压大小、各向异性等都影响岩石的强度。

16表示岩石强度的指标主要有哪些？格式如何定义的？

答：岩石的强度指标主要有抗压强度、抗剪强度、抗拉强度。其中，

抗压强度包括单轴抗压强度（岩石试件在单轴压力作用下所能承受的

最大压力）、三轴抗压强度（岩石试件在三个方向应力作用下的强度）；

抗剪强度（岩石抵抗剪切破坏的极限能力）；抗拉强度（岩石试件在

单轴拉力作用下抵抗破坏的极限能力）。

17.岩石的抗压、抗拉、抗剪指标试验方法各有哪些，有何优缺点？

答：抗压指标试验方法有直接单轴抗压试验，普通三轴试验和真三轴

试验。抗拉指标试验有直接抗拉试验（缺点：试样制备困难，且不易

与拉力机固定），霹雳法（优点：简单易行，只要有普通压力机就可

以进行试验）。抗剪指标试验方法有直接剪切试验（缺点：强度曲线

并不是绝对严格的直线），契形剪切试验，三轴压缩试验（优点：结

果较精确）。

试件的大小、形状是如何影响岩石的力学性质的？原因是什么？

答：试件的形状、和尺寸大小对强度的影响主要表现在高径比h/d或

高宽比h/s和横断面积上。试件太长、高径比太大，会由于弹性不稳

定提前发生破坏，降低岩石的强度。试件太短，又会由于试件端面与

承压板之间出现的摩擦力会阻碍试件的横向变形，使试件内部产生约

束效应，以致增大岩石的试验强度。试件横断面积减小，会相应地增

大端部约束效应，因而强度也会有所提高。

19.影响岩石单轴抗压强度有哪些？

答：试件的形状、尺寸、加载速率、加压板与试件之间产生的摩擦力。

西南科技大学考试试题单

考试科目：岩石力学

（不必抄题，但必须写明题号，试题共计三大题）

一、解释下列术语（每小题4分，共28分）

1.岩石的三向抗压强度岩石在三向同时受压时每个单向分别的强度极限

2.结构面具有一定形态而且普遍存在的地质构造迹象的平面或曲面。不同的结构面，其

力学性质不同、规模大小不一。

3.原岩应力岩石在地下未受人类扰动时的原始应力状态

4.流变在外力作用下，岩石的变形和流动

5.岩石的碎胀性岩石破碎后的体积VP比原体积V增大的性能称为岩石的碎胀性，

用碎胀系数匕来表示。

6.蠕变岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象

7.矿山压力地下矿体被开采后，其周围岩体发生了变形和位移，同时围岩内的应力也

增大和减小，甚至改变了原有的性质。这种引起围岩位移的力和岩体变化后的应力就叫矿山

压力。

二、简答题（每小题7分，共42分）

1.岩石的膨胀、扩容和蠕变等性质间有何异同点？

都是岩石形状改变的一种类型，膨胀和扩容时岩石的体积会增大，扩容和蠕变时需要受力

2.岩体按结构类型分成哪几类？各有何特征？

整体块状

层状

碎裂

散体

3.用应力解除法测岩体原始应力的基本原理是什么？

4.格里菲斯强度理论的基本要点是什么？

5.在不同应力状态下，岩石可以有儿种破坏形式？

压缩破坏拉伸破坏剪切破坏

6.喷射混凝土的支护作用主要体现在哪些方面？

喷射混凝土的厚度是否越大越好？为什么？

三、计算题（30分）

?

1.将一岩石试件进行三向抗压试验，当侧压。2=o3=300kg/cm

时，垂直加压到2700kg/cm2试件破坏，其破坏面与最大主平面夹角

成60°,假定抗剪强度随正应力呈线性变化。试计算：（1）内磨擦

角6；（2）破坏面上的正应力和剪应力；（3）在正应力为零的那个

面上的抗剪强度；（4）假如该试件受到压缩的最大主应力和拉伸最

小主应力各为800kg/cm2,试用莫尔园表示该试件内任一点的应力状

态？（本题20分）

2.岩体处于100m深，上部岩体的平均容重Y=2.5T/M3,泊松比u=0.2,

自重应力为多少？当侧压力系数为1.0时，自重应力为多少？（本题10

分

《岩石力学》

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《矿山岩体力学》考试题

一、根据你自己的理解，给下列术语赋予定义（每个词2分，共20

分）

1.真三轴压缩实验岩石的一种三轴压缩试验，实验时61>。2>63

2.塑'性破坏岩体在外力作用下，出现明显塑性变形后的破坏称为塑性破坏

3.各向同性体物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的物体

4.原生结构面岩石在成岩阶段形成的结构面

5.残余变形岩石在荷载时产生变形，卸荷载后变形只能部分恢复，不能恢复的那

一部分变形称残余变形

6.R、Q、D指标

7.空壁应变法

8.应力变化系数

9.膨月长地压岩石由于浸水等原因导致体积膨胀增大所带来的地压

10.采场顶板弯曲带

二、回答下列问题（每小题5分，共40分）

1.什么是莫尔一库仑准则？均质岩石中的剪切破坏是否发生在

剪切应力最大的面上？

2.根据格里菲斯强度理论的基本观点，岩石中裂纹的扩张方向与

裂纹延展方向有什么关系？与最大主应力方向有什么关系？

3.对于含有一组节理的岩体，单轴加压方向连续变化，岩体强度

会发生怎样的变化（可绘图辅助说明）？

4.坚硬致密的岩体与节理裂隙极其发育的岩体处于构造形迹埋

藏深度岩石类型及上履岩层的容重均相同的条件下，它们的原

岩应力是否相同？为什么？

5.圆形和椭圆形断面巷道的围岩应力分布有何特点（与折线形相

比）？

6.围岩塑性区范围的大小与支架支护反力间有怎样的关系？

7.从维护围岩稳定的角度出发，怎样选择巷道的位置？

8.常用的采空区处理方法有哪儿种？各有哪些优缺点？

三、有一横推断层，走向东西，北侧向动移动，试用莫尔强度理论

确定形成断层时的最大主应力的大致方向（绘图说明）。（14分）

四、某矿在距地表200米处的页岩中掘进半径为2.0M的巷道，上露

岩层GAMA=25KN/M3围岩C的=2.5Mpa,FI=30,MU=0.5该巷道

围岩时候会出现塑性区？（13分）

在房柱法开采中，单一采场采完后，空区上履岩层的重力转移到采场

左右两侧承压带中，使该两承压带中的垂直应力大幅度增加。左右又

各自采空一个采场后，原承压带（现称之为矿柱）的承载面积减小，

而空区上履岩层

《岩石力学》测试题三

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西南科技大学考试试题单

考试科目：岩石力学

（不必抄题，但必须写明题号，试题共计三大题）

一、解释下列术语（每小题4分，共28分）

1.应力变化系数

2.原生结构面岩石在成岩阶段形成的结构面

3.原岩应力岩石在地下未受人类扰动时的原始应力状态

4.蠕变岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象

5.塑性破坏岩体在外力作用下，出现明显塑性变形后的破坏称为塑性破坏

6.岩石的碎胀性

7.膨胀地压

二、简答题（每小题7分，共42分）

1.岩石的膨胀、扩容和蠕变等性质间有何异同点？

2.岩体按结构类型分成哪儿类？各有何特征？

3.假设某岩体内一点的应力状态为简单剪切，其剪应力从T降到T-ZiT,问弹性应变能改变了多少？

4.格里菲斯强度理论的基本要点是什么？

5.用图线表示岩体变形与时间的关系曲线，并指出有哪几个不同阶段？

6.喷射混凝土的支护作用主要体现在哪些方面？喷射混凝土的厚度是否越大越

好？为什么？

三、计算题（30分）

1.将一岩石试件进行三向抗压试验，当侧压。2=o3=300kg/cm2时，垂直

加压到2700kg/cm2试件破坏，其破坏面与最大主平面夹角成60°,假定抗剪强

度随正应力呈线性变化。试计算：（1）内磨擦角＜1＞；（2）破坏面上的正应力和

剪应力；（3）在正应力为零的那个面上的抗剪强度；（4）假如该试件受到压缩

的最大主应力和拉伸最小主应力各为800kg/cm2,试用莫尔园表示该试件内任一

点的应力状态？（15分）

2.大理岩的抗剪强度试验，当。产60千克/平方厘米，02n=100千克/平方厘

米，T『192千克/平方厘米，Ln=220千克/平方厘米.该岩石作三轴抗压强度试

验时，当。,=0,则也=1000千克/平方厘米。求侧压力。“=60千克/平方厘米时，

其三轴抗压强度等于多少？（15分）

《岩石力学》练习题四

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学院：环境工程学院课程名称：岩石力学命题人：

专业班级：学号：学生层次：第页共页

一、解释下列术语（18分，每小题3分）

1.抗压强度2.原岩应力3.脆性破坏4.松驰5.岩体结构6.莫尔强度理论

二、问答题（47分）

1.应力解除法的基本原理是什么？（8分）

2.简述新奥法法支护的设计原理和施工方法。（10分）

3.对岩石进行单轴抗压试验，如果发生剪切破坏，破坏面是否一定是试样中的最大剪切应力面？

为什么？如果发生拉断破坏，此时的抗压强度是否即为抗拉强度？为什么？（12分）

4.试分别从地质和工程两个方面，简要叙述影响围岩压力的一些主要因素是什么？（10分）

5.影响边坡稳定有那些主要因素？试举例说明之。（7分）

三、计算题（35分）

1.有一块儿何尺寸为7X7X7cm3的石英岩立方体试块。当试块承受20吨压力后，试块轴向缩短了

0.003cm,横向增长了0.000238cm试求石英岩试块的弹性模量和泊松比。（8分）

2.在2000米深处的单元体，由复盖层重量引起的垂直应力为500kg/cm2,水平的压力为lOOkg/cnf。这里

有一个倾角为60。的正断层，求断层的正应力和剪应力，并用应力园表示。（12分）

3.某矿大理岩试验成果如卜.：其单向抗压强度Sc=1200kg/cm2；当侧压力。2=。3=400kg/cm2时，其破

2

坏时垂直压力为o1=2800kg/cm；当侧压力为。2=。3=800kg/cm\其破坏时垂直压力为。］=3800kg/cm2。

试问（1）当侧压力为O2=03=600kg/cm2时，垂直压力。i=2400kg/cm2,其试件是否破坏？（2）当侧压

力为。2=。3=400kg/cm2时，垂直压力。］=3600kg/cm2时，其试件是否破坏？