辽宁工程技术大学课程考试试题及答案

辽宁工程技术大学课程考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在岩石力学中，莫尔-库仑强度准则的核心思想是：A.岩石破坏由最大拉应力控制B.岩石破坏由剪应力与正应力的组合决定C.岩石破坏由最大压应力控制D.岩石破坏由弹性模量决定答案：B解析：莫尔-库仑准则认为当某一面上的剪应力达到该面上正应力决定的抗剪强度时，岩石发生剪切破坏，其强度包络线为一条斜直线，表达式为τ=c+σtanφ。2.在隧道掘进中，采用新奥法施工时，最重要的支护理念是：A.强支护、早封闭B.先挖后支、一次成洞C.及时支护、分层分步D.充分利用围岩自承能力答案：D解析：新奥法强调“围岩即是承载体”，通过喷射混凝土、锚杆、钢拱架等手段及时加固围岩，使其与支护共同形成承载环，降低支护结构受力。3.在矿井通风网络中，若两条风路风阻相等，则二者风量分配满足：A.风量与风阻成正比B.风量与风阻成反比C.风量与风阻平方成正比D.风量与风阻平方成反比答案：B解析：由通风基本定律Q∝1/√R，当R₁=R₂时，Q₁=Q₂；若R不等，则风量与风阻平方根成反比。4.下列关于放顶煤采煤法特点的描述，错误的是：A.适用于特厚煤层B.回收率高，煤尘小C.顶煤破碎依靠矿山压力D.需要高位放煤口答案：B解析：放顶煤工作面回收率虽高，但放煤过程中易产生大量煤尘，且含矸率偏高，B项“煤尘小”与事实不符。5.在边坡稳定性分析中，瑞典圆弧法的基本假定是：A.滑体为刚体，滑面为圆弧，条块间无作用力B.滑体为弹性体，滑面为折线，条块间存在水平推力C.滑体为塑性体，滑面为直线，条块间存在摩擦力D.滑体为流体，滑面为任意曲面答案：A解析：瑞典法假设滑面圆弧、条块间无相互作用力，仅考虑重力与抗滑力矩平衡，计算简便但偏保守。6.井下6kV供电系统发生单相接地时，最先动作的保护是：A.过流保护B.零序电流保护C.差动保护D.瓦斯保护答案：B解析：单相接地故障主要表现为零序分量，零序电流保护灵敏度高，可瞬时跳闸隔离故障。7.在GPS测量中，若基线长度10km，采用静态相对定位，其平面精度一般可优于：A.1mmB.5mmC.10mmD.50mm答案：B解析：静态相对定位通过长时间观测，利用载波相位双差可消除大部分系统误差，10km基线平面精度通常优于5mm+1ppm。8.混凝土抗压强度标准试件尺寸为：A.100mm×100mm×100mmB.150mm×150mm×150mmC.200mm×200mm×200mmD.300mm×300mm×300mm答案：B解析：根据GB/T50081，标准立方体试件边长150mm，养护28d后测定抗压强度，尺寸效应小，结果稳定。9.在矿山测量中，一井定向主要用于：A.传递高程B.传递平面坐标和方位C.测量井下温度D.测量瓦斯浓度答案：B解析：一井定向通过钢丝或光纤将地面坐标、方位经竖井传递至井下，是联系测量核心方法之一。10.下列关于岩层走向的描述，正确的是：A.走向线与水平面垂直B.走向线两端方位相差90°C.走向线两端方位相差180°D.走向线与倾斜线平行答案：C解析：走向是岩层层面与水平面交线的方向，其两端方位角相差180°，如NE30°与SW210°。二、填空题（每空1分，共20分）11.在普氏分级中，f=8的岩石单轴饱和抗压强度约为________MPa。答案：80解析：普氏系数f≈Rc/10，Rc为抗压强度，f=8对应Rc≈80MPa。12.煤与瓦斯突出三要素是地应力、________和煤体结构。答案：瓦斯压力13.按《煤矿安全规程》规定，采掘工作面回风流中瓦斯浓度不得超过________%。答案：0.514.在回采工作面，支架初撑力不足会导致________增大，引发顶板早期离层。答案：顶板下沉量15.用经纬仪测角时，盘左盘右观测可消除________误差和横轴误差。答案：视准轴16.混凝土坍落度试验中，若筒体提起后混凝土崩裂，说明其________性能不佳。答案：保水17.在矿井通风中，等积孔A=1m²时，表示该网络风阻为________Ns²/m⁸。答案：0.38解析：由A=1.19/√R，得R=1.19²≈0.38。18.采用锚杆支护时，预紧力一般取杆体屈服载荷的________%。答案：50～7019.在GPS网平差中，若基线向量方差因子σ²=1.5，说明观测质量________（优/良/差）。答案：良20.边坡安全系数定义为抗滑力与________之比。答案：下滑力三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）21.岩石单轴抗压强度一定大于抗拉强度。答案：√解析：岩石抗压强度通常为抗拉强度的10～30倍。22.放顶煤工作面支架工作阻力越大越好，无需考虑顶煤破碎度。答案：×解析：过高阻力会抑制顶煤破碎，导致放煤困难。23.在井下测量中，陀螺经纬仪可直接测定真方位角。答案：√24.混凝土水灰比越大，强度越高。答案：×解析：水灰比越大，孔隙率增加，强度降低。25.瓦斯爆炸下限随温度升高而降低。答案：√解析：温度升高加速瓦斯氧化链反应，下限浓度降低。26.采用锚索支护时，锚固段应位于稳定岩层内。答案：√27.在边坡监测中，表面位移收敛速率连续下降说明边坡趋于稳定。答案：√28.矿井反风时，主要通风机需反转运行。答案：√29.GPS静态测量无需考虑多路径效应。答案：×解析：多路径误差是GPS主要误差源之一，需通过选站、扼流圈天线等手段削弱。30.普氏系数f值越大，岩体稳定性越差。答案：×解析：f越大，岩体越坚硬稳定。四、简答题（每题8分，共40分）31.简述新奥法施工“十八字”原则及其力学内涵。答案：新奥法“十八字”为“少扰动、早喷锚、勤测量、紧封闭”。力学内涵：（1）少扰动——降低爆破振动，保持围岩原始应力场，减少松弛圈扩展；（2）早喷锚——及时提供径向支护力，提高围岩三向应力状态，发挥岩体自承能力；（3）勤测量——通过收敛计、多点位移计等监测围岩变形速率，判断支护时机与强度；（4）紧封闭——喷射混凝土形成封闭承载环，防止围岩风化、吸水膨胀及瓦斯渗出。四者协同，实现围岩-支护共同作用，达到安全与经济平衡。32.试分析深部开采冲击地压诱发机制及主要监测手段。答案：诱发机制：（1）高静载——埋深大，原岩应力高，煤岩体积聚大量弹性能；（2）强动载——采掘活动造成应力集中，叠加爆破、断层滑移等动载；（3）脆性介质——煤岩体冲击倾向性强，能量释放速率快；（4）结构面锁固——坚硬顶板或断层锁固段突然滑移，瞬间释放能量。监测手段：①微震监测——拾取破裂事件震源参数，定位高能聚集区；②声发射——捕捉岩体微裂隙信号，预警局部失稳；③钻屑法——通过煤粉量、粒度变化判断应力集中程度；④应力在线——钻孔应力计实时监测支承压力演化；⑤电磁辐射——煤体破裂时电磁信号异常，可非接触预警。综合判识，实现分级预警与卸压解危。33.说明GPS网三维无约束平差的数学模型及质量控制指标。答案：数学模型：以基线向量ΔX、ΔY、ΔZ为观测值，误差方程V=AX-L，权阵P=Σ⁻¹，通过最小二乘VᵀPV=min求解坐标改正数X，得到各点三维坐标。质量控制指标：（1）方差因子σ²=VᵀPV/f，要求接近1，若σ²>2，需剔除粗差基线；（2）基线向量改正数v，应满足|v|<3σ；（3）重复基线差Δ，应小于2√2σ·√2=4σ；（4）同步环闭合差Wx、Wy、Wz，应小于3√3σ；（5）异步环闭合差，应小于3√nσ（n为边数）。满足上述指标，方可进行约束平差或坐标转换。34.阐述混凝土配合比设计“三阶段、三参数”方法。答案：三阶段：（1）计算初步配合比——按强度、耐久性要求，采用鲍罗米公式确定水灰比，查表选取用水量，计算水泥、砂、石用量；（2）试拌调整——检验和易性，若坍落度不足，保持水灰比不变，增加水泥浆；若粘聚性差，调整砂率；（3）强度校核——制作三组试件，养护28d，绘制强度-水灰比曲线，确定最终水灰比。三参数：①水灰比——决定强度与耐久性；②用水量——主导坍落度；③砂率——影响粘聚性与保水性。通过正交试验可进一步优化，实现经济性与性能统一。35.描述露天矿陡帮开采优缺点及适用条件。答案：优点：（1）剥离量小，基建期短，投资省；（2）工作帮坡角可达25°～35°，减少剥采比；（3）内排空间大，复垦提前，环保压力小；（4）可分区陡帮、缓帮结合，灵活调整。缺点：①边坡高陡，稳定性风险大，需强化监测；②运输道路展线困难，卡车运力要求高；③排水系统复杂，雨季易滑坡；④采场空间狭窄，设备作业受限。适用条件：——矿体厚度大、倾角陡、岩体较完整；——围岩力学强度高，水文地质简单；——具备实时监测与预警能力；——剥采比高于经济合理剥采比，陡帮可显著降低成本。五、计算题（共30分）36.某回采工作面埋深500m，原岩应力场按静水压力计算，煤层内摩擦角30°，粘聚力1.2MPa，采用普氏理论计算支承压力峰值距煤壁距离，并评价冲击危险等级。（10分）答案：（1）原岩应力σ₀=γH=25kN/m³×500m=12.5MPa；（2）普氏理论认为支承压力峰值位于塑性区与弹性区交界，其距离x₀=（m/2）×cotφ，其中m为采高，取3.5m，φ=30°，cot30°=1.732；x₀=1.75×1.732≈3.03m；（3）峰值应力σmax=σ₀（1+sinφ）/（1-sinφ）+2ccosφ/（1-sinφ）=12.5×（1+0.5）/（1-0.5）+2×1.2×0.866/0.5=12.5×3+4.16≈41.7MPa；（4）应力集中系数k=41.7/12.5≈3.3；（5）k>3，且埋深>400m，煤体冲击倾向性中等，判定为强冲击危险，需采取大直径卸压钻孔、煤层注水等措施。37.某GPS控制网含A、B、C三点，已知A（1000.000，1000.000，100.000），B（1200.000，1000.000，95.000），观测基线向量AB：ΔX=200.015m，ΔY=0.008m，ΔZ=-4.992m，协方差阵对角线元素σ²ΔX=1.0mm²，σ²ΔY=1.2mm²，σ²ΔZ=1.5mm²，试计算B点坐标平差值及平面位置中误差。（10分）答案：（1）误差方程：vX=XB-XA-ΔX=0，vY=YB-YA-ΔY=0，vZ=ZB-ZA-ΔZ=0；（2）观测值权阵P=diag（1000，833，667）；（3）因已知点无误差，B点坐标平差值直接取XB=1000+200.015=1200.015m，YB=1000+0.008=1000.008m，ZB=100-4.992=95.008m；（4）平面位置中误差σP=√（σ²X+σ²Y）=√（1.0+1.2）=1.48mm；（5）成果：B（1200.0150，1000.0080，95.0080），σP=1.5mm，满足四等网要求。38.某露天矿边坡高180m，整体坡角38°，岩体容重26kN/m³，内摩擦角35°，粘聚力220kPa，潜在滑面为折线型，采用传递系数法计算得最后一块滑体剩余下滑力480kN/m，若预应力锚索水平间距4m，设计锚固角15°，单孔锚索极限抗拔力1200kN，安全系数取2.2，求所需锚索排数。（10分）答案：（1）单根锚索设计抗力Rd=1200/2.2=545.5kN；（2）锚索水平分力Rx=Rdcos15°=545.5×0.966=527kN；（3）每延米所需抗力F=480kN/m；（4）单排锚索可提供抗力527/4=131.75kN/m；（5）排数n=480/131.75≈3.64，取整4排；（6）布置：坡顶下30m、60m、90m、120m各设一排，共4排，可满足稳定要求。六、综合应用题（共30分）39.某矿综放工作面长220m，埋深620m，煤层厚8m，倾角12°，顶板为30m厚中砂岩，单轴抗压强度85MPa，工作面日推进6m，采用双向割煤。试：（1）估算周期来压步距；（6分）（2）确定支架合理工作阻力；（8分）（3）设计煤壁超前卸压钻孔参数（孔径、孔深、间距、方位）；（8分）（4）制定冲击地压在线监测方案。（8分）答案：（1）周期来压步距L：按悬臂梁理论，L=√（2Rch²/（3γ）），取Rc=85MPa，h=30m，γ=25kN/m³，则L=√（2×85×10³×30²/（3×25））≈28m；考虑裂隙发育，取0.7折减，L≈20m。（2）支架阻力P：按“给定载荷”法，载荷层厚度取2倍采高16m，载荷q=γH=25×16=400kN/m²，动载系数1.5，则P=1.5×400×0.8（控顶距）=480kN/m²，选支架工作阻力8000kN/架，中心距1.75m，