巖石力學(xué)試卷及答案

1、礦山巖石力學(xué)試卷及答案一、名詞解釋（每小題4分，共20分）1）巖體：指賦存在一定地質(zhì)環(huán)境(應(yīng)力場、滲流場和地溫場)中的經(jīng)受過變形與破壞，由一定巖石成分組成，含有一定結(jié)構(gòu)的地質(zhì)體。 （少一點扣0.5）2）地壓與支承壓力：地壓指開挖引起原巖應(yīng)力的重新分布，也叫礦壓（巖壓）或礦山壓力（二次應(yīng)力）；支承壓力指地壓中垂直應(yīng)力的增高部分（少一點扣0.5，也叫的名稱舉出2個即可，不要求括號中一一列舉，上面列舉了四個）3）巖石的流變與松弛：巖石的流變性是指巖石應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系 隨時間而變化的性質(zhì)。松弛是指當(dāng)應(yīng)變保持恒定時，應(yīng)力隨時間增長而逐漸減小的現(xiàn)象。（少一點扣0.5）4）巖體分類：是對影響巖體穩(wěn)定性(工程設(shè)

2、計、施工、維護)的各種因素 建立評價指標，并利用其對工程轄區(qū)巖體進行評價，劃分出不同的級別（類別）。（少一點扣0.5）5）普氏平衡拱：指普氏系數(shù)f2、坑道埋深z(22.5)倍壓力拱高度時，在松散體中形成的一條拋物線形狀的自然平衡壓力拱。滿足f=巖石飽和單軸抗壓強度/10=壓力拱寬/壓力拱高，沿拱切線方向只作用有壓應(yīng)力，而不能承受拉應(yīng)力，作用在支架上的頂壓僅為拱內(nèi)巖體重量，與拱外巖體和坑道埋深無關(guān)。（少一點扣0.5）二、填空題（每小題2分，共30分）1）頂板懸空跨度大于頂板巖體極限跨度或懸臂極限跨度的地下空間的變形特性分為垮（冒）落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶這“三帶”。列舉工程意義一例：瓦斯抽排（或

3、覆巖離層注漿減緩地表沉陷）。2）巖體地下工程維護的基本原則是合理利用和充分發(fā)揮巖體強度、改善圍巖的應(yīng)力條件、合理支護 、強調(diào)監(jiān)測和信息反饋。3）根據(jù)圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)，可將坑道周圍巖體分為應(yīng)力松弛區(qū)、塑性強化區(qū)、彈性區(qū)、原巖應(yīng)力區(qū)4個區(qū)域。4）橢圓形長軸與原巖最大主應(yīng)力方向一致時，巷道周邊不出現(xiàn)切向拉應(yīng)力，應(yīng)力分布較合理，等應(yīng)力軸比時最好。等應(yīng)力軸比與原巖應(yīng)力的絕對值無關(guān)，只和l值有關(guān)。布置采場、巷道時，都應(yīng)該遵循“ 橢圓長軸與最大主應(yīng)力方向一致”；不得已時，可退而求次，尋找無拉力軸比。5）結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面是巖體結(jié)構(gòu)的兩個基本單元。6）礦山巖石力學(xué)是調(diào)查地壓顯現(xiàn)，分析圍巖地壓（應(yīng)力重分布），試驗研

4、究巖體強度，評價巖體穩(wěn)定性，制定合理的地壓控制措施的應(yīng)用科學(xué)。7）錨桿的支護作用有懸吊、預(yù)先加固、組合梁、擠壓加固。8）構(gòu)造應(yīng)力分與構(gòu)造行跡相聯(lián)系的原始構(gòu)造應(yīng)力、殘余構(gòu)造應(yīng)力和現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力三類。地應(yīng)力測量方法分直接法和間接法兩大類。9）結(jié)構(gòu)面分原生結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面和構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。當(dāng)主應(yīng)力與結(jié)構(gòu)面垂直時，巖體強度與結(jié)構(gòu)面無關(guān)。10）一次鉆取5m深的鉆孔，取得如下一組巖芯：50cm、2cm、10cm、15cm、5cm、2cm、1cm、25cm、20cm、40cm、30cm、5cm、2cm、3cm、50cm、2cm、10cm、15cm、5cm、2cm、1cm、25cm、20cm、40cm、30cm、

5、5cm、2cm、3cm，該巖體的巖芯質(zhì)量指標是76%。11）按圍巖壓力的形成機理可劃分為變形圍巖壓力、松動圍巖壓力、沖擊圍巖壓力、膨脹圍巖壓力等四類。12）豎井加固的措施有井圈加固、地面帷幕（或破壁）注漿、開槽卸壓、摩擦樁治理方法。13）巖石的破壞形式包括脆性斷裂和塑性流動，其中前者細分為拉伸斷裂和剪切破壞。14）當(dāng)應(yīng)力達到某一極限值時巖石便發(fā)生破壞，這個極限值就是巖石的強度。在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力撤出后能夠恢復(fù)的變形是巖石的彈性變形，當(dāng)外力撤出后不能夠恢復(fù)的變形是巖石的塑性變形，也稱殘余變形（或永久變形）。15）采空區(qū)處理的四類基本方法是崩落法、充填法、支撐法和封閉隔離法。三、簡述題（

6、1-2每小題6分，3題、5題各8分，4題7分。共35分）1）簡述節(jié)理面對巖體強度的影響。（每點2分）當(dāng)最大主應(yīng)力垂直弱面時，屬于2的情況，巖體強度與弱面無關(guān)，它為巖石的強度；當(dāng)12，且j /2時,節(jié)理才會對巖體產(chǎn)生影響，巖體將沿結(jié)構(gòu)面破壞，強度就是結(jié)構(gòu)面的強度。這時，當(dāng)45j /2時，強度最低，其莫爾圓直徑最??；當(dāng)最大主應(yīng)力平行弱面時，屬于1的情況，巖體將因弱面橫向擴張而破壞，此時，強度將介于巖石強度和結(jié)構(gòu)面強度兩者之間。 esoadcb2）畫圖簡述巖石的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線。4個階段：1）裂隙壓密階段(oa)：曲線上凹2）彈性變形階段(ab)：呈直線3）塑性變形階段(bc)：曲線下凹4）破壞后

7、階段(cd)：殘余強度d， 峰值強度c(每點1分，畫圖2分)3）簡述水平巷道的地壓顯現(xiàn)規(guī)律。(每點1.5分，寫出階段0.5分，解釋1.0分。邏輯清晰0.5分。共8分) 巷道掘進階段（）：對小范圍巖體造成擾動，故一般情況下礦壓顯現(xiàn)不會很劇烈。影響期只有幾天，而長者可達12個月； 無采掘影響階段（）：頂?shù)装逡平俣缺染蜻M期間要小得多，巷道基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)； 采動影響階段（）：回采工作引起圍巖應(yīng)力再次重新分布而造成的。這階段中礦壓顯現(xiàn)也最強烈； 采動影響穩(wěn)定階段（）：這是巷道圍巖經(jīng)受一次采動影響后重新進入相對穩(wěn)定的階段，其圍巖移動特征基本上與無采掘影響階段類似；二次采動影響階段（）：次采動影響的時

8、間和空間規(guī)律與一次采動影響類似，但比一次采動的影響更大。4）畫圖表示支承壓力在底板中的傳遞規(guī)律。下層礦開采時，如何布置巷道最好。（7分。畫圖4分，正確表示a、b、c、d各區(qū)各0.5分；正確表示應(yīng)力分布趨勢各1分；正確表示支承壓力各0.5分；以下表述每點0.5分）防支承壓力過大，不應(yīng)將底板巖巷布置在a區(qū)；防底鼓，也不宜布置在離采空區(qū)很近的b區(qū)；離礦體太遠，布置在d區(qū)也不經(jīng)濟；一般將底板巖巷布置在c區(qū)。 5）簡述圍巖與支護的共同作用原理。（8分。每點表述1.0分，繪圖3.0分）變形協(xié)調(diào)，圍巖對支架的作用力與支架抗力互為作用力與反作用力，圍巖對支架的壓力與支架的剛度有關(guān)，圍巖自承能力為p0-pi，圍巖位移量ua與支護抗力pi成反比支護阻力巷道圍巖壓力總和圍巖承載量支架承載量iiiiiiiv圍巖彈塑性階段圍巖松動破裂階段圍巖松動壓力(umax ，pimin)(umin，pi max)p巷道周邊總位移量us2c cos=t1+sin四、證明題（15分）s2c cos=c1-sin用摩爾-庫倫強度曲線分別證明單軸抗拉強 ，單軸抗壓強度 。 m nc n1m1aotc