巖石力學試卷二試題及答案B

1、密封線 1、巖石的常用物理指標有哪些?它們與巖石的強度之間大致有什么關系?(5分2、現(xiàn)場測定巖體變形指標的試驗方法有哪些?(5分3、簡述水對巖石強度的影響。 (5分4、影響巖石應力 -應變曲線主要因素有哪些?是如何影響的?(5分5、什么是巖體初始應力場?巖體內(nèi)產(chǎn)生應力的原因有哪些?(5分第 1頁 共 6 頁密封線6、何謂噴錨支護,它與傳統(tǒng)的老式支護有何區(qū)別?(5分二、作圖題(5分什么是巖石的蠕變?試作圖說明巖石流變?nèi)A段的特點:三、填空題 : (0.5/空 (共 20分 1、巖石力學是研究巖石的 ,是探討巖石對。巖石力學研究的主要領域可概括為 、 、 。 研究方法主要有 、 、 、 。2、巖石

2、的破壞形式:、 、 。3、影響巖石抗壓強度的主要因素一般有:、 和 、 、 、 、 、 、 、 等。 4、格里菲斯理論把巖石看作為有引起細小裂隙的發(fā)生發(fā)展所致。修正的格里菲斯理論則認為巖石破壞除拉 第 2 頁 共 6 頁應 力 集 中 所 致 外 , 還 可 以 是 引 起 裂 隙 沿 裂 隙 長 軸 方 向 發(fā) 生 。5、已知材料的彈性模量 E 和泊松比 ,用它們來表示 :、6、在 1=o k 的四周等壓地應力場 rH v h =作用下,圍巖中的徑向應力 r 都 體中的初始應力;切向應力 則 巖體中的初始應力,在洞壁上達最大值 。由理論上可以證明,開挖洞室的影響范圍是 。7、巖壓力是由于洞室

3、開挖后巖體 和 而形成的。由于巖體 而對支 護或襯砌的壓力,稱為“變形壓力” ;將由于巖體 而而對支護或襯砌的壓 力,稱為“松動壓力” 。8、按壓力拱理論分析,在可形成壓力拱的洞室內(nèi),壓力拱的高度是 ,洞室 頂部的最大垂直壓力在拱軸線上大小為 ,洞室任何其它點的垂直山巖壓 力等于 。四、選擇題:(2/題 (共 10分 1、巖石與巖體的關系是( 。(A 巖石就是巖體 ( (B 巖體是由巖石和結(jié)構(gòu)面組成的 ( (C 巖體代表的范圍大于巖石 ( (D 巖石是巖體的主要組成部分 ( 2、 a. (42y xyRt Rt += ( b.(42y xy Rc Rt += ( c. (42x xy Rt R

4、t += ( d. (42x xyRc Rt += ( 3、巖質(zhì)邊坡的圓弧滑動破壞,一般發(fā)生在( 。(A 不均勻巖體 (B 薄層脆性巖體 (C 厚層泥質(zhì)巖體 (D 多層異性巖體 4、 計算巖基極限承載力的公式中, 承載力系數(shù)主要取決于下列哪一個指標? ( (A (B C (C (D E 5、下列關于巖石初始應力的描述中,哪個是正確的?( 。(A 垂直應力一定大于水平應力; (B 構(gòu)造應力以水平應力為主; (C 自重應力以壓應力為主 ; (D 自重應力和構(gòu)造應力分布范圍基本一致;第 3 頁 共 6 頁密封線五、計算題:(35分1、某試樣,在天然狀態(tài)下的體積為 140 cm3,質(zhì)量為 380g ,

5、烘干后的質(zhì)量重為 369g ,設試樣 比重為 2.86,試求該試樣的天然容重、含水量、孔隙比、飽和度。 (8分2、將一個巖石試件進行單軸試驗,當壓應力達到 120MPa 時即發(fā)生破壞,破壞面與大主應力 平面的夾角 (即破壞所在面與水平面的仰角 為 60°,假定抗剪強度隨正應力呈線性變化 (即遵 循莫爾庫倫破壞準則 ,試計算:1 內(nèi)摩擦角。 2 在正應力等于零的那個平面上的抗剪強度。 3 預計一下單軸拉伸試驗中的抗拉強度。 (6分第 4 頁 共 6 頁3、某圓形洞室圍 25=kN/m3,埋置深度 H =160m,洞的半徑 r 0=7m。設折減扣的凝聚力c=0.02MPa,31=,求卡柯

6、公式松動壓力。 64. 1, 79. 021=k k (4分4、某圓形斷面隧道的硐徑為 5m 、埋深 (隧道軸線的埋深 為 610m ,上覆巖層的平均容重為 30kN/m3、泊松比為 0.25。如果初始地應力即為巖體的自重力,試求如下各項:(共 10分(1 初始水平地應力 (2分(2 由于隧道施工而引起硐周壁上的重量分布二次地應力 (按照=, 10°, 20°,90°依次計算 ,并畫出重分布地應力隨著 角變化的曲線。 (4分(3計算=、 90°時的圍巖徑向應力及切向應力,并畫出相應的圖形,確定距離隧道軸線多遠時才近似于初始地應力區(qū)。 (4分第 5 頁 共

7、 6 頁20 20 學年 第 學期 級 專業(yè) 試題學號: 姓名:密封線5、 設堅硬巖石中有壓隧洞的內(nèi)水壓力為 p =2000Kpa,洞半徑 a =3m,試求最小覆蓋層厚度。 解 將 p , a 等值代入下式,最小覆蓋層厚度為:(5分 第 6 頁 共 6 頁No.2巖石力學考題(地質(zhì)工程、巖土工程 A 卷 答案一、簡答題:(30分1、巖石的常用物理指標有哪些?它們與巖石的強度之間大致有什么關系?(5分巖石的常用物理指標有:容量、比重、孔隙率、吸水率、膨脹性、崩解性。與巖石抗壓強度存在一定關系的物理指標有:容量、比重、孔隙率、吸水率,一般是容量、比重越大, 巖石抗壓強度越高,孔隙率或吸水率越大,巖

8、石的抗壓強度越低。2、現(xiàn)場測定巖體變形指標的試驗方法有哪些?(5分現(xiàn)場測定巖體變形常數(shù)的試驗方法按其原理和方法分為靜力法和動力法兩種。靜力法包括承壓板法、 狹縫法,環(huán)形如荷法 (鉆孔變形法、水壓法、徑向千斤頂法等 。動力法包括聲波法、超聲波法、地震法等。 3、簡述水對巖石強度的影響。 (5分一般來說, 水的存在能使巖石的強度有一事實上程度的降低即巖石的軟化現(xiàn)象, 造成這種現(xiàn)象的原因:一是某些巖石的膠結(jié)構(gòu)在水的作用下發(fā)生破壞,二對于大部分巖石造成強度降低的主要原因是存在于巖石 孔隙成裂隙中的水壓力影響所致。4、影響巖石應力 -應變曲線主要因素有哪些?是如何影響的?(5分影響巖石應力 -應變曲線除

9、巖性外與試驗時的荷載速度、溫度側(cè)向壓力加荷方向與結(jié)構(gòu)面的關系 (各向 異性 有關。荷載速率:荷載速度越大、巖石脆性明顯,變形量較小。溫度:溫度增高,巖石可由脆性性向塑性轉(zhuǎn)變,且變形量增大。側(cè)向壓力:側(cè)向壓力的增加, 巖石強度增高, 變形量增大。 當圍壓增大到一定程度后, 繼續(xù)增大圍壓, 巖石的變形量和強度增加緩慢。各向異性:由于巖石 (體 內(nèi)裂隙,結(jié)構(gòu)面的存在,使得巖石的強度和變形性質(zhì)隨加荷方向與結(jié)構(gòu)面關 系不同而不同。5、什么是巖體初始應力場?巖體內(nèi)產(chǎn)生應力的原因有哪些?(5分習慣上將工程施工之前就存在于巖體上的地應力稱之為初始應力場。巖體內(nèi)強應力的主要原因,上覆 巖體的自重;地殼構(gòu)造活動在

10、巖體中引起的構(gòu)造應力場。另外還有由于溫度的變化,地震力,結(jié)晶作用, 人類活動等等引起的應力。初始應力的大小主要取決于上覆巖層的重量、構(gòu)造作用的類型,強度和持續(xù)時期的長短等。6、何謂噴錨支護,它與傳統(tǒng)的老式支護有何區(qū)別?(5分噴錨支護就是在洞室開挖后及時地向圍巖的表面上噴一層薄的混凝土 (一般厚度 5-200cm , 有時再向 圍巖內(nèi)增加一些錨桿,從而部分阻止圍巖向洞室內(nèi)變形,以達到支護的目的。老式支護 (普遍支護, 作用在圍巖的外部, 依靠支護結(jié)構(gòu)的承載能力來承受的巖壓力, 包括松動壓力, 變形壓力 ,這種支護之被動受壓。并不能改變巖石的自身質(zhì)量。噴錨支護則具有一定的柔性和變動的特 征,它同圍

11、巖一起變形,起到既讓圍巖變形的作用。這種支護參加了圍巖的應力,應多的變化的過程中, 充分利用了圍巖自承作用,使得圍巖在與噴錨支護共同變動的過程中取得自身的穩(wěn),從而減少傳到支護上 的壓力。噴錨支護不為“被動”承受松動壓力,而是與圍巖協(xié)調(diào)工作,承受變形壓力。二、作圖題(5分什么是巖石的蠕變?試作圖說明巖石流變?nèi)A段的特點:蠕變:指巖石在應力不變情況下,巖石變形隨時間 t 增加的現(xiàn)象,典型蠕變過程曲如圖所示:據(jù)蠕變速率的變化分為三段:第一段:應變 -時間曲線呈下彎曲,蠕變速率遞減 初期蠕變 (減速速蠕變 ;第二段:應變 -時間曲線呈直線,蠕變速率保持不變 二期蠕變 (等速蠕變 ;第三段:應變 -時間

12、曲線呈變曲,蠕變速率遞增,直致巖石破壞 (加速蠕變 。第 1頁 共 5 頁 5、已知材料的彈性模量 E 和泊松比 ,用它們來表示 G:1(2+=E G 、 :21(1(-+=M 、K:21(3+=E K 。6、在 1=o k 的四周等壓地應力場 rH vh=作用下,圍巖中的徑向應力 r 應力;切向應力 則大于巖體中的初始應力,在洞壁上達最大值 H 2。由理論上可以證明,開挖洞 室的影響范圍是三倍洞直徑。7、 巖壓力是由于洞室開挖后巖體變形和破壞而形成的。由于巖體變形而對支護或襯砌的壓力,稱為“變形壓力” ;將由于巖體破壞而而對支護或襯砌的壓力,稱為“松動壓力” 。 8、按壓力拱理論分析,在可形

13、成壓力拱的洞室內(nèi),壓力拱的高度是 kf b h 2=,洞室頂部的最大壓力在拱軸線上大小為 kf b q 2max =,洞室任何其它點的垂直山巖壓力等于kkf b rxf rb 222-。四、選擇題:(2/題 (共 10分1、巖石與巖體的關系是( B 。(A 巖石就是巖體 (B 巖體是由巖石和結(jié)構(gòu)面組成的 ( (C 巖體代表的范圍大于巖石 ( (D 巖石是巖體的主要組成部分 ( 2、 a. (42y xyRt Rt += ( b.(42y xyRc Rt += ( c. (42x xy Rt Rt += ( d.(42x xyRc Rt += ( 3、 巖質(zhì)邊坡的圓弧滑動破壞,一般發(fā)生在( c

14、。第 2頁 共 5 頁(A 不均勻巖體 (B 薄層脆性巖體 (C 厚層泥質(zhì)巖體 (D 多層異性巖體4、計算巖基極限承載力的公式中,承載力系數(shù)主要取決于下列哪一個指標?( c (A (B C (C(D E 5、 下列關于巖石初始應力的描述中,哪個是正確的?( b.c 。(A 垂直應力一定大于水平應力 (B 構(gòu)造應力以水平應力為主 (C 自重應力以壓應力為主 (D 自重應力和構(gòu)造應力分布范圍基本一致五、計算題:(35分1、某試樣,在天然狀態(tài)下的體積為 140 cm3,質(zhì)量為 380g ,烘干后的質(zhì)量重為 369g ,設試樣比重為 2.86, 試求該試樣的天然容重、含水量、孔隙比、飽和度。 (8分解

15、:(1試樣的天然容重 (2分=g v m 3321066. 2108. 9140380mkg =(2含水量(2分%0. 3%100369369380%100=-=msmw (3孔隙比(2分(972. 011066. 203. 018. 986. 2113=-+=-+=w Gs e(4飽和度 S (2分972. 086. 2=eGs S2、 將一個巖石試件進行單軸試驗, 當壓應力達到 120MPa 時即發(fā)生破壞, 破壞面與大主應力平面的夾角 (即 破壞所在面與水平面的仰角 為 60°, 假定抗剪強度隨正應力呈線性變化 (即遵循莫爾庫倫破壞準則 , 試計 算:1 內(nèi)摩擦角。 2 在正應力

16、等于零的那個平面上的抗剪強度。 3 預計一下單軸拉伸試驗中的抗拉強度。 (6分解:245+= (2分sin 1cos 2-=c Rc 求 c (2分tg c f+= (1分 sin 1cos 2+=c Rt 實際 Rt=(1/41/10Rc (1分第 3頁 共 5 頁3、 某圓形洞室圍 25=kN/m3, 埋置深度 H =160m, 洞的半徑 r 0=7m。 設折減扣的凝聚力 c=0.02MPa,31=, 求按卡柯公式松動壓力。 64. 1, 79. 021=k k (4分 解 4160250=H p MPa105. 002. 064. 1001. 072579. 0201=-=-=c k r

17、 k p a Mpa4、某圓形斷面隧道的硐徑為 5m 、埋深 (隧道軸線的埋深 為 610m ,上覆巖層的平均容重為 3g/cm3、泊松比為 0.25。如果初始地應力即為巖體的自重力,試求如下各項:(共 10分(1 初始水平地應力 (2分 解: zz= zyxK 0=333. 010=-=K(2 由于隧道施工而引起硐周壁上的重量分布二次地應力 (按照0=, 10°, 20°, , 90°依次計算 ,并畫出重分布地應力隨著 角變化的曲線。 (4分 r=ro333. 010=-=K (3計算0=、 90°時的圍巖徑向應力及切向應力,并畫出相應的圖形,確定距離隧道軸線多遠時才 近似于初始地應力區(qū)。 (4分 第 4頁 共 5 頁6、 試推導出巖基內(nèi)有傾向上游結(jié)構(gòu)面時，壩基安全穩(wěn)定系數(shù)。 分） （7 解： 抗滑力 R 與滑動力 T 分別是： （2 分） （2 分） T = H cos a - V sin a 分別表示滑動面上的凝聚力與內(nèi)摩擦角。 （1 分） R = (