巖石力學試題及答案A

1、20 20 學年 第 學期 級 地質(zhì)、巖土 專業(yè) 巖石力學 試題學號： 姓名： 密封線一二三四五六七八九總 分一、簡答題：（40分） 1、巖石力學的定義（5分） 2、 何為巖石的強度？表示巖石強度的指標有哪些？（5分） 3、試述學過的巖石破壞準則(要求列舉4個)列出相應的表達式且說明各自的適用情況。（7分） 第 1頁 共 6 頁20 20 學年 第 學期 級 地質(zhì)、巖土 專業(yè) 巖石力學 試題學號： 姓名： 密封線4、什么是巖體初始應力？試簡要說明研究巖體原始應力的工程意義？（5分）5、詳細介紹壓力拱理論？（8分） 6、什么叫滑坡？滑坡動面的形式有幾種？（5分）7、什么叫巖基極限承載力？計算時應

2、考慮哪能些條件？（5分） 第 2 頁 共 6 頁20 20 學年 第 學期 級 地質(zhì)、巖土 專業(yè) 巖石力學 試題學號： 姓名： 密封線二、作圖題：（5分）直剪破壞試驗全過程曲線可分幾段？各區(qū)段的特點是什么？三、選擇題：（2/題）（共10分） 1、模量比是指： a. 巖石的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比。（ ）b. 巖石的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。（ ）c. 巖體的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比。（ ）d.巖體的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。（ ）2、室內(nèi)靜荷載單軸抗壓強度試驗要求加荷速度：（ ） （ ）（ ） （ ）3、 a. （ ） b. （ ） c. （ ） d. （ ）4

3、、下列研究巖石彈性、塑性和粘性等力學性制裁的理想力學模型中，哪一種被稱為凱爾文模型？（   ）（A）彈簧模型                  （ ） （B）緩沖模型 （ ）（C）彈簧與緩沖器并聯(lián)  （ ） （D）彈簧與緩沖器串聯(lián) （ ）5、巖坡發(fā)生在巖石崩塌破壞的坡度，一般認為是（    ）。（a）>45°時    （b

4、）>60°時   （c）>75°時    （d）90°時 第 3 頁 共 6 頁20 20 學年 第 學期 級 地質(zhì)、巖土 專業(yè) 巖石力學 試題學號： 姓名： 密封線五、計算題：（45分）1、將直徑為3cm的巖心切成厚度為0.7cm的薄巖片，然后進行劈裂試驗，當荷載達到1kN時，巖片即發(fā)生開裂破壞，試計算試件的抗拉強度。（4分）2、已知某巖體的容重=26KN/m3、抗剪強度c=0.017MPa，=30。如果基于這種巖體設計以其坡高系數(shù)H=1.6，試求該邊坡的極限高度H。（4分） 3、設某花崗巖埋深一公里

5、，其上復蓋地層的平均容重為，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比。該花崗巖在自重作用下的初始垂直應力和水平應力分別為多大？（8分） 第 4 頁 共 6 頁20 20 學年 第 學期 級 地質(zhì)、巖土 專業(yè) 巖石力學 試題學號： 姓名： 密封線4、假設洞室邊墻處的節(jié)理面傾角=500。如圖，內(nèi)摩擦角=400，粘結(jié)力C=0，即無粘結(jié)力，由實測知道洞室處平均垂直應力，試計算巖石錨桿在邊墻處應提供多大水平應力時才能維持邊墻的平衡？（10分）5、在地下100m深度處開挖一地下洞室，其斷面尺寸為5m×5m。巖石性質(zhì)指標為：凝聚力c=200kPa，內(nèi)摩擦角，容重=25kN/m3，側(cè)壓力系數(shù)。已知側(cè)壁巖石不穩(wěn)，試

6、用太沙基公式計算洞頂垂直山巖壓力及側(cè)墻的總的側(cè)向山巖壓力。（9分）已知： 第 5 頁 共 6 頁20 20 學年 第 學期 級 地質(zhì)、巖土 專業(yè) 巖石力學 試題學號： 姓名： 密封線6、有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力=2.8MPa，隧洞(內(nèi))半徑為2.3m，用厚度為0.4m的混凝土襯砌。已知混凝土的彈性模量=1.8×104MPa，泊松比。巖石的彈性模量=1.1×104MPa，泊松比=0.367。試求：（10分）1)離中心2.5m處的襯砌內(nèi)的應力；2)離中心3.5m處的圍巖附加應力。 （已知：=0.564） 第 6 頁 共 6 頁No.1巖石力學考題（地質(zhì)工程、巖土工程）A卷 答案一

7、、簡答題：（40分） 1、巖石力學的定義（5分） 巖石力學它是研究巖石的力學性態(tài)的理論和應用的科學，是探討巖石對其周圍物理環(huán)境中力場反應的學科，具體而言，研究巖石荷載作用下的應力、變形和破壞規(guī)律以及工程穩(wěn)定性等問題。 2、 何為巖石的強度？表示巖石強度的指標有哪些？（5分） 巖石低抗破壞的極限能力即為巖石的強度。 表示巖石強度的指標有單軸抗壓強度Rc，抗拉強度Rt，抗剪強度C、值3、試述主要巖石破壞準則(要求列舉4個以上)列出相應的表達式及其各自的適用情況。（7分） 最大正應力理論 單向式脆性巖不在某些二進制賂應力狀態(tài)受檢情況。 最大正應變： 脆性材料 莫爾庫侖理論： 巖石中大部分材料 莫爾理

8、論 剪切破壞只與、有關，與無關。 包絡線：脆性材料、雙曲線或擺線；塑性材料，拋物線。 格里菲思，適用于脆性材料(拉應力集中) 破裂角： 倫特堡 塑性材料 修正格里菲斯 脆性材料修正格里菲斯 脆性材料，由于孔隙邊緣壓應力集中引起壓剪破壞。 第 1頁 共 5 頁經(jīng)驗公式：帕頓提出的： (S=1巖塊 0<S<1巖體) 適合于大部分巖石(體)4、什么是巖體初始應力？試簡要說明研究巖體原始應力的工程意義？（5分）習慣上將工程施工之前就存在于巖體上的地應力稱為初始應力場。 天然應力狀態(tài)與巖體穩(wěn)定性關系極大，它不僅是決定巖體穩(wěn)定性的重要因素，而且直接影響各類巖體工程的設計施工。 對于地下洞室而言

9、，巖體中天然應力的圍巖變形和破壞的力源。 對于地表工程而言，如開挖基坑或邊坡，由于開挖卸荷作用，將引起基坑底部發(fā)生回彈隆起，并同時引起坑壁或邊坡巖體的坑內(nèi)位移。5、何謂壓力拱理論？（8分） 壓力拱理論也稱普氏理論是一個認算松動山巖壓力的理論普氏認為，巖體內(nèi)總是有許多大大小小的結(jié)構(gòu)面。由于這些縱橫交錯的軟弱面將巖體割裂成各種大小的塊體，這就破壞了巖石的整體性，造成松動性。洞室開挖以后，圍巖應力重新分布，洞室頂部往往出現(xiàn)拉應力。松動性的洞頂巖體將不斷坍落當達到新的平衡時，會形成一拱形。巖體松動坍落需要一定的時間，在洞室開挖后就上支護或襯砌，等到壓力拱的形成后作用在支護或襯砌上的壓力松動壓力。大小等

10、于平衡拱與襯砌間在碎裂巖體的重量，與拱外巖體無關，平衡拱的形狀 b2拱的跨度 拱高： 為洞室高度 為洞室跨度 為堅固系數(shù) （把巖體巖體松動的，但實際巖體有凝聚力，堅固系數(shù)就是一較大的摩擦系數(shù)） 6、什么叫滑坡？滑坡動面的形式有幾種？（5分）當巖坡受力過大或巖石強度過低，一部分巖體向下或向外滑動叫滑坡滑波滑動而型式有三種：軟弱結(jié)構(gòu)面；結(jié)構(gòu)面；在巖體中；7、什么叫巖基極限承載力？計算時應考慮哪能些條件？（5分） 巖基所能負擔的最大荷載。當巖基承受這種荷載時，巖基中某一區(qū)域處于塑性平衡狀態(tài)取塑性區(qū)，使巖基沿某一面產(chǎn)生滑動求解計算時，應滿足平衡條件，塑性平衡條件，邊界條件。二、作圖題：（5分）直剪破壞

11、試驗全過程曲線可分幾段？各區(qū)段的特點是什么？巖石直剪破壞試驗全過程曲線如圖所示該曲線共分三段。第一段：原點p區(qū)段，該段近似為一直線即變形為彈性，p為極限強度(即裂隙開始發(fā)展的強度)；第二段：p f區(qū)段，f為峰值強度，該段內(nèi)裂隙發(fā)展至破壞；第三段：fo區(qū)段。o為剪斷面上的摩擦力(剩余強度) 第 2頁 共 5 頁三、選擇題：（2/題）（共10分） 1、模量比是指： a. 巖石的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比。（ ）b. 巖石的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。（ ）c. 巖體的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比。（ ）d.巖體的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。（ ）2、室內(nèi)靜荷載單軸抗壓強度試驗

12、要求加荷速度：（ ） （ ）（ ） （ ）3、 a. （ ） b. （ ） c. （ ） d. （ ）4、下列研究巖石彈性、塑性和粘性等力學性制裁的理想力學模型中，哪一種被稱為凱爾文模型？（   ）（A）彈簧模型                 （ ） （B）緩沖模型 （ ）（C）彈簧與緩沖器并聯(lián)  （ ） （D）彈簧與緩沖器串聯(lián) （ ）5、巖坡發(fā)生在巖石崩塌破壞的坡度，一般認為是（ &

13、#160;a   ）。（A）>45°時    （B）>60°時    （C）>75°時    （D）90°時五、計算題：（45分）1、將直徑為3cm的巖心切成厚度為0.7cm的薄巖片，然后進行劈裂試驗，當荷載達到1kN時，巖片即發(fā)生開裂破壞，試計算試件的抗拉強度。（4分）解： 2、已知某巖體的容重=26KN/m3、抗剪強度c=0.017MPa，=30。如果基于這種巖體設計以其坡高系數(shù)H=1.6，試求該邊坡的極限高度H。（4分）

14、（2分） (2分) 2、設某花崗巖埋深一公里，其上復蓋地層的平均容重為，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比。該花崗巖在自重作用下的初始垂直應力和水平應力分別為多大？（8分） 第 3頁 共 5 頁解答（1）垂直應力計算（2）水平應力計算其中：側(cè)壓力系數(shù)的大小與巖體的性質(zhì)有關，當巖體處于彈性狀態(tài)時，采用彈性力學公式；當巖體比較破碎時，采用松散介質(zhì)極限平衡理論公式；當巖體處于潛塑狀態(tài)時，采用海姆公式。因為本題巖體處于彈性狀態(tài)，所以采用彈性力學公式，側(cè)壓力系數(shù)為所以： 3、假設洞室邊墻處的節(jié)理面傾角=500。如圖，內(nèi)摩擦角=400，粘結(jié)力C=0，即無粘結(jié)力，由實測知道洞室處平均垂直應力，試計算巖石錨桿在邊墻處

15、應提供多大水平應力時才能維持邊墻的平衡？（10分）解：按公式： 則：        第 4頁 共 5 頁  即巖石錨桿在邊墻處提供的水平應力應等于時，才能維持邊墻平衡。4、在地下100m深度處開挖一地下洞室，其斷面尺寸為5m×5m。巖石性質(zhì)指標為：凝聚力c=200kPa，內(nèi)摩擦角，容重=25kN/m3，側(cè)壓力系數(shù)。已知側(cè)壁巖石不穩(wěn)，試用太沙基公式計算洞頂垂直山巖壓力及側(cè)墻的總的側(cè)向山巖壓力。已知： （9分）解： 這時， 5、有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力=2.8MPa，隧洞(內(nèi))半徑為2.3m，用厚度為0.4m的混凝土襯砌。已知