岩石力学考试复习资料
岩石力学是研究岩石的力学性质的一门理论与应用科学;它是力学的一个分支;它探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。岩石力学的几个特点:天然材料;非连续介质;释放载荷;
工程岩石力学——为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩石力学,重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如地下工程、边坡工程、岩基工程等)的变形和稳定性。
构造岩石力学——为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩石力学,重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理,为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。
破碎岩石力学——为掘进、钻井及爆破工程服务的岩石力学,主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。
研究方法:工程地质研究方法、科学实验方法、数学力学分析方法、整体综合分析方法。
地下工程的特点:岩石在结构和力学性质上与其他材料不同,如岩石具有节理和塑性段的扩容(剪胀)现象等;地下工程是先受力(原岩应力),后挖洞(开巷);深埋巷道属于无限域问题,影响圈内自重可以忽略;大部分较长巷道可作为平面应变问题处理;围岩与支护相互作用,共同决定着围岩的变形及支护所受的荷载与位移;地下工程结构容许超负荷时具有可缩性;地下工程结构在一定条件下出现围岩抗力;几何不稳定结构在地下可以是稳定的。
岩块:是指不含显著结构面的岩石块体,是构成岩体的最小岩石单元体。
岩体:是指地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的,具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
内力地质作用:动力来自地球本身,并主要发生在地球内部,按其作用方式可分为四种:构造运动、岩浆作用、变质作用、地震。
外力地质作用:风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用。
岩石的单轴抗压强度和弹性模量等力学参数取决于岩石的组成结构、矿物颗粒性质以及微观裂隙等。影响因素:压力试验机的刚性;承压板与试件端面的摩擦;试件几何形态(形状、高径比和尺寸);加载速度。
岩石试件单轴受压时,由于受到多种因素的干扰,真实的破裂形式不大明确,常常观察到的是剪切破坏、锥形破坏和劈裂破坏,对试件破坏形态影响最大的是端面摩擦约束效应,对于比较坚硬的脆性岩石,当采取减少端面摩擦约束的措施时,出现纵向劈裂破坏。
承压板变形对试件端面周边的约束。由于试验机承压板大于试件端面,加载时承压板因受力而变形,对试件的周边产生横向约束;同时承压板的变形还会改变对试件作用的纵向应力分布。端面摩擦。试件发生横向变形时,承压板对试件端面产生摩擦力,从而影响试件的应力分布。
减少试件端面摩擦的方法:1、可选用与试件端面相同、侧面膨胀相同(即泊松比υ/弹模E 值相等)的金属块加于试件两端,以消除端面效应,那么在弹性阶段端部效应就不出现。多数岩石都可找到适当的金属。2、在试件端面与承压板之间嵌放适宜的薄层材料,如二硫化钼,附加有滑石的硬酯酸、聚四氯乙烯、硬纸板、金属薄板等。
巴西法(即劈裂法)简单易行,实验结果最接近直接法而获得广泛应用。为保证巴西试验的正确性,要求圆盘的破坏从试件中心开始,并沿加载方向发展,即破裂面平行于加载方向。根据格林菲斯理论分析巴西法试验得出如下结论:①加荷垫条角度(或宽度)较小时,计算公式为:
式中:F──荷载;r0 、t ──圆盘半径与厚度。
抗剪强度的概念有四种:纯剪应力状态下的抗剪强度、在垂直破坏面的正应力等于零的条件下破坏时的剪应力、固体力学中取决于施加应力的剪力图解、摩尔应力包络线。
抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和粘结力的相关关系如下:
( 的系数变化范围为6~20)
( 的系数变化范围为2.5~7.5)
( 的系数变化范围为0.3~1.1)
围压效应可以总结如下:1、随围压的增加,岩石强度增大。2、岩石随围压的增加,延性变形逐渐增大,当围压达到一定值后,岩石由线弹性材料转变为弹塑性材料。3、岩石越坚硬,则脆性—延性转变所需的围压值越高。4、岩石试件的破坏形态,由围压为零时的劈裂破坏,随围压的增大而逐步转变为以剪切面形式的剪切破坏、以剪切带形式的剪切破坏,以至演变为延性变形。5、微观观测以及声发射和弹性波速等测试表明,在脆性—延性转变前后,岩石都有微破裂发生。
中间主应力σ2对最大主应力σ1极限荷载的影响:
在应力空间中岩石强度极限构成一个曲面,曲面上每一点都代表岩石发生破坏时的一种应力组合。许多试验设计都是给最小主应力σ3一个定值,测试不同的σ2值时的最大主应力σ1的极限荷载。由图可以看出:在σ3一定的条件下,σ1c—σ2曲线类似于抛物线,曲线前段σ1c随σ2 的增大而增大,σ1c取得极大值后,在曲线的后段σ1c随σ2的增大而减小。
根据表可以得出如下结论:
各种岩石都存在中间主应力效应。根据所收集的资料,花岗岩中间主应力效应最大。
中间主应力影响系数β一般为0.2~0.5。根据已有资料,β的平均值为0.30(不计表中的β最大值0.75,该值偏差过大),即中间主应力可使σ1c增大30%。
对于同一种岩石,β值与σ3有比较明显的相关关系。如:根据红砂岩实验资料,当σ3/σ0分别为0,0.08,0.06时, β值则分别为0.38,0.34,0.25。
σ2荷载的加载钢块(或钢板)与试件端面的摩擦力是影响实验结果的最主要因素。
岩石流变试验岩石试件破坏形态:
岩石试件的最终破坏面方位介于劈裂破坏和剪切破坏之间。从破坏过程看,最终破坏之前出现的宏观裂纹基本上都是纵向裂纹,应属劈裂破坏。
一段时间之后发生的宏观破裂面有所倾斜,且在破坏时产生有大量的石粉,表明破坏时发生了剧烈的剪切摩擦,这可能是由于试件的受力不均匀而导致的承压板滚动造成的。
宏观破裂面的各局部仍然是劈裂形态。因此,单轴压缩荷载下的蠕变破坏为劈裂破坏。
岩石的全应力—应变曲线:应力—应变曲线可以分为四个阶段:①原生裂隙的压缩闭合阶段;②线弹性变形阶段;③裂隙稳定扩展阶段(稳定破裂阶段);④裂隙非稳定扩展阶段(不
稳定破坏阶段)。
扩容是指岩石在应力作用下,形变过程中体积的非线性增长。扩容是岩石内部微裂隙扩展的结果,是岩石破坏的一种前兆现象。对于扩容有不同的定义。有人把某一给定的平均应力下测出的体积应变与相应的静水压力下的体积应变之差值,确定为扩容。还有人把瞬时泊松比超过0.5规定为扩容。
扩容是指岩石在应力作用下,形变过程中体积的非线性增长。岩石的扩容是由于微裂隙的扩展造成的。而微裂隙的萌生与扩展又是局部拉应力引起的,局部拉应力的成因是岩石的非均质性。所以,从根本上说岩石的扩容是由岩石非均质性造成的。
单轴压缩应力状态下岩石破坏过程的微观观测:
还有人把瞬时泊松比超过0.5规定为扩容。压缩应力状态下,岩石的破坏是内部微裂隙扩展的结果。为深入探讨岩石破坏的微观机理,许多学者运用各种方法对岩石的微裂隙发展过程进行了观测。Tapponnier和Brace在扫描电子显微镜的观察中,详细揭示出在受力状态下,花岗岩微破裂发展和各个变形阶段。观测是在小围压下进行的,随轴向压力的增大,最初的变化是:①原有长裂隙的桥结断裂形成新的长裂隙;②已完全合拢的长裂隙再次张开;
③在微斜长石中见有少数新裂隙出现。根据微裂隙观测,Paterson指出:与应力峰值相关联的破坏,首先是通过局部裂隙分布的发展使试件普遍弱化,而不是宏观破裂的发生。从微观上看,只是通过峰值以后,局部剪切破坏才变得明显。
岩浆岩的结构是指矿物的结晶程度和颗粒大小,构造指的是不同矿物的排列与充填方式所反映出来的岩石外貌特征。
变质岩的结构指的是矿物重结晶的程度,而构造指的是矿物颗粒在排列方式上的定向性。沉积岩的结构可分为碎屑的、泥质的、化学的和生物的,而层理构造则是其最显著的特点。
细观力学,就是借助连续介质力学的方法,研究考虑细观尺度的变形过程的固体的本构关系,并把各种材料在破坏过程中的不均匀性作为研究的重点。①首先,对于岩石的基本单元—矿物颗粒,可以应用连续介质力学的分析计算方法。②进而可以分析岩石的组成、结构和构造对其力学性质的影响。其中,重点是岩石的非均质性。
劈裂破坏是指在单轴压应力状态下,岩石沿平行于压力轴方向的裂开。
围压效应
围压效应主要包含三个方面:①随围压的增加,发生脆性——韧性转变;②随围压的增加,岩石强度σ1c增大;③随围压增加,剪切破坏面与轴向应力σ1方向的夹角由小变大.
相对于单向压应力状态,围压的施加,减小或完全抵消了由于岩石非均质性形成的横向张应力。随围压增大,岩石各点横向均处于压应力状态。因而,岩石形成轴向张裂纹的可能性逐渐减小,取而代之的是在岩石破坏前,岩石中形成两组共轭的剪断性微裂纹,所以,发生脆性—韧性转变。而岩石强度的增加和破裂角的增大,则可应用摩尔—库仑强度理论来解释。
库仑准则的适用条件:
1、由于库仑准则是压剪破坏准则,所以适用于σ3 >0时的压剪破坏。而在简单应力状态下如单轴拉伸、单轴压缩、纯剪应力,岩石的破坏分别为拉伸破坏、劈裂破坏和压拉破坏,所以应该分别使用单轴抗拉强度、单轴抗压强度和剪切强度值作为其强度判据。
2、另一方
面,库仑准则是线性准则,因而更适用于σ3 较小时的情形。如果σ3 较大,则可考虑应用下述的摩尔准则。3、再就是库仑准则没有考虑中间主应力σ2 的作用。
摩尔强度准则:
反应了应力应变间的非线性关系,但是忽略了中间主应力的影响,与实验结果有一定的出入。另外,该判据只适用于剪破坏,受拉区的适用性需进一步探讨,并且不适用于膨胀或蠕变破坏。
规范化处理,在这里就是把各种岩石的真三轴压力试验中三个主应力,都除以其岩石的单轴抗压强度,使其变成无量纲值。
裂纹的基本类型:
第一种称为张开型或拉伸型,简称Ⅰ型,其裂纹面的位移方向是使裂纹张开的裂纹面法线方向(y方向)。
第二种裂纹型称为同平面剪切型或者滑移型,简称Ⅱ型,裂纹上下表面的位移方向刚好相反,但一个向正x方向,一个向负x方向。与裂纹扩展方向平行。
第三种称为反平面剪切型,简称Ⅲ型,其裂纹面法向为y轴向,裂纹面扩展方向为x轴向,其裂纹面的位移方向分别是正、负z方向。与裂纹扩展方向垂直。
岩石断裂力学问题主要表现为如下几个方面:压剪应力状态下闭合裂纹的扩展判据;多裂纹条件下裂纹扩展与岩体工程稳定性的关系;岩石断裂韧度测试方法。
损伤,是指材料在一定应力状态下,其力学性能的劣化。损伤力学与断裂力学、疲劳分析理论全都属于破坏力学,是研究物质不可逆的破坏过程的科学。从狭义上说,可以认为损伤力学是使用宏观理论解决的微观断裂力学,也就是利用宏观理论分析与解决在宏观裂纹出现以前微观缺陷、微裂纹、微孔穴的发生与发展过程的科学。换句话说,损伤力学研究的是由原始材料或构件存在的微观缺陷发展到出现宏观裂纹的一段过程。
将损伤理论应用于岩体力学,主要需解决如下几个方面的问题:(1) 岩体节理裂隙的统计;
(2) 压、剪应力状态下,节理面闭合和摩擦作用对损伤变量的影响;(3) 如何确定损伤演变方程。
岩石变形全应力应变曲线的基本特征:1、岩石的全应力应变曲线具有非线性,可以划分为四个不同性质的阶段。2、岩石的变形在弹性极限之前,可以近似简化为线弹性。3、岩石的变形在弹性极限之后,如果卸载,则显出不可恢复的永久性变形,即存在塑性变形。4、在单轴压缩条件下,岩石塑性变形的本质是岩石细观裂隙的发育、扩展、材料破坏;在三轴压缩条件下,岩石的塑性变形本质是岩石矿物微观结晶的晶格滑移。
应力-应变关系曲线中的非线性:1、向下弯的曲线(类型II)和S形曲线在高应力时出现的下弯段,是由于高压力作用下岩石内部形成细微裂隙和局部破坏的缘故;2、而向上弯曲的曲线(类型III)以及S形曲线在低压时出现的向上弯曲段,是由于岩石在压力作用下其张开裂隙或微裂隙闭合的结果。由于张开裂隙或微裂隙闭合而引起的岩石变形是不可恢复的,这属于塑性变形的性质。3、此外,在裂隙两侧面上一般并不光滑平整,而总是在裂隙面上有高低不平的“丘状”部分。裂隙闭合过程中,裂隙面上的“丘状”部分先接触,这些
“丘状”部分就产生弹性变形。随着荷载的增加,这些“丘状”部分接触处的总面积也就增大,而“丘状”部分的高度减小,这就决定着应力-应变曲线的非线性性质(非线性弹性)。这一部分曲线的长度根据岩石裂隙性的状态和性质而定。4、在无裂隙的完整岩石中,一般实际上不出现这种性质(类型I)。
在应力空间中,由不同的应力途径,材料从弹性状态进入屈服状态。在应力空间中,将这些屈服点连接起来,就形成一个区分弹性和塑性的分界面,称为屈服面。描述这个屈服面的数学表达式称为屈服函数,或称为屈服条件。
当时,材料处于弹性状态,当时,材料处于塑性状态,这时材料对外部作用的反应是弹塑性的,其具体情况很复杂。而的状态是不存在的。材料从自然状态开始第一次屈服的屈服条件叫初始屈服条件。因这时的内变量,所以初始屈服条件不含内变量,即:当产生了塑性变形,随内变量的增长屈服条件的形式发生了变化,这时的屈服条件叫后继屈服条件。屈服函数在几何上可以看做是一族九维应力空间中的超曲面。随着内变量的出现和发展,屈服面大小和形状不发生变化的材料叫做理想塑性材料。对于大多数岩石材料来说,屈服面的大小和形状由于内变量的出现和发展而变化。屈服面的这种变化规律叫硬化规律。
流变:是指物体在外部条件不变的情况下,变形和应力随时间缓慢变化的物理现象。流变学的基本概念有:1、蠕变:在应力σ不变的条件下,应变ε随时间t逐渐增长的现象。2、应力松弛:在应变ε不变的条件下,应力σ随时间t逐渐减小的现象。3、长期强度:岩石所能承受的长期持续荷载。4、弹性后效:在加载或卸载后,弹性应变不是瞬时增减,而是逐渐增减(有一个时间过程)的力学现象。5、粘性流动:蠕变一段时间后卸载,部分应变永不恢复的力学现象。
蠕变三阶段:蠕变三阶段即初始蠕变阶段、第二蠕变阶段和加速蠕变阶。1、在初始蠕变阶段,蠕变曲线的曲率小于0,开始时蠕变速率较大,而后逐渐减小并趋向某一常数。2、在第二蠕变阶段,蠕变速率为唯一常数。3、在加速蠕变阶段,蠕变曲线的曲率大于0,蠕变速率不断增大。
蠕变三水平:岩石在不同级别(大小)的长期荷载作用下,其蠕变曲线具有不同的形态。应力水平愈高,蠕变变形愈大。1、当应力水平较低,低于岩石的长期强度时,岩石只出现初期蠕变,随后蠕变不再增加,蠕变值稳定为常数。2、当应力水平高于岩石长期强度,但不是太大时,岩石不仅会出现初期蠕变,随后蠕变还会出现第二蠕变阶段,以某一速率持续发展,直至卸载或材料蠕变破坏。3、当应力水平更高时,岩石会出现加速蠕变阶段
岩体结构面是在岩体生成过程中,以及生成后若干地质年代中,受地质构造作用而形成的。岩体结构面包括:微裂隙、片理、页理、节理、层面、软弱夹层、断层及断裂破碎带等。在工程地质中,把结构面划分为面、缝、层和带。1、面是指岩块间刚性接触,无任何充填的劈理、节理、层面和片理等;2、缝是指有充填物,而且具有一定厚度的裂缝;3、层是指岩层中相对的软弱夹层,不仅是由不同物质所组成,而且明显存在上、下两个层面,具有一定的厚度;4、带是指具有一定宽度的构造破碎带、接触破碎带等。
岩体的变形和强度,取决于构成岩体的岩石力学性能和结构面力学性能。
由于结构面往往是岩体弱面,所以在一些岩体工程中,结构面的力学性能决定了工程的稳定
性,如边坡的层面,大坝坝基中软弱夹层,井巷工程中的断裂破碎带等。
结构面弱化了岩体的力学性能,决定了岩体工程的稳定性,导致岩体的各向异性,成为岩体渗流的主要通道。
缪勒按地质破坏程度与结构面的性质,把结构面分成五大类型,即单个节理、节理组、节理群、节理带以及破坏带或糜棱岩。在此大类型的基础上,按充填节理中的材料性质和程度以及糜棱岩化程度,将每种类型分成三个细类,分别为节理、风化物充填节理、粘土充填节理。
按结构面力学性质分类:按照结构面的力学性质,结构面可分为硬性结构面(弱面)和软弱结构面(弱夹层)两类。它们之间的区别在于:(1) 硬性结构面的强度与两侧岩体的强度相差较小;而软弱结构面的强度则远小于两侧岩体;(2) 硬性结构面的厚度很小,一般可以不计,如节理面、片理面、层理面属于硬性结构面;而软弱结构面是充填有一定厚度的软、散、碎物质的结构面,软弱夹层、断层、层间错动、破碎带属于软弱结构面。
硬性结构面对岩体稳定性的影响主要表现在:改变岩体的应力分布状态和削弱岩体的力
学性质。尤其是成组的硬性结构面,能使岩体的应力、变形和强度显示出各向异性。
软弱结构面的力学特征与结构面的形态和充填物的厚度有很大关系,粗糙起伏的结构面
抗剪强度高,平直光滑的结构面抗剪强度低。充填物厚度很小时,结构面的强度由充填面和结构面壁两者的力学性质共同决定;而当充填物厚度较大时,其力学性质主要决定于充填物的性质。
描述岩体结构面的几何参量主要有:岩体内结构面的分布:① 组数,② 密度;单个结构面的几何形态:① 倾向,② 倾角,③ 延展长度,④ 张开度;结构面内部结构状况:① 充填物,② 粗糙度,③ 起伏度。
岩体结构面的力学性质,是指结构面在一定应力状态作用下的变形与强度特性。①首先,与
岩石试件不同,岩体结构面的变形与强度是相互联系的,共同反映在结构面的变形过程中 ; ②其次,在不同的应力状态下,结构面具有不同的力学特性,结构面不具有抗拉能力,压剪应力状态下结构面的变形性质是其最重要的力学特征。③再就是,岩体结构面具有各种不同的结构类型,其变形特性也就不同,应分别计算分析。
假设节理厚度为e ,法向允许最大压缩量(闭合量)为Vmc 法向压应力σ作用下,压缩量△V 与法向压应力σ具有如下函数关系: 其中,A 和t 是取决于节理面力学性能的力学参数。 当A=t=1时,式(5-11)成为双曲线形式。当A≠1, t≠1时,则△V 与 σ 可成为各种形式的曲线类型,A 与t 的值应由实验曲线求得。 裂隙介质岩体的破坏方式与岩体的工程类型有关。与井巷、隧道和峒室有关的裂隙介质岩体的破坏方式有:剪切破坏、劈裂破坏、挠曲破坏、坍塌破坏。与边坡稳定性相关的有:沿断层面滑坡、沿沉积层面滑坡、节理裂隙面贯通型滑坡。 裂隙介质岩体的强度介于岩石强度和结构面强度之间。决定裂隙岩体强度的基本因素是岩石的强度,对岩体强度影响最大的因素是结构面的特征(大小、密度、方向和性质等),另外就是环境因素如地应力、水、温度等。1、结构面的方向与应力场的相对关系:当结构面方向与岩体最大剪应力方向的夹角较小时,岩体更易于破坏。2、围压的作用:当有较大的围岩 时,裂隙岩体的力学性质和力学参数会向完整岩体方向转化,围岩可降低裂隙面的力学效应。 00t mc mc V A V V V V σσσ??-?=?< ?-??? 3、地下水的作用,裂隙介质岩体有利于地下水的贮存和渗流,水会降低裂隙面的摩擦角,当有水压时,水压会促使岩体更易于破坏。 Brown 根据岩石和岩体力学实验成果,采用公式拟合的方法,导出了岩石破坏时主应力之间的关系式,即: 式中,σ1── 破坏时的最大主应力;σ3── 作用在岩石试件上的最小主应力;σc ── 完整岩石试件的单轴抗压强度;m 、s ── 常数,取决于岩石性质以及在达到应力σ1 和σ3之前岩石的破坏程度。当σ3 =0时,可得试件的单轴抗压强度为 对于完整岩石 σcs=σc ,S=1。对于节理裂隙岩石 S<1。 对于这种裂隙岩体,可以应用式(5-27)的强度判据,应用这一公式的关键是正确确定σc 、 m 和S 等材料参数值。如果有岩体或大块裂隙岩块的三轴试验成果,那么可应用回归分析的方法,求出m 和S 值。在缺少实验资料的情况下,可以采用岩体分类的办法,求出m 、S 的近似值。 工程岩体分类,所依据的岩体力学参数与岩体结构参数主要有:岩石的强度、岩层的结构、岩体结构面的分布、岩石风化程度、地下水的作用、地应力、工程规模。 我国工程岩体分级具体分三步进行。首先,根据岩石的单轴抗压强度值Rc 和岩体的节理裂隙发育状况,确定岩体的基本质量;然后求出岩体基本质量指标值BQ 并进行分级;最后考虑地下水软弱结构面和初始地应力状态的影响,对岩体基本质量指标予以修正。 RQD 是以修正的岩芯采取率来确定的。岩芯采取率就是采取岩芯总长度与钻孔长度之比。而RQD ,即修正的岩芯采取率是选用坚固完整的、其长度等于或大于10cm 的岩芯总长度与钻孔长度之比,并用百分数表示。 一种是根据岩石的单轴抗压强度 ,把 <20MPa 的岩层称为软岩;或者根据单轴 抗压强度与垂向地应力的比值,即 <2的岩层称为软岩。软弱岩层是指强度低、孔隙度差、胶结程度大、受结构面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、 弱岩层。软岩的工程力学特性还有两个重要特点,即吸水软化和膨胀。软岩亲水性强,遇水强度显著下降,有的岩石甚至碎裂、崩解。岩石干燥强度与饱水强度的此值称为软化系数。 冲击地压的特征:①共有特征:突发性、瞬时震动性、破坏性。②我国煤矿冲击地压突出特点。多类型、条件复杂、随采深增加发展趋势严重等。③诱发因素:如放炮、顶板来压期间、回柱(移架)等。④冲击地压发生的地点及其主要特征:1)与地质构造有密切关系,往往发生在褶皱、断层及煤层变异性出的部位,主要受构造应力的控制;2)具有坚硬的岩层的煤层顶板,该岩层聚集高强度的变形能;3)发生在超前巷道的冲击地压,以巷道两帮煤体抛出为主要特征;4)发生在工作面的冲击地压,一般表现为大面积冲击现象;5)在留有底煤的采场发生时,以底臌和煤岩压入采场空间为主要显现特征。 地应力:系指天然环境下地壳岩土体内某一点所固有的应力状态,即未受人工开挖扰动的应力,称为地应力或原岩应力;次生应力:受开挖、手动影响,在影响范围以内的原岩应力平衡状态被破坏后的应力称为次生应力或诱发应力;应力重分布:原岩应力到次生应力的转换过程。 13σσ=cs c σ=c σc σc H σγ 海姆认为:原岩应力各向等压,即净水压力状态。他认为,铅重应力以上覆岩体的重量,历经漫长的地质年代后,由于材料的蠕变性及地下水平方向的约束条件,导致水平应力最终与铅重应力相均衡。金尼克假说:根据弹性力学理论,假定岩体是均匀的、连续的弹性介质体,得出水平应力总归小于铅重应力的结论。 一般岩体的泊松比 为0.2~0.35,故侧压系数 通常都小于1,因此在岩体自重应力场中, 垂直应力 和水平应力 , 都是主应力, 约为 的25%~54%。只有岩石处于塑性状态时, 值才增大。当 =0.5时, =1,它表示侧向水平应力与垂直应力相等 ( ),即所谓的静水应力状态(海姆假说)。 地壳形成之后,在漫长的地质年代,在历次构造运动下,有的地方隆起,有的地方下沉。这说明在地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力量,这就是构造应力。构造应力在空间有规律的分布状态称为构造应力场。 地应力的主要分布规律:1、地应力是个相对稳定的非稳定应力场,它是时间和空间的函数; 2、实测铅垂应力基本等于上覆岩层重量; 3、水平应力普遍大于铅垂应力; 4、平均水平应力与铅垂应力的比值随深度增加而减小,但在不同地区,变化的速度很不相同; 5、最大水平主应力与最小水平主应力也随深度呈线性增长关系; 6、最大水平主应力与最小水平主应力之值一般相差较大,显示出很强的方向性; 7、地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响,特别是地形和断层的扰动影响最大。 当围岩内部的最大地应力与围岩强度的比值达到某一水平时,才能称为高地应力或极高地应力。(围岩强度比) 围岩处于高应力场条件下所产生的岩片(块)飞射抛撒,以及洞壁片状剥落等现象叫岩爆。 高地应力现象:1)岩芯饼化现象;2)岩爆;3)探洞和地下隧洞的洞壁产生剥离;4)岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错动现象;5)野外原位测试测得的岩体物理力学指标比实验室岩块试验结果高。 1、原位测量是目前取得工程需要的不同深度原岩应力可靠资料的唯一方法; 2、实测方法因其所用传感器原理和结构的不同而有许多种:孔径变形法、水压致裂法、孔壁应变法、空心包体应变法。其中,前二种是二维应力测量,可以测量与钻孔轴线垂直截面上的原岩应力分量;后二种是三维应力测量,可以一次测得全部六个应力分量; 3、原岩应力是岩体内一点各个方向的应力分量总体的度量; 4、任何一种实测方法都需要通过扰动(通常是打钻孔),打破原有状态,在从一种平衡状态到新的平衡状态过程中,通过对力或应力的效应的间接测定来实现; 5、力或应力引起的最常见的效应是产生应变和位移; 6、数据处理:它一般是一个由观测的应变到应力及分析过程,最终获得原岩应力状态的结果。 7、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、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; 8、间接测量法:不直接测量应力量,而是借助某些传感器元件或某些介质,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、弹性波传播速度变化等,νλz σx σy σx σz σλνλx y z σσσ== 然后由测得的间接物理量的变化,通过已知的公式计算岩体中的应力值。 水压致裂法基本原理:建立在弹性力学平面问题理论的基础上;三个假设条件:围岩是线性、均匀、各向同性的弹性体;围岩为多孔介质时,注入的液体按达西定律在岩石孔隙中流动;岩体中地应力的一个主应力为铅垂方向,与铅垂向测量孔一致;注意:对钻孔横截面上二维地应力状态的测量,对测量钻孔是否为铅垂并无要求。 岩体孔底应力解除法:岩体孔底应力解除法是向岩体中的测点先钻进一个平底钻孔,在孔底中心处粘贴应变传感器(例如电阻应变花探头或是双向光弹应变计)、通过钻出岩芯,使受力的孔底平面完全卸载,从应变传感器获得的孔底平面中心处的恢复应变。再根据岩石的弹性常数,可求得孔底中心处的平面应力状态。 套钻孔应力解除法基本原理:基本假定:围岩是线性、均匀、各向同性的弹性体;岩体加载、卸载过程中具有同样的应力—应变关系;解除孔径不小于3倍测孔直径,可近似处理为厚壁圆筒问题。步骤:1、套钻大孔;2、取岩芯并将孔底磨平;3、套钻小孔;4、取小孔岩芯;5、粘贴元件量测初读数;6、应力解除;7、取岩芯;8、测出终读数。 应力解除法原岩应力分量的确定:钻进测量孔——受到一次扰动,并很快达到新的平衡,取芯钻进及断岩芯——受第二次扰动时,应力场的效应被传感元件记录——即为该次实测的原始数据;扰动后的应变或位移与原岩应力的关系,由弹性理论关于圆孔问题的解析解得到;因测量方法不同,有多种方法:孔径变形法、孔底应变法、孔壁应变法、空心包体法。 声发射法基本原理:1、材料在受到外荷载作用时,其内部储存的应变能快速释放产生弹性波,发生声响,称为声发射。2、凯泽效应:1950年,德国人凯泽(J. Kaiser)发现,材料的应力从其历史最高水平释放后,再重新加载,当应力未达到历史上的最大应力时,很少有声发射产生,而当应力达到和超过历史最高水平后,则大量产生声发射。3、凯泽点:从很少产生声发射到大量产生声发射的转择点。4、凯泽点对应的应力即为材料先前受到的最大应力。5、许多岩石具有显著的凯泽效应。6、利用这一原理,可以确定岩石所受的原岩应力大小和方向。 岩石力学考试试题 1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于(A )。 (A )岩体中含有大量的不连续面 (B )岩体中含有水 (C )岩体为非均质材料 (D )岩石的弹性模量比岩体的大 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 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照(A )。 (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?( D )(A)锥形(B)菱形(C)楔形(D)方形 6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面?( A )(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( C ) (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( 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 岩石力学试卷(闭卷) 一、填空题(每空1分,共20分) 1、沉积岩按结构可分为()、(),其中,可作为油气水在地下的良好储层的是(),不能储存流体,但是可作为油气藏的良好盖层的是()。 2、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律,许多学者定义了一些基本变形单元,它们是()、()、 ()。 3、在水力压裂的加压过程中,井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力,当此拉应力达到地层的() 时,井眼发生破裂。此时的压力称为()。当裂缝扩展到()倍的井眼直径后停泵,并关闭液压系统,形成(),当井壁形成裂缝后,围岩被进一步连续地劈开的压力称为()。如果围岩渗透性很好,停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到()。 4、通常情况下,岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而(),而破坏前应变则随着应变率降低而()。 5、一般可将蠕变变形分成三个阶段:第一蠕变阶段或称();第二蠕变阶段或称();第三蠕 变阶段或称()。但蠕变并一定都出现这三个阶段。 6、如果将岩石作为弹性体看待,表征其变形性质的基本指标是()和()。 二、选择题(每题2分,共10分) 1、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() A、该准则不是针对岩石材料的破坏准则 B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性 C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响 2、在地下,岩石所受到的应力一般为()。 A、拉应力 B、压应力 C、剪应力 3、一般情况下,岩石的抗拉强度()抗压强度。 A、等于 B、小于 C、大于 4、地层坍塌压力越高,井壁越()。 A、稳定 B、不稳定 C、无关 5、初始地应力主要包括() A、自重应力和残余应力 B、构造应力和残余应力 C、自重应力和构造应力 、习题1、B 2、 D 1.2大部分岩体属于()。 (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()。 (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 (A)- B =、( C)一( D)'- 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()。 (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( )。 (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()。 (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)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()。 (A )抗压强度(B)抗拉强度(C)单轴抗拉强度(D )剪切强度 2.8格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于()。 (A)拉应力引起的拉裂破坏](B)压应力引起的剪切破坏 (C)压应力引起的拉裂破坏(D)剪应力引起的剪切破坏 2.9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()。 (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 2.10岩石的吸水率是指()。 (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 2.11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)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 2.12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()。 (A )弹性体(B)塑性体(C)弹塑性体(D)完全弹性体 2.13在岩石抗压强度试验中,若1.1岩石与岩体的关系是( ) 。 (A)岩石就是岩体 (B )岩体是由岩石和结构面组成 的 岩石力学试卷(闭卷) 、填空题(每空1分,共20 分) 1、沉积岩按结构可分为()、(),其中,可作为油气水在地下的良好储层的是(),不能储存流体,但是可作为油气藏的良好盖层的是()。 2 、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律,许多学者定义了一些基本变形单元,它们是()、()、()。 3、在水力压裂的加压过程中,井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力,当此拉应力达到地层的()时,井眼发生破裂。此时的压力称为()。当裂缝扩展到()倍的井眼直径后停泵,并关闭液压系 统,形成(),当井壁形成裂缝后,围岩被进一步连续地劈开的压力称为( 、选择题(每题2分,共10 分) 1、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( A 、该准则不是针对岩石材料的破坏准则 B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性 C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响 2、在地下,岩石所受到的应力一般为()。 A、拉应力 B、压应力 C、剪应力 3、一般情况下,岩石的抗拉强度()抗压强度。 A、等于 B、小于 C、大于 4、地层坍塌压力越高,井壁越()。 A、稳定 B、不稳定 C、无关 5、初始地应力主要包括() A 、自重应力和残余应力 B 、构造应力和残余应力 C、自重应力和构造应力 三、判断改错题(每题2分,共10 分) 1、岩石中的孔隙和裂隙越多,岩石的力学性质越好。)。如果围岩渗透性 很好,停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到()。 4、通常情况下,岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而),而破坏前应变则随着应变率降低而()。 5、一般可将蠕变变形分成三个阶段:第一蠕变阶段或称( 变阶段或称()。但蠕变并一定都出现这三个阶段。 );第二蠕变阶段或称();第三蠕6、如果将岩石作为弹性体看待,表征其变形性质的基本指标是()和()。 14. 确定岩石抗剪强度的方法:①直接剪切试验②楔形剪切试验③三轴压缩试验 开尔文模型 广义马克斯威尔模型 广义开尔文模型 柏格斯模型 1. 压力拱理论稳定条件:沿着拱的切线方向仅作用着压力,适用条件:能够形成压力拱, 即洞室上方有足够的厚度且有相当稳定的岩体。 No.1岩石力学考题(地质工程、岩土工程)A 卷 答案 3、试述主要岩石破坏准则(要求列举4个以上)列出相应的表达式及其各自的适用情况。(7分) 最大正应力理论0))()((2 23222221=---R R R σσσ 单向式脆性岩不在某些二进制赂应力状态受检情况。 最大正应变: []{}[]{}[]{} 0)()()(22 21322 3122 2 321=-+--+--+-R R R σσμσσσμσσσμσ 脆性材料 [][][] 塑性材料八面体剪应力理论最大剪应力理论?? ? ??-+-+-=-----2 32232221223122322221)()()(0)()()-(σσσσσσσσσσσσR R R 莫尔库仑理论:?στtg c f += Mpa 10<σ 岩石中大部分材料 ?? σσσσsin 2313 1=++-ctg 莫尔理论 )(στf f =剪切破坏只与1σ、3σ有关,与2σ无关。 包络线:脆性材料、双曲线或摆线;塑性材料,抛物线。 格里菲思,适用于脆性材料(拉应力集中) )(42 y xy Rt Rt στ+= 0331>+σσ )(8)(312 31σσσσ+=-Rt 破裂角:arc 21 = β) (23131σσσσ+-as 0331<+σσ Rt -=3σ 0=β 伦特堡 塑性材料 修正格里菲斯 脆性材料 修正格里菲斯 脆性材料,由于孔隙边缘压应力集中引起压剪破坏。 五、计算题:(45分) 1、将直径为3cm 的岩心切成厚度为0.7cm 的薄岩片,然后进行劈裂试验,当荷载达到1kN 时,岩片即发生开裂破坏,试计算试件的抗拉强度。(4分) 解: Dl P R t πmax 2= 2、已知某岩体的容重γ=26KN/m 3 、抗剪强度c=0.017MPa ,φ=30。 。如果基于这种岩体设计以其坡高系数H ’=1.6,试求该边坡的极限高度H 。(4分) )245(290?γ+=o tg c H (2分) 90/ H H H = (2分) 2、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。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多大? (8分) 3、解答 (1)垂直应力计算 (2)水平应力计算 1. 简述岩石的强度特性和强度理论,并就岩石的强度理论进行简要评述。 答:岩石作为一种天然工程材料的时候,它具有不均匀性、各向异性、不连续等特点,并且受水力学作用显著。在地表部分,岩石的破坏为脆性破坏,随着赋存深度的增加,其破坏向延性发展。 岩石强度理论是判断岩石试样或岩石工程在什么应力、应变条件下破坏。当然岩石的破坏与诸多因素有关,如温度、应变率、湿度、应变梯度等。但目前岩石强度理论大多只考虑应力的影响,其他因素影响研究并不深入,故未予考虑。 (1). 剪切强度准则 a. Coulomb-Navier 准则 Coulomb-Navier 准则认为岩石的破坏属于在正应力作用下的剪切破坏,它不仅与该剪切面上剪应力有关,而且与该面上的正应力有关。岩石并不沿着最大剪切应力作用面产生破坏,而是沿其剪切应力和正应力最不利组合的某一面产生破裂。即: ?στtan +=C 式中?为岩石材料的内摩擦角,σ为正应力,C 为岩石粘聚力。 b. Mohr 破坏准则 根据实验证明:在低围压下最大主应力和最小主应力关系接近于线性关系。但随着围压的增大,与关系明显呈现非线性。为了体现这一特点,莫尔准则在压剪和三轴破坏实验的基础上确定破坏准则方程,即: ()στf = 此方程可以具体简化为斜直线、双曲线、抛物线、摆线以及双斜直线等各种曲线形式,具体视实验结果而定。 虽然从形式上看,库仑准则和莫尔准则区别只是在于后者把直线推广到曲线,但莫尔准则把包络线扩大或延伸至拉应力区。 c. 双剪的强度准则 Mohr 强度准则是典型的单剪强度准则,没有考虑第二主应力的作用。我国学者俞茂宏从正交八面体的三个主应力出发,提出了双剪强度理论和适用于岩土介质的广义双剪强度理论,并得到了双剪统一强度理论: () 3211t b b σσσασ=+--α ασσσ++≤1312 ()t b b σασσσ=-++31211 αασσσ++≥1312 式中α和b 为两个材料常数,是岩石单轴抗拉强度。在主应力空间里,上式代表一个以静水应力轴为中心轴具有不等边十二边形截面的锥体表面。 (2). 屈服强度准则 a. Tresca 屈服准则 20 ~20 学年第学期级专业试题 学号:姓名: ……………………………………密…………封……………线………………………………… 1、岩石的常用物理指标有哪些?它们与岩石的强度之间大致有什么关系?(5分) 2、现场测定岩体变形指标的试验方法有哪些?(5分) 3、简述水对岩石强度的影响。(5分) 4、影响岩石应力-应变曲线主要因素有哪些?是如何影响的?(5分) 5、什么是岩体初始应力场?岩体内产生应力的原因有哪些?(5分) 20 ~20 学年第学期级专业试题 学号:姓名: ……………………………………密…………封……………线………………………………… 6、何谓喷锚支护,它与传统的老式支护有何区别?(5分) 二、作图题(5分) 什么是岩石的蠕变?试作图说明岩石流变三阶段的特点: 三、填空题: (0.5/空)(共20分) 1、岩石力学是研究岩石的,是探讨岩石对 。岩石力学研究的主要领域可概括为、、。 研究方法主要有、、、。 2、岩石的破坏形式:、、。 3、影响岩石抗压强度的主要因素一般有:、和、、 、、、、、等。 4、格里菲斯理论把岩石看作为有材料,岩石之所以破坏是由于在 引起细小裂隙的发生发展所致。修正的格里菲斯理论则认为岩石破坏除拉 20 ~20 学年 第 学期 级 专业 试题 应力集中所致外,还可以是 引起裂隙沿裂隙长轴方向发生 。 5、已知材料的弹性模量E 和泊松比μ,用它们来表示G: λ: 、 K: 。 6、在1=o k 的四周等压地应力场rH v h ==σσ作用下,围岩中的径向应力r σ都 岩体中的初始应力;切向应力θσ则 岩体中的初始应力,在洞壁上达最大值 。由理论上可以证明,开挖洞室的影响范围是 。 7、岩压力是由于洞室开挖后岩体 和 而形成的。由于岩体 而对支护或衬砌的压力,称为“变形压力”;将由于岩体 而而对支护或衬砌的压力,称为“松动压力”。 8、按压力拱理论分析,在可形成压力拱的洞室内,压力拱的高度是 ,洞室顶部的最大垂直压力在拱轴线上大小为 ,洞室任何其它点的垂直山岩压力等于 。 四、选择题:(2/题)(共10分) 1、岩石与岩体的关系是( )。 (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 ( ) 2、a.)(42 y xy Rt Rt στ+= ( ) b. )(42 y xy Rc Rt στ+= ( ) c. )(42 x xy Rt Rt στ+= ( ) d. )(42 x xy Rc Rt στ+= ( ) 3、岩质边坡的圆弧滑动破坏,一般发生在( )。 (A )不均匀岩体 (B )薄层脆性岩体 (C )厚层泥质岩体 (D )多层异性岩体 4、计算岩基极限承载力的公式中,承载力系数 主要取决于下列哪一个指标? ( ) (A ) (B )C (C ) (D )E 5、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; 《岩石力学》期末试卷及答案 姓名 学号 成绩 一、 选择题(每题1分,共20分) 1. 已知岩样的容重为γ,天然含水量为0w ,比重为s G ,40C 时水的容重为w γ,则该岩样的饱和容重m γ为( A ) A. ()()w s s G w G γγ++-011 B. ()()w s s G w G γγ+++011 C. ()()γγ++-s s w G w G 011 D. ()()w s s G w G γγ+--011 2. 岩石中细微裂隙的发生和发展结果引起岩石的( A ) A .脆性破坏 B. 塑性破坏 C. 弱面剪切破坏 D. 拉伸破坏 3. 同一种岩石其单轴抗压强度为c R ,单轴抗拉强度t R ,抗剪强度f τ之间一般关系为( C ) A.f c t R R τ<< B. f t c R R τ<< C. c f t R R <<τ D. t f c R R <<τ 4. 岩石的蠕变是指( D ) A. 应力不变时,应变也不变; B. 应力变化时,应变不变化; C. 应力变化时,应变呈线性随之变化; D. 应力不变时应变随时间而增长 5. 模量比是指(A ) A .岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比 B. 岩石的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 C .岩体的 单轴抗压强度和它的弹性模量之比 D .岩体的 弹性模量和它的单轴抗压强度之比 6. 对于均质岩体而言,下面岩体的那种应力状态是稳定状态( A ) A.??σσσσsin 23131<++-cctg B.?? σσσσsin 23131>++-cctg C. ??σσσσsin 23131=++-cctg D.??σσσσsin 23131≤++-cctg 7. 用RMR 法对岩体进行分类时,需要首先确定RMR 的初始值,依据是( D ) A .完整岩石的声波速度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 B. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与不支护自稳时间 C. 完整岩石的弹性模量、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 D. 完整岩石的强度、RQD 值、节理间距、节理状态与地下水状况 8. 下面关于岩石变形特性描述正确的是( B ) A. 弹性就是加载与卸载曲线完全重合,且近似为直线 B. 在单轴实验中表现为脆性的岩石试样在三轴实验中塑性增强 C. 加载速率对应力-应变曲线没有影响 D. 岩基的不均匀沉降是由于组成岩基的不同岩石材料含水量不同导致的 9. 下面关于岩石水理性质描述正确的是( B ) 岩石力学考试重点题型分析 第一题:对下列的名词进行解释 1.岩体质量指标RQD 2.岩石的弹性模量和变形模量 3.地应力与次生应力 4.岩石的蠕变与松弛 5.地基承载力 6.弹性变形 7. 等应力轴比 8. 极限承载力 9. 塑性变形 10.岩石本构关系 第二题:填空题 1.根据结构面的成因,通常将其分为三种类型:原生结构面、构造结构面及次生结构面。 2.同一岩石各种强度中最大的是单轴抗压强度,中间的是抗剪强度,最小的是单轴抗拉强度。 3.岩石的抗剪强度用凝聚力C和内摩擦角Φ来表示 4.隧(巷)道轴线方向一般应与最大主应力平行(一致)。弹性应力状态下,轴对称圆形巷道围岩切向应力σr径向应力σθ的分布和角度无关,应力大小与弹性常数E、υ无关。 5.岩石的变形不仅表现为弹性和塑性,而且也具有流变性质,岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。 6.D-P准则是在C-M准则和塑性力学中的Mises准则基础上发展和推广而来的,应力第一不变量I1=__。 7.边坡变形主要表现为松动和蠕动。 8.边坡按组成物质可分为土质边坡和岩质边坡。 9.岩坡的失稳情况,按其破坏方式主要分为崩塌和滑坡两种。 10.地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力,一般分为极限承载力和容许承载力。 11.路基一般分为路堤和路堑两种,高于天然地面的填方路基称为路堤;低于天然地面的挖方路基称为路堑。 第三题:简述题 1.岩石力学的研究内容及研究方法。 2.地下水对岩体的物理作用体现在哪些方面? 3. 简述地应力分布的基本规律。 4.喷砼的支护特点。 5.边坡稳定性的影响因素。 6.岩石的强度指标主要有哪些?各指标是如何定义的? 7.地应力对岩体力学性质的影响体现在哪些方面? 8.边坡平面破坏计算法的假定条件。 第四题:论述题 1.结合下图,说明重力坝坝基深层滑动稳定性计算中:①不按块体极限状态计算的等K 法;②按块体极限状态计算的等K 法的计算思路(块体中各种作用力可以用符号代表)(图见书上424页图8-14a )(第四题) 2. 推导平面问题的平衡微分方程 (图见书上181页图4-2) 3. 根据莫尔—库仑强度理论,推证岩石单轴抗压强度σc 与单轴抗拉强度σt 满足下式: φ φσσsin 1sin 1+-= c t 第五题:计算题: 1. 已知岩样的容重γ=2 2.5kN/m 3,比重80.2=s G ,天然含水量%80=ω,试计算该岩样的孔隙率n ,0=+??+??X y x yx x τσ0 =+??+??Y x y xy y τσ 岩石力学考试重点题型分析 第一题:对下列的名词进行解释 1.岩体质量指标RQD 2.岩石的弹性模量和变形模量 3.地应力与次生应力 4.岩石的蠕变与松弛 5.地基承载力 6.弹性变形 7.等应力轴比 8.极限承载力 9.塑性变形 10.岩石本构关系 第二题:填空题 1.根据结构面的成因,通常将其分为三种类型:原生结构面、构造结构面及次生结构面。 2.同一岩石各种强度中最大的是单轴抗压强度,中间的是抗剪强度,最小的是单轴抗拉强度。 3.岩石的抗剪强度用凝聚力C和内摩擦角Φ来表示 4.隧(巷)道轴线方向一般应与最大主应力平行(一致)。弹性应力状态下,轴对称圆形巷道围岩切向应力σr径向应力σθ的分布和角度无关,应力大小与弹性常数E、υ无关。 5.岩石的变形不仅表现为弹性和塑性,而且也具有流变性质,岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。6.D-P准则是在C-M准则和塑性力学中的Mises准则基础上发展和推广而来的,应力第一不变量I1=__。 7.边坡变形主要表现为松动和蠕动。 8.边坡按组成物质可分为土质边坡和岩质边坡。 9.岩坡的失稳情况,按其破坏方式主要分为崩塌和滑坡两种。 10.地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力,一般分为极限承载力和容许承载力。 11.路基一般分为路堤和路堑两种,高于天然地面的填方路基称为路堤;低于天然地面的挖方路基称为路堑。 第三题:简述题 1.岩石力学的研究内容及研究方法。 2.地下水对岩体的物理作用体现在哪些方面? 3. 简述地应力分布的基本规律。 4.喷砼的支护特点。 5.边坡稳定性的影响因素。 6.岩石的强度指标主要有哪些?各指标是如何定义的? 7.地应力对岩体力学性质的影响体现在哪些方面? 8.边坡平面破坏计算法的假定条件。 第四题:论述题 1.结合下图,说明重力坝坝基深层滑动稳定性计算中:①不按块体极限状态计算的等K 法;②按块体极限状态计算的等K 法的计算思路(块体中各种作用力可以用符号代表)(图见书上424页图8-14a)(第四题) 2. 推导平面问题的平衡微分方程 0=+??+??X y x yx x τσ0 =+??+??Y x y xy y τσ 20 ~20 学年第学期级地质工程、岩土工程专业岩石力学试题 学号:姓名: ……………………………………密…………封……………线………………………………… 一二三四五六七八九总分 一、简答题:(30分) 1、岩石的常用物理指标有哪些?它们与岩石的强度之间大致有什么关系?(5分) 2、现场测定岩体变形指标的试验方法有哪些?(5分) 3、简述水对岩石强度的影响。(5分) 4、影响岩石应力-应变曲线主要因素有哪些?是如何影响的?(5分) 5、什么是岩体初始应力场?岩体内产生应力的原因有哪些?(5分) 第1页共6 页 学号:姓名: ……………………………………密…………封……………线………………………………… 6、何谓喷锚支护,它与传统的老式支护有何区别?(5分) 二、作图题(5分) 什么是岩石的蠕变?试作图说明岩石流变三阶段的特点: 三、填空题: (0.5/空)(共20分) 1、岩石力学是研究岩石的,是探讨岩石对 。岩石力学研究的主要领域可概括为、、。 研究方法主要有、、、。 2、岩石的破坏形式:、、。 3、影响岩石抗压强度的主要因素一般有:、和、、 、、、、、等。 4、格里菲斯理论把岩石看作为有材料,岩石之所以破坏是由于在 引起细小裂隙的发生发展所致。修正的格里菲斯理论则认为岩石破坏除拉 第 2 页共6 页 应力集中所致外,还可以是 引起裂隙沿裂隙长轴方向发生 。 5、已知材料的弹性模量E 和泊松比μ,用它们来表示G: λ: 、 K: 。 6、在1=o k 的四周等压地应力场rH v h ==σσ作用下,围岩中的径向应力r σ都 岩体中的初始应力;切向应力θ σ则 岩体中的初始应力,在洞壁上达最大值 。 由理论上可以证明,开挖洞室的影响范围是 。 7、岩压力是由于洞室开挖后岩体 和 而形成的。由于岩体 而对支护或衬砌的压力,称为“变形压力”;将由于岩体 而而对支护或衬砌的压力,称为“松动压力”。 8、按压力拱理论分析,在可形成压力拱的洞室内,压力拱的高度是 ,洞室顶部的最大垂直压力在拱轴线上大小为 ,洞室任何其它点的垂直山岩压力等于 。 四、选择题:(2/题)(共10分) 1、岩石与岩体的关系是( )。 (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 ( ) 2、a.)(42 y xy Rt Rt στ+= ( ) b. ) (42 y xy Rc Rt στ+= ( ) c. )(42 x xy Rt Rt στ+= ( ) d. )(42x xy Rc Rt στ += ( ) 3、岩质边坡的圆弧滑动破坏,一般发生在( )。 (A )不均匀岩体 (B )薄层脆性岩体 (C )厚层泥质岩体 (D )多层异性岩体 4、计算岩基极限承载力的公式中,承载力系数 主要取决于下列哪一个指标? ( ) (A ) (B )C (C ) (D )E 5、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; 第 3 页 共 6 页 中国矿业大学2010~2011学年第 2 学期 《矿山岩体力学》试卷(A)卷答案 考试时间:120 分钟考试方式:闭卷 一、名词解释(20分,每题2分) 1、岩体:是由岩块和各种各样的结构面共同组成的综合体。 2、体力:分布在物体整个体积内部各个质点上的力,又称为质量力。 3、结构面:在岩体中存在着各种不同的地质界面,这种地质界面称为结构面。 4、岩石的孔隙度:是岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比,常用百分数表示,故 也称为孔隙率。 5、岩石的软化系数:是指水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之比。 6、岩石强度:岩石在各种荷载作用下破坏时所能承受的最大应力。 7、破坏准则:用以表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系,是在极限状态下 的“应力—应力”关系。 8、岩石的弹性:指卸载后岩石变形能完全恢复的性质。 9、岩石的流变性:指岩石在长期静载荷作用下应力应变随时间加长而变化的性质。 10、地应力:指存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。也称原岩应力、初始应力。 二、单项选择题(30分,每题2分) 1、下列那个不是矿山岩体力学的特点(B ) A)工程支护多为临时结构物 B)只关心岩石在弹性阶段的力学性质 C)工作面不断移动 D)煤岩经常受瓦斯气体作用与影响 2、围压对岩石极限强度(峰值强度)有较大影响,随着围压的增加,岩石的三轴极限强度将(B )A)减小B)增大C)不变D)不一定增大 3、在岩石的室内单轴压缩试验中,对同一岩石试样所进行的试验中,如其余的条件均相同,则下列试样强度最高的是( A ) A)圆柱形试件B)六角菱柱形试件 C)四角菱柱形试件D)三角菱柱形试件 4、岩石的破坏形式不取决于下列哪个(C ) A)岩石的性质与结构面性质 岩石力学练习题 (填空,选择,判断) 一、填空题 1.表征岩石抗剪性能的基本指数是()和()。 2.如果将岩石作为弹性体看待,表征其变形性质的基本指标是()和()。 3.岩石在单轴压力作用下,随加荷、卸荷次数的增加,变形总量逐次(),变形增量逐次()。4.所谓洞室围岩一般是指洞室周围()倍半径范围内的岩体。 5.边坡岩体中,滑移体的边界条件包括()、()和()三种类型。 6.垂直于岩石层面加压时,其抗压强度(),弹性模量();顺层面加压时的抗压强度(),弹性模量()。 7.莫尔强度理论认为:岩石的破坏仅与()应力和()应力有关,而与()应力无关。8.岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时,破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于()的;而破坏面又总是与中间主应力()。 9.不论何种天然应力条件下,边坡形成后,在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面(),最小主应力作用方向与边坡面()。 10.主要的岩体工程分类有()、()、()、()等。 11.水对边坡岩体的影响表现在()、()和()。 12.天然应力场的主要成分有()、()和()。 13.地质结构面对岩体力学性质的影响表现在()和()。 14.结构面在法向应力作用下,产生()变形,其变形性质用指标()表征。 15.岩石抗拉强度的试验室方法有()和()。 16.地质结构面按力学条件可分为()和()。 17.岩体结构类型可分为()、()、( )、()和()。 18.岩体的强度处在()强度与()强度之间。 19.结构面的线连续性系数是在()至()变化的。 20.水对岩石力学性质的影响表现在()、()和()。 21.格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是()。 22.八面体强度理论认为材料破坏的原因是()。 23.有一对共轭剪性结构面,其中一组走向为N30E,而另一组为N30W,则岩体中最大主应力方向为()。如果服从库仑-纳维尔判据,则岩体的内摩擦角为()。 24.软弱夹层的基本特点有()、()、( )、()和()。 25.岩体中逆断层形成时,最大主应力方向为(),最小主应力方向为()。 26.原生结构面据其成因中划分为()、()、()。 27.表征岩块变形特性的指标有()和()。 28.根据库仑强度理论,最大主应力与破裂面的夹角为()。 29.据岩体力学的观点看,岩体的破坏类型有()和()。 30.岩体中的结构面据其地质成因分为()、()和()。 31.岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为()。 32.岩体中正断层形成时的应力状态是:最在主应力方向为(),最小主应力方向为()。33.均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为()。 34.洞室围岩压力的基本类型有()、()、()和()。 35.边坡形成后,边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面(),最小主应力作用方 20~20学年第学期级专业试题 学号:姓名: ……………………………………密…………封……………线………………………………… 一二三四五六七八九总分 一、简答题:(30分) 1、岩石的常用物理指标有哪些?它们与岩石的强度之间大致有什么关系?(5分) 2、现场测定岩体变形指标的试验方法有哪些?(5分) 3、简述水对岩石强度的影响。(5分) 4、影响岩石应力-应变曲线主要因素有哪些?是如何影响的?(5分) 5、什么是岩体初始应力场?岩体内产生应力的原因有哪些?(5分) 第1页共6 页 20~20学年第学期级专业试题 学号:姓名: ……………………………………密…………封……………线………………………………… 6、何谓喷锚支护,它与传统的老式支护有何区别?(5分) 二、作图题(5分) 什么是岩石的蠕变?试作图说明岩石流变三阶段的特点: 三、填空题: (0.5/空)(共20分) 1、岩石力学是研究岩石的,是探讨岩石对 。岩石力学研究的主要领域可概括为、、。研究方法主要有、、、。 2、岩石的破坏形式:、、。 3、影响岩石抗压强度的主要因素一般有:、和、、 、、、、、等。 4、格里菲斯理论把岩石看作为有材料,岩石之所以破坏是由于在 引起细小裂隙的发生发展所致。修正的格里菲斯理论则认为岩石破坏除拉 第2页共6 页20~20学年第学期级专业试题 应力集中所致外,还可以是引起裂隙沿裂隙长轴方向发生 。 5、已知材料的弹性模量E 和泊松比μ,用它们来表示G:λ:、 K:。 6、在1=o k 的四周等压地应力场rH v h ==σσ作用下,围岩中的径向应力r σ都岩体中的初始应力;切向应力θσ则岩体中的初始应力,在洞壁上达最大值。由理论上可以证明,开挖洞室的影响范围是。 7、岩压力是由于洞室开挖后岩体和而形成的。由于岩体而对支护或衬砌的压力,称为“变形压力”;将由于岩体而而对支护或衬砌的压力,称为“松动压力”。 8、按压力拱理论分析,在可形成压力拱的洞室内,压力拱的高度是 ,洞室顶部的最大垂直压力在拱轴线上大小为,洞室任何其它点的垂直山岩压力等于。 四、选择题:(2/题)(共10分) 1、岩石与岩体的关系是( )。 (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 ( ) 2、a.)(42 y xy Rt Rt στ+=( ) b.)(42 y xy Rc Rt στ+=( ) c.)(42 x xy Rt Rt στ+= ( ) d.)(42 x xy Rc Rt στ+= ( ) 3、岩质边坡的圆弧滑动破坏,一般发生在( )。 (A )不均匀岩体 (B )薄层脆性岩体 (C )厚层泥质岩体 (D )多层异性岩体 4、计算岩基极限承载力的公式中,承载力系数主要取决于下列哪一个指标? ( ) (A ) (B )C (C ) (D )E 5、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; 第 3页 共 6 页 20~20学年 第学期 级专业 试题 学号: 姓名: ……………………………………密…………封……………线………………………………… 五、计算题:(35分) 岩体力学习题 1、何谓岩体力学? 谈谈你对岩体力学的认识和看法。 1)岩体力学是力学的一个分支学科,是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科。 2)认识和看法:对于岩体力学的认识看法,主要还是体现在其形成发展的过程以及研究对象内容所囊括的重要意义。 岩体力学的形成和发展,是与岩体工程建设的发展和岩体工程事故分不开的。岩块物理力学性质的试验,地下洞室受天然水平应力作用的研究,可以追溯到19世纪的下半叶。20世纪初出现了岩块三轴试验,1920年,瑞士联合铁路公司采用水压洞室法,在阿尔卑斯山区的阿姆斯特格隧道中,进行原位岩体力学试验,首次证明岩体具有弹性变形性质。1950~1960年,岩体力学扩大了应用范围,从地下洞室围岩稳定性研究扩展到岩质边坡和地基岩体稳定性研究等。1957年,法国的J.塔洛布尔著《岩石力学》,从岩体概念出发,较全面系统地介绍了岩体力学的理论和试验研究方法及其在水电工程上的应用。至50年代末期,岩体力学形成了一门独立的学科。60年代以来,岩体力学的发展进入了一个新的历史时期,研究内容和应用范围不断扩大,对不连续面力学效应和岩体性能进行了研究,取得了成果和发展;有限元法、边界元法、离散元法先后被引入,岩体中天然应力量测的加强与其分布规律不断被揭示。 岩体力学的理论基础直接来源于弹塑性力学,同时也包含了理论力学、材料力学等方面的知识,只是研究对象细化到了岩土体这一材料上,故而其研究的重要意义在于:大量岩体工程的开展必须要保证其既安全稳定又经济合理,所以要通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中,准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性,进而从岩体力学观点出发,选择相对优良的工程场址,防止重大事故,为合理的工程设计提供岩体力学依据,是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初,由于岩体工程数量少,规模也小,人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此,岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展,提出了大量的岩体力学问题。诸如高坝坝基岩体及拱坝拱座岩体的变形和稳定性;大型露天采坑边坡、库岸边坡及船闸、溢洪道等边坡的稳定性;地下洞室围岩变形及地表塌陷;高层建筑、重型厂房和核电站等地基岩体的变形和稳定性;以及岩体性质的改善与加固技术等等。对这些问题能否做出正确的分析和评价,将会对工程建设和生产的安全性与经济性产生显著的影响,甚至带来严重的后果。 2、何谓岩块、岩体? 试比较岩块与岩体,岩体与土有何异同点? 1)岩块:指不含显著结构面的岩石块体,是构成岩体的最小岩石单元体。 2)岩体:指在地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的,具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体,是岩体力学研究的对象。 3)岩块与岩体:岩块是构成岩体的最小岩石单元体,岩体包含岩块; 岩体与土:土不具有刚性的联结,物理状态多变,力学强度低等,因而也不具有岩体的结构面。 3、何谓岩体分类? RMR 分类和Q 分类各自用哪些指标表示? 怎样求得? 1)岩体分类:在工程地质分组的基础上,通过对岩体的的一些简单和容易实测的指标,将工程地质条件与岩体参数联系起来,并借鉴已建的工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经验教训,对岩体进行归类的一种方法。 1、岩石力学:固体力学的一个新分支,用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。 岩石: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:岩体是指一定工程范围内的自然地质体,由岩块和各种不连续面组成的。 岩体具有如下三大特征: (1)它的边界是根据工程情况确定的。 (2)岩体经历了漫长的自然地质作用过程,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。 (3)至今还受到地应力,以及水、温度等因素的影响。 结构面:结构面是指在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带,即强度低、易变形的面或带,即弱面。 结构体:结构体是指由结构面在岩体中切割而成的几何体。 2、岩石的密度:岩石的比重就是岩石的干重量除以岩石的实体积(不包括岩石中孔隙体积),所得的量与一个标准大气压下4℃纯水容重的比值,又称相对密度。 重度:岩石在天然状态下岩石单位体积的重量。 干重度:岩石在105℃~110℃烘至恒重后,测定的岩石单位体积的重量。 饱和重度:岩石在吸水饱和状态下测定的重度。 碎胀系数:岩石的碎胀系数Kp是指岩石破碎后的体积与破碎前实体积的比。 残余碎胀系数:破碎岩石压实后体积与岩石破碎前体积V之比,用Kp’表示。(取决于岩石性质、载荷大小、载荷作用时间、含水状况等) 孔隙度率:岩石的孔隙率是指岩石中孔隙体积Vv(孔洞和裂隙之和)占岩石总体积V的百分比。 孔隙比:岩石的孔隙比是指岩石中孔隙的总体积Vv与固体(颗粒)实体积Vs之比。 吸水率:岩石的吸水率(自然吸水率的简称)指干燥后的岩石(样品)在一个大气压力和室温条件下,浸入水中定时间(48hr)吸入水分的质量与其干质量百分比。 饱水率:岩石的饱和吸水率(简称饱水率)又称强制吸水率,是指干燥后的岩样在强制状态下吸入水分的质量与其固体矿物质量的百分比。 膨胀性:岩石浸水后体积增大或体积不变时相应地引起应力增大的性能。 侧向约束膨胀率:处于径向约束的岩石试件,浸水膨胀后测得的轴向变形率。 饱和系数:岩石的饱和系数指岩石吸水率和饱和吸水率之比。 渗透系数:岩石的透水性是指水在一定压力作用下通过岩石的性能,岩石的透水性指标为渗透系数。K=v/I=Q/IA 软化性:岩石浸水后强度降低的性能。 软化系数:是岩石单轴饱和状态下的抗压强度与烘干状态的单轴抗压强度的比值。 崩解性:岩石浸水后发生的解体现象。 耐崩解指数:即指岩样在遭受干燥和湿润两个标准循环后,残留固体质量与试验前固体质量百分比。 3、岩石主要有哪些类型?脆性岩石和塑性岩石 弹性模量:弹模分为切线模量和割线模量,切线模量是指岩石应力应变关系为S 型时,该曲线上直线段的切线斜率。割线模量是指应力应变关系为S 曲线时,该曲线原点到某一特殊应力点连线的斜率。 泊松比:是指岩石试件在单轴压缩条件下横向(径向)应变εd和轴向应变εz的比值,又称为横向变形系数。 体积应变:是指岩石在压缩时,体积的缩小量与原体积的比值。 弹模获取的常用方法:巴西劈裂法 4、脆性岩石是指在外力作用下,岩石在破坏前变形很小(总变形小于3%),破坏面明显的岩石。 塑性岩石,通常是指在外力作用下,岩石在破坏前变形明显(总变形大于5%),而破裂面不明显的岩石,即延性。 刚性压力机是指试验机的刚度Km比岩石刚度Kr大。 全应力应变曲线是岩石应力应变全过程曲线的简称,是指在刚性压力机上获得的应力应变曲线,即包括峰前区和峰后区两部分。 典型全应力应变曲线由哪些阶段组成? ①孔隙裂隙压密阶段OA②弹性变形阶段AB③微裂纹扩展阶段BD④破坏阶段 为什么说普通力学试验机不能获得应力应变全过程曲线? 普通材料实验机整体刚度相对较小,对试件施加载荷产生的反作用力将使实验机构件产生较大变形(弹性能储存),当岩石试件被压坏时,试件抗压能力急剧下降,致使实验机弹性变形迅速恢复(弹性能释放)摧毁岩石试件,而得 岩石力学 一、单项选择题(每小题1分,共10分) 1、绝大多数得岩浆岩是由下列组成() A、结晶矿物 B、非结晶矿物 C、母岩 D、岩石块体 2、下列说法正确的是() A、等围三轴试验得实用性弱 B、地下工程是三围的,所以做三轴力学实验很重要 C、岩体强度不是岩体工程设计的重要参数 D、节理结构面不是影响岩体强度得重要因素 3、关于围岩得说法错误的是() A、围岩愈好洞室逾稳定 B、围岩压力大小与洞室跨度成反比 C、围岩逾差压力值相应就大 D、围岩压力大小与洞室跨度成正比 4、下面关于平面滑动得一般条件错误的是() A、滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行 B、滑动面得倾角必须大于坡面倾角 C、滑动面的倾角必须大于该平面的摩擦角 D、岩体中必须存在对于滑动阻力很小的分离面 5、岩浆岩体产生的裂隙一般是张开的,从冷却表面向深处一般为数米到多少米?() A、10-20m B、5-10m C、10-15m D、20-25m 6、岩体力学性质的改变对边坡稳定性的影响错误的() A、坡体岩体风化越深,稳定坡脚越小 B、风化作用使坡体强度减小,坡体稳定性大大降低 C、坡体岩体风化越深,稳定坡脚越大 D、坡体岩体风化越深,斜坡稳定性越差 7、对片麻岩渗透系数与应力关系得试验表明当应力变化范围为5MPa时,岩体渗透系数相差---倍。() A、20 B、70 C、100 D、50 8、世界上测定原岩应力最深测点已达() A、2000m B、3000m C、4000m D、5000m 9、对于山岭地下工程,一般埋深超过多少米基本上都可以划分为深埋地下工程() A、10 B、50 C、30 D、40 10、地下开挖体得变形和破坏,除于岩体内得初始应力状态和洞形有关外,主要取决。() A、围岩的岩性 B、围岩的结构 C、围岩的岩性及结构 D、围岩的大小岩石力学考试试题(含答案)
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