(完整版)岩石力学试题

中国矿业大学2010～2011学年第 2 学期

《矿山岩体力学》试卷（A）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

B）岩石受力状态有关

C）岩石强度

D）岩石环境条件

5、巴西劈裂法测量岩石的抗拉强度要求（C ）

A）线荷载不通过试件的直径

B）试件含有裂隙

C）破坏面必须通过试件的直径

D）岩石试件为方形

6、岩石的Griffith破坏准则是（B ）

A）压破坏准则B）拉破坏准则

C）剪破坏准则D）压剪破坏准则

7、多个极限应力圆上的破坏点的轨迹称为莫尔强度线/莫尔包络线，实际中对于给定的岩石是否存在下图中的应力圆3（ C ）

A）很定存在B）不一定

C）不存在D）与所受外力有关

8、下列哪类岩体结构面不是按地质成因分类（C ）

A）原生结构面B）构造结构面

C）张性结构面D）次生结构面

9、岩体强度受（D ）控制

A）岩块强度

B）结构面强度

C）岩块和结构面强度

D）岩块和结构面强度及其组合方式

10、岩体质量指标RQD分类是将钻探时长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，下列对该分类方法的评价哪个是错的（ C ）A）简单易行

B）没有考虑节理方位的影响

C）考虑了充填物的影响

D）是一种快速、经济而实用的分类方法

11、围岩作用于支护结构上的力称为（C ）

A）支承压力B）围岩应力C）围岩压力D）采动应力

12、通常把在外力作用下破坏前总应变大于（C ）的岩石称为塑性岩石。

A ）1％

B ）3％

C ）5％

D ）7％

13、严格地说，岩石的泊松比仅在岩石的（ B ）范围适用。

A ）压密阶段

B ）弹性范围

C ）塑性部分

D ）破坏阶段

14、根据体积应变的定义，体积应变?等于（ A ）

A ）x y z εεε++

B ）()222

x y y z z x xy yz zx εεεεεεγγγ++-++ C ）()3x y z εεε++ D ）()2222x y z xy yz zx x yz y zx z xy εεεγγγεγεγεγ+-++

15、根据圣维南原理，物体的一小部分边界上的面力可变换为分布不同但静力等效的面力，静力等效的面力要求（ A ） A ）主矢量相同，对于同一点的主矩也相同 B ）主矢量相同，对于同一点的主矩不同 C ）主矢量不同，对于同一点的主矩不同 D ）主矢量相同，对于同一点的主矩相同

三、简答题（30分，每题5分）

1、简述岩石的莫尔-库仑强度准则的优缺点？答：优点：物理概念清楚（压剪破坏），易接受；反映了岩石抗拉强度小于抗压强度；

能够解释岩石三向拉伸破坏、三向等压不破坏现象；简单，便于应用，且比较全面反映了岩石强度特性。缺点：没有考虑中间主应力σ2作用，与实际情况不符；理论得出的单轴抗拉强度远大于实际值，而得出的单轴抗压强度明显小于实际值，不能很好描述岩石在拉应力区和低应力区的真实强度特征；关于破坏角对大多数岩石压缩条件近似，不能解释拉张破裂；对膨胀岩石、蠕变岩石等强度非线显著的出入较大。

2、画出典型的岩石单轴压缩的全应力—应变曲线，并简述各个阶段的特点？答：

五个阶段：

（1）压密阶段

（2）弹性工作阶段

（3）塑性性状阶段

（4）破坏阶段

（5）残余应力阶段

3、简述典型岩石蠕变的三个阶段，并画出岩石的典型蠕变曲线？答：第一蠕变阶段：过渡蠕变(AB)

第二蠕变阶段：定常蠕变(BC)

第三蠕变阶段：加速蠕变/不稳定蠕变(CD)

图岩石的典型蠕变曲线

4、简述确定单结构面岩体强度的思路（单结构面的强度效应）？答：结构面AB存在下，下图岩体破坏有两种可能：

a) 沿AB结构面滑移；

b) 产生新破裂面，沿新破裂面滑移。

（1）完整岩体的强度：

2cos 1sin 1sin 1sin c φφ

σσφφ?+=

+?--

这时岩体破坏面与最大主应力的夹角为：

452φ

α=+

结构面AB

5、简述构造应力的特点？

答：（1）以水平压应力为主；

（2）分布不均匀；

（3）具有明显方向性；

（4）；

（5）在坚硬岩层中出现较普遍。

6、请写出弹性力学三维问题的物理方程？

答：

()

111

x x y z

y y z x

z z x y

xy xy yz yz xz xz

G G G

εσμσσ

γτγτγτ

=-+?

=-+

???

=-+

???

===

()

四、计算题（20分，每题10分）

1、矩形板边缘上均布着给定的荷载。板厚b=50mm，边AB=400mm，BC=500mm。对于所示的l, m轴，确定应力分量？

σl=l x2 σx+ l y2 σy +l z2 σz+2（l x l yτxy+ l y l zτyz+ l x l zτxz）

σm=m x2 σx+m y2 σy +m z2 σz+2（m x m yτxy+ m y m zτyz+ m x m zτxz）

τlm=l x m x σx+ l y m y σy+ l z m z σz+（l x m y+ l y m x）τxy+（l y m z+ l z m y）τyz+（l z m x+

l x m z ）τxz

2、将某一岩石试件进行三轴压缩实验，其压应力达到1σ＝30MPa 、3σ＝5MPa 时发生破

坏，破坏面与水平面的夹角为67.5°，设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，（1）试求该岩石的粘聚力C 和内摩擦角φ？（2）求该岩石的单轴压缩强度？

（3）当3σ＝10MPa 时，求该岩石的三轴压缩强度？

132cos 1sin 1sin 1sin c φφσσφφ?+=

+?-- 452

α=+o

中国矿业大学2010～2011学年第 2 学期《矿山岩体力学》试卷（ B ）卷

一、名词解释（20分，每题2分）

1、岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。

2、面力：分布在物体表面上的力称面力。

3、岩石的密度：是指单位体积的岩石（不包括空隙）的质量。

4、岩石的碎胀性：岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大，这种性质称为岩石的碎胀性。

5、岩石的膨胀性：是岩石遇水后产生体积增大的现象。

6、岩石的单轴抗压强度：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。

7、本构方程：一般指受力过程的“应力—应变”关系。

8、岩石的塑性：指卸载后岩石变形不能完全恢复而出现残余变形的性质。 9、蠕变：应力不变，随时间延长，应变增加的现象。 10、原岩：指未受采掘影响的天然岩体。

二、单项选择题（30分，每题2分）

1、剪应力τxy 是指作用在（ A ）

A ）垂直于x 轴的面上而沿着y 轴方向

B ）垂直于x 轴的面上而沿着x 轴方向

C ）垂直于y 轴的面上而沿着x 轴方向

D ）垂直于y 轴的面上而沿着y 轴方向

2、一点处于静水应力状态是指（ D ）

A ）123σσσ＞＞

B ）123σσσ＞＝

C ）123σσσ＝＞

D ）123σσσ＝＝

3、裂隙岩体在各个方向的力学性质差别较大，这主要是结构面的（ D ）决定的。 A ）厚度 B ）充填物 C ）粗糙度 D ）裂隙的方向性

4、岩石试件单向压缩的破坏形态表现为圆锥型破坏的原因是（ A ） A ）试块端部的摩擦效应 B ）岩石处于受压状态

C ）岩石的抗剪强度小于抗压强度

D ）岩石干燥

5、在岩石单轴压缩试验中，加载速度越大，其单轴抗压强度表现（ B ） A ）越小 B ）越高 C ）不变 D ）不一定

6、岩石的Griffith 破坏准则是（ B ）

A ）压破坏准则

B ）拉破坏准则

C ）剪破坏准则

D ）压剪破坏准则

7、多个极限应力圆上的破坏点的轨迹称为莫尔强度线/莫尔包络线。岩石单轴压缩的极限应力圆是下图中的（ C ）

A ）应力圆1

B ）应力圆2

C ）应力圆3

D ）应力圆4

8、下列哪类岩体结构面是按结构面力学成因分类的（ C ） A ）硬性结构面 B ）软弱结构面 C ）张性结构面 D ）次生结构面

9、岩体强度受（ D ）控制 A ）岩块强度 B ）结构面强度

C ）岩块和结构面强度

D ）岩块和结构面强度及其组合方式

10、裂隙岩体的强度（ A ）

A ）介于岩块强度和结构面强度之间

B ）同时大于结构面强度和岩块强度

C ）同时小于结构面强度和岩块强度

D ）小于结构面强度且大于岩块强度

11、通常把在外力作用下破坏前总应变小于（ B ）的岩石称为脆性岩石。 A ）1％ B ）3％ C ）5％ D ）7％

12、岩石的变形特性常用（ C ）和泊松比μ两个常数来表示。 A ）抗压强度 B ）极限应变 C ）弹性模量 D ）屈服应力

13、根据一点应力状态及其坐标轴变换关系，该点的主应力之和123σσσ++等于（ A ）

A ）x y z σσσ++

B ）()222x y y z z x xy yz zx σσσσσστττ++-++

C ）()3x y z σσσ++

D ）()2222x y z xy yz zx x yz y zx z xy σσστττστστστ+-++

14、按应力求解弹性力学问题中的相容方程的实质是（ B ）

A ）平衡微分方程

B ）几何方程

C ）物理方程

D ）本构关系

15、将空间问题简化为平面问题，设平面为xoy 面，则下列哪个是平面应力问题的特点（ A ）

A ）σz =0，τzx =0，τzy =0

B ）εz =0，γzx =0，γzy =0

C ）σz =0，εz =0，τzx =0

D ）τzy =0，γzx =0，γzy =0

三、简答题（30分，每题5分）

1、简要评价格里菲思Griffith 破坏准则？答：（1）对抗拉强度推断比莫尔—库仑破坏准则合理；（2）强度包络线为曲线，更切合实际；（3）不能延用至岩体破坏特征描述。

2、简述岩石三向压缩的变形特点？答：（1）围压（侧向应力）增加，岩石的强度增大；（2）围压（侧向应力）增加，岩石的残余强度增大；

（3）围压（侧向应力）增加，岩石的塑性变形增大。岩石脆性与塑性是相对的。（4）围压增加，岩石扩容减少，甚至不出现扩容。

3、简述岩石流变的粘滞体模型及其特点？

答：这种模型是由弹性元件和粘性元件并联而成，通常用于模拟粘弹性，也称开尔文模型。

其特点是对系统加载时弹性变形并不立即完成，而是随时间增加而逐渐地发展；反之，系统卸载时弹性变形也不立即完全恢复，而是随着时间而缓慢地消失，即变形与应力之间在时间上有一个相对滞后的过程。

4、简述采场周围应力分布特点？答：（1）采场周围煤体出现应力集中，采空区范围出现应力降低；（2）煤壁前方为前支承压力带，随采煤工作面推进不断变化位置；（3）工作面两侧为侧支承压力带，分布位置相对固定；（4）相邻工作面支承压力叠加影响区应力集中系数大。

（5）前（侧）支承压力一般分布形式是：靠近采空区侧部分范围压力小于原岩应力，为减压区；由减压区往里为增压区；煤壁到支承压力峰值之间区域，煤体处于极限平衡状态；峰值往里压力逐渐降低，最后趋于原岩应力。

5、简述地应力分布的基本规律？答：（1）地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数。（2）垂直地应力基本等于上覆岩层的重量。（3）水平地应力普遍大于垂直地应力。（4）平均水平应力与垂直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）最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系。（6）最大水平主应力和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、岩体结构持征、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。

6、请写出弹性力学三维问题的物理方程？

()21E G μ=+

四、计算题（20分，每题10分）

1、图中所示的单位割离体，在正六面体的可见面上，作用有平行于给定参考轴

方向的应力分量。填写所需的应力分量使割离体图形完整，确定x ，y ，z 坐标系中的六个应力分量？

2、对某种岩石作一组三轴压缩实验得到下表所示峰值应力。

（1）在σ-τ坐标系中画出该岩石峰值强度的莫尔包络线？

（2）求该岩石的内聚力C和内摩擦角φ，并写出该岩石的莫尔-库仑强度公式？

2007A《岩石力学》考试题

一、概念题（每小题5分，共6题，共30分）

1.岩石力学及其特点

岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对周围物理环境中力场的反应。主要特点：1）岩体是非均质各向异性体；2）岩体内存在着初始应力场（原岩应力场）。3）岩体内存在着裂隙系统。岩体既不是理想的弹性体，又不是典型的塑性体；既不是连续介质，又不是松散介质，而是一种特殊的、复杂的地质体，这就造成了研究它的困难性和复杂性。

2.弹性力学中的基本假设

（1）连续性假设；（2）完全弹性假设；（3）均匀性假设；（4）各向同性假设；（5）小变形假设

3.岩石的弹性和塑性

岩石的弹性是指卸载后岩石变形能完全恢复的性质；岩石卸载后其变形不能完全恢复而出现残余变形，也就是说岩石受载时具有塑性特征。

4.岩石的残余强度

岩石应力达到最大值以后，并不立即完全丧失承载能力，在完全破坏点所保持的某一较小的应力值称为残余强度。

5.按照结构体的体态特征，岩体结构的基本类型

（1）完整岩体；（2）块状岩体；（3）层状岩体；（4）碎裂岩体；（5）松散岩体。

6.地应力的直接测量法

直接测量法是由测量仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、恢复应力、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。在计算过程中并不涉及不同物理量的相互换算，不需要知道岩石的物理力学性质和应力应变关系。扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法是实际测量中较为广泛应用的四种直接测量法。

二、简答题（每小题10分，共2题，共20分）

1.简述浅部地壳应力分布的一般规律

（1）地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数。

（2）实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量

（3）水平应力普遍大于垂直应力

（4）平均水平应力与垂直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）最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系。

（6）最大水平主应力和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、岩体结构持征、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。

2.受深部净水压力的圆形巷道半径为a，写出距圆心为r处围岩应力表达式，并画出其曲线。（a为已知数）

公式为：

(1)

σσ

?=+

三、论述题（本题15分）

1.试论述岩石应力—应变全过程各个阶段特点，并作曲线图表示。

四个区段：①在OA 区段内，该曲线稍微向上弯曲；②在AB 区段内，很接近于直线；③BC 区段内，曲线向下弯曲，直至C 点的最大值；④下降段CD 。第一区段属于压密阶段，这是由于细微裂隙受压闭合造成的；第二区段AB 相应于弹性工作阶段，应力与应变关系曲线为直线；第三阶段BC 为材料的塑性性状阶段，主要是由于平行于荷载轴的方向内开始强烈地形成新的细微裂隙，B 点是岩石从弹性转变为塑性的转折点，也就是所谓屈服点，相应于该点的应力0σ称为屈服应力；最后区段CD 为材料的破坏阶段，C 点的纵坐标就是大家熟知的单轴抗压强度c R 。

在OA 和AB 这两个区段内，岩石很接近于弹性的，可能稍有一点滞回效应，但是在这两个区段内加载与卸载对于岩石不发生不可恢复的变形。第三区段BC 的起点B 往往是在C 点最大应力值的2/3处，从B 点开始，应力一应变曲线的斜率随着应力的增加而逐渐降低到零。在这一范围内，岩石将发生不可恢复的变形，加载与卸载的每次循环都是不同的曲线。在图4-26上的卸载曲线PQ 在零应力时还有残余变形P ε。如果岩石上再加载，则再加载曲线QR 总是在曲线OABC 以下，但最终与之连接起来。第四区段CD ，开始于应力一应变曲线上的峰值C 点，其特点是这一区段上曲线的斜率为负值。在这一区段内卸载可能产生很大的残余变形.

四、计算题（1小题15分，2小题20分，共35分）

1.假设平面问题的体力不计，即0x y f f ==，两种矩形梁分别承受应力函数：3

14y φ=，与

32423y x y φ=++。问：

（1）对应应力函数1φ，求解其应力分量。

（2）说明两应力函数1φ和2φ，各应力分量是否相同

（3）分析其能解决什么样的力学问题，绘图表示其边界条件。解：

（1）对应力函数1φ，因体力不计，0x y f f ==，可知对应各应力分量为：

21111

221

2400

x y y y

y x x y

φφσσφτ?=??====???-?=

（2）因1φ与2φ仅相差一个线性应力函数，对线性应力函数，在平面问题上不影响应力，即两者应力分量相同。

（3）根据上述计算，图示矩形板和坐标轴，当板内发生上述应力时，上下两边没有面力；在左右两边，没有铅直面力，有按直线变化的水平面力，而每一边上的水平面力合成为一个力偶。可见，该应力函数能解决矩形梁受纯弯曲的问题。边界条件如图所示。

2.设某岩体的结构体强度符合莫尔—库仑强度准则，10 C MPa =，30?=°，受三轴压应力作用，其中3 5 MPa const σ==。若此岩体受1σ、3σ的作用方向分别为铅直和水平，而岩体内仅包括有一条节理。该节理面的j C 1MPa =，j 10?=°。节理对水平的倾角或为20°，或为30°，或为60°，或为90°。问：（1

）不考虑节理面影响，岩体极限平衡时的1σ=?

（2）在何种情况下，节理不破坏?

（3）在何种情况下，节理不破坏，仅岩块破坏？

（4）在何种情况下，节理破坏，且节理面与岩块的可能破裂面重合？

（5）在何种情况下，岩块和节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合？解：

（1）不考虑节理面影响，式P117 5-18，或P70 4-35极限平衡时

00310

0132cos (1sin )210cos305(1sin 30) 49.641sin 1sin 30549.64C MPa

MPa

?σ?σ?σσ++??++===--===

（2）对于节理面

00310

0132cos (1sin )21cos 205(1sin 20)13.051sin 1sin 202513.05w w w w

w w c MPa

c f MPa

?σ?σ?σσ++??++===--+===

()()1311300002cot sin 1

arcsin 2249.64521cot 20sin 20201

arcsin 23.712249.645w w w w

c σσ???βσσ++??=

+??-????++??

?=+=-????

000002w 190902023.7186.29β?β=+-=+-=

当113.05MPa σ<时，给定倾角下，节理均不破坏；

节理对水平的倾角0

23.7186.29ββ<>或时，节理不破坏，对于给定条件，为0

90β=或

020β=时，节理不破坏。

当0

30β=时，当122.62MPa σ<时，节理不破坏。

()()()3w 1300

w 22tan2522.62MPa 1cot sin 21tan2cot 30sin 60

w m

c f f σσσββ+?=+=+=--?00（1+50）0 0031m 30000

2cos 2sin 21cos 2025sin 20 5.30

5522.62MPa sin(2)sin sin(220)sin 20sin(220)sin 20

j j j j j

c ?σ?σσβ??ββ+??+??=+

=+=+=------ 当0

60β=时，当113.25MPa σ<时，节理不破坏。

31m 300

2cos 2sin 5.30

513.25MPa sin(2)sin sin(220)sin 20

j j j j j

c ?σ?σσβ??β+=+

=---- （3）当0

90β=或0

20β=时，149.64MPa σ≥时，节理不破坏，仅岩块破坏；

当0

0β=3时，122.62MPa σ≥；当0

0β=6时，113.25MPa σ≥时，节理总是先于岩石破

坏。

（4）岩石的可能破裂面与水平面的夹角（即岩石的破裂角）为

003045456022

β=+=+=

即当00β=6时，且113.25MPa σ≥时，节理破坏，但节理面且与岩块的可能破裂面重合。（5）当0123.71ββ==或0286.29ββ==时，且149.64MPa σ≥时，岩块和节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合。

2008《矿山岩体力学》考试题（A 卷）答案

一、名词解释（每小题4分，共10题，共40分）

1. 圣维南原理：如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力（主矢量相同，对于同一点的主矩也相同），那么，近处的应力分布将有显著的改变，但远处所受的影响可以不计。

2. 逆解法：先设定各种形式的、满足相容方程的应力函数，并求出应力分量；然后再根据应力边界条件和弹性体的边界形状，看这些应力分量对应于边界上什么样的面力，从而得知所选取的应力函数可以解决的问题。

3. 岩石的孔隙率：岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比。

4. 延性破坏：岩石破坏之前的变形很大，且没有明显的破坏载荷，表现出显著的塑性变形、流动或挤出，这种破坏称为延性破坏。

5. 蠕变：固体材料在不变载荷的长期作用下，其变形随时间的增长而缓慢增加的现象。

6. 结构面线连续性系数：沿结构面延伸方向上，结构面各段长度之和与测线长度的比值。

7. 围岩应力：在岩体内开挖地下硐室，围岩将在径向、环向分别发生引张及压缩变形，使得原来的径向压应力降低，而环向压应力升高，通常，将这种应力重分布所波及的岩石称之为围岩，重分布后的应力状态叫围岩应力。

8. 支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力。

9. 构造应力：由地质构造运动而引起的地应力。

10. 地应力的间接测量法：借助某些传感元件或某些媒介，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，岩体的密度、渗透性、吸水性、电磁、电阻、电容的变化，弹性波传播速度的变化等，然后由测得的间接物理量的变化，通过已知的公式计算出岩体中的应力值。

二、简答题（每小题8分，共3题，共24分）

1. 写出二维直角坐标下的弹性力学基本方程？（1）平衡微分方程

??=+??+??=+??+??00y xy

y x yx

x f x y f y

x τστσ （2）几何方程

x ??=

ε y v y ??=ε y

u x v xy ??+??=

（3）物理方程

[]

????

???=+-=+-=

,1,)(1,)(1xy xy x z y y z y x x G E E

τγσσμσεσσμσε

2. 作岩石应力—应变全过程曲线示意图，并简述各个阶段特点？

3. 简述具有单结构面的岩体强度如何确定？

可根据莫尔强度包络线和应力莫尔圆的关系进行判断，设图中w w c φστtan ?+=为节理面的强度包络线；00tan φστ?+=c 为岩石(岩块)的强度包络线；根据试件受力状态(31,σσ)可给出应力莫尔圆。应力莫尔圆的某一点代表试件上某一方向的一个截面上的受力状态。

首先，根据莫尔强度理论，若应力莫尔圆上的点落在结构面强度包络线之下，则试件不会沿此截面破坏。另外，当结构面与1σ的夹角β满足ββ222<或122ββ<时，试件也不会沿结构面破坏。但若应力莫尔圆已和岩石强度包络线相切，因此试件将沿2

φπ

β+

的一个

岩石截面破坏。若应力莫尔圆并不和岩石强度包络线相切，而是落在其间那么此时试件将不发生破坏，即既不沿结构面破坏，也不沿岩石面破坏。

此外，当3σ为定值时，岩体的承载强度1σ与β的关系。水平线与结构面破坏曲线相交于两点a ，b 此两点相对于1β与2β，此两点之间的曲线表示沿结构面破坏时1σβ-值，在此两点之外，即β<1β或β>2β时，岩体不会沿结构面破坏，此时岩体强度取决于岩石强度，而与结构面的存在无关。

三、计算题（每小题12分，共3题，共36分）

1．已知一点的六个应力分量为MPa x 3=σ，MPa y 1=σ，MPa z 1=σ，MPa yz 1=τ，

MPa zx 0=τ，MPa xy 0=τ，试求出该点的三个主应力大小和最大主应力的方向？

解：（1）由MPa x 3=σ，MPa y 1=σ，MPa z 1=σ，MPa yz 1=τ，MPa xz 0=τ，

MPa xy 0=τ求得：

)(26)(5

21=++-+==++-++==++xy z zx y yz x zx yz xy z y x zx yz xy x z z y y x z y x I I I τστστστττσσστττσσσσσσσσσ＝

并且由主应力求解方程0322

=-+-I I I p p p σσσ得：0652

=+-p p p σσσ，求解该方程得三个主应力大小分别为：MPa 31=σ，MPa 22=σ，MPa 03=σ。

（2）当最大主应力为MPa 31=σ，其方向可由以下公式计算得：

/12222/12222/1222)/()/()/(C B A C C B A B C B A A z y x ++=++=++=λλλ 其中，

1σσττσσ--=

z yz yz

y A =3

σστττ--

=z xz yz

xy B =0

zx y xy C ττσστ1-==0

求解0,0,1===z y x λλλ，即得最大主应力在（x ，y ，z ）坐标系下的夹角余弦为（1，0，0）。

2. 将某一岩石试件进行单轴压缩实验，其压应力达到28MPa 时发生破坏，破坏面与水平面的夹角为60°，设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，

（1）试求该岩石的内摩擦角φ和粘聚力C ，写出摩尔-库仑方程式？（2）画出此受力状态时的摩尔-库仑破坏准则示意图。

解：（1）根据摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时的破坏面与水平面的夹角为2

450φ

α+=，并

由题意知060=α，所以得岩石的内摩擦角?=30φ。再由摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时主应力符合()φ

φσφσsin 1sin 1cos 231-++=

C ，由题意知

岩石单轴压缩实验时MPa 281=σ，MPa 03=σ，继而求得MPa C 3

14=

。

即得摩尔-库仑方程式为σφστ2

14+

=+=tg C f 。（2）

3. 在地下400m 深处，掘进一个圆形巷道，断面半径为5m ，覆盖岩层的容重3

/25m kN =γ，侧压力系数为1，试求：

（1）求离巷道壁面2m 处围岩的径向应力ρσ和环向应力θσ大小？（2）绘出巷道顶板中线和侧壁中线处的r -ρσ和r -θσ曲线图。

解：（1）由题意知该巷道处的垂直应力Ma H v 1025400=?==γσ，并由侧压力系数为1，得水平应力Ma v

h 10==λσ

σ。由此得该圆形巷道处于静水压力下，此时围岩的径向应力

和环向应力表达式为：

202202(1)(1)r a r a r θσσσσ?=-????=+??

再由题意知，式中原始应力MPa h v 100===σσσ，断面半径m a 5=，离巷道壁面2m 处围岩即为距巷道中心距离m r 7=，代入上式得MPa r 9.4=σ，MPa 1.15=θσ。（2）

φφστtg tg C f 2

14+

2011岩石力学考试试题(含答案).

1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（）。（ 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（）。（ 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（）。（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）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？（）（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）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（）（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（）（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）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（）（A）结构面的性质（B）结构体型式（C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑

岩石力学复习题 2解析

《岩石力学》测试题一西南科技大学考试试题单考试科目：岩石力学（不必抄题，但必须写明题号，试题共计三大题）一、解释下列术语（每小题4分，共28分） 1.岩石的三向抗压强度岩石在三向同时受压时每个单向分别的强度极限 2.结构面具有一定形态而且普遍存在的地质构造迹象的平面或曲面。不同的结构面，其力学性质不同、规模大小不一。 3.原岩应力岩石在地下未受人类扰动时的原始应力状态 4.流变在外力作用下，岩石的变形和流动 5.岩石的碎胀性岩石破碎后的体积VP比原体积V增大的性能称为岩石的碎胀性，用碎胀系数ξ来表示。 6.蠕变岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象 7.矿山压力地下矿体被开采后，其周围岩体发生了变形和位移，同时围岩内的应力也增大和减小，甚至改变了原有的性质。这种引起围岩位移的力和岩体变化后的应力就叫矿山压力。二、简答题（每小题7分，共42分） 1.岩石的膨胀、扩容和蠕变等性质间有何异同点？都是岩石形状改变的一种类型，膨胀和扩容时岩石的体积会增大，扩容和蠕变时需要受力2.岩体按结构类型分成哪几类？各有何特征？整体块状层状碎裂

散体 3.用应力解除法测岩体原始应力的基本原理是什么？ 4.格里菲斯强度理论的基本要点是什么？ 5.在不同应力状态下，岩石可以有几种破坏形式？压缩破坏拉伸破坏剪切破坏 6.喷射混凝土的支护作用主要体现在哪些方面？喷射混凝土的厚度是否越大越好？为什么？三、计算题（30分） 1.将一岩石试件进行三向抗压试验，当侧压σ2= σ3=300kg/cm2时，垂直加压到2700kg/cm2试件破坏，其破坏面与最大主平面夹角成60°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化。试计算：（1）内磨擦角φ；（2）破坏面上的正应力和剪应力；（3）在正应力为零的那个面上的抗剪强度；（4）假如该试件受到压缩的最大主应力和拉伸最小主应力各为800kg/cm2，试用莫尔园表示该试件内任一点的应力状态？（本题20分） 2.岩体处于100m深，上部岩体的平均容重γ=2.5T/M3，泊松比μ=0.2，自重应力为多少？当侧压力系数为1.0时，自重应力为多少？（本题10分《岩石力学》测试题二双击自动滚屏

(完整版)高等岩石力学试题答案(2012)汇总

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：? τtan σ =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：()σ τf = 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：

《岩石力学》试题及标准答案A

《岩石力学》试题及答案A

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

20 ～20 学年第学期级地质、岩土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：（40分） 1、岩石力学的定义（5分） 2、何为岩石的强度？表示岩石强度的指标有哪些？（5分） 3、试述学过的岩石破坏准则(要求列举4个)列出相应的表达式且说明各自的适用情况。（7分）

第1页共6 页20 ～20 学年第学期级地质、岩土专业岩石力学试题学号：姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 4、什么是岩体初始应力？试简要说明研究岩体原始应力的工程意义？（5分） 5、详细介绍压力拱理论？（8分） 6、什么叫滑坡？滑坡动面的形式有几种？（5分） 7、什么叫岩基极限承载力？计算时应考虑哪能些条件？（5分）

第 2 页共 6 页 20 ～20 学年第学期级地质、岩土专业岩石力学试题学号：姓名： ……………………………………密…………封……………线………………………………… 二、作图题：（5分）直剪破坏试验全过程曲线可分几段？各区段的特点是什么？三、选择题：（2/题）（共10分） 1、模量比是指： 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。（） 2、室内静荷载单轴抗压强度试验要求加荷速度： a.0.5_0.8MPa/s （） b. 0.5_1.0MPa/s （） c. 0.3_0.5MPa/s （） d. 0.3_0.8MPa/s （） 3、 a. γ μ)1(+= E k （） b. γμ)1(-=E k （） c. γμγE k = （） d. μ γ+=1E k （） 4、下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性制裁的理想力学模型中，哪一种被称为凯尔文模型？（）（A ）弹簧模型（）（B ）缓冲模型（）（C ）弹簧与缓冲器并联（）（D ）弹簧与缓冲器串联（） 5、岩坡发生在岩石崩塌破坏的坡度，一般认为是（）。

高等岩石力学试题答案1

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

中国石油大学岩石力学模拟试题

《岩石力学》练习题绪论一、名词解释 1.岩石力学岩石力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石和岩体对其周围物理环境中力场的反应。 2.静岩压力地球内部在不同深度处单位面积地球内部岩石压力基本上保持平衡，类似于静水压力；其数值与该处上覆岩石的总重量相等，称为静岩压力，其大小可用P=ρgh来表达，即静岩压力（P）等于某一深度（h）、该处上覆物质平均密度（ρ）与平均重力加速度（g）的乘积。二、简答题 1 岩石具有哪三种特性？ ①非均质性；②不连续性。岩体不但有微观的裂隙，而且有层理、片理、节理以至于断层等不连续面；③各向异性。 2 怎样理解岩石的多相体？岩石是由岩石骨架和孔隙组成。岩石骨架是固体，孔隙里面充满了流体，流体包括油气水。所以，岩石是由固体和流体组成的，是固液两相或固液气三相，所以岩石是多相体。 3. 岩石力学的复杂性体现在什么地方？岩石力学的复杂性表现在：⑴岩石具有局部破坏特性；⑵尺寸效应；⑶抗拉强度比较小；⑷地下水的影响；⑸风化；⑹岩体外载的不确定。 4. 钻井中有哪些问题与岩石力学有关？ ①井壁稳定问题，包括井眼缩径、井壁坍塌、井漏等；②岩石破碎问题，包括岩石的剪切破坏与抗压破坏等。第一章应力与应变一、选择题 1、在地下，岩石所受到的应力一般为（ B ）。

A、拉应力 B、压应力 C、剪应力二、名词解释 1、什么是面力？什么是体力？所谓面力指的是作用在物体表面上的力，如压力、摩擦力等。体力指布满在物体内部各质点上的力，如重力、惯性力、电磁力等。 2、什么是正应力？什么是剪应力？作用力与受力面的关系可以呈任意方向，如果作用力是沿着受力面的法线方向，作用力就称为法向力，除以受力面的面积得到的值就是正应力值。如果作用力与受力面的法线方向垂直，即与受力面平行，作用力就称为剪切力，除以受力面的面积得到的值就是剪应力值。三、简答题 1、应力的正负是怎样规定的？岩石力学中，①正应力以压应力为正，拉应力为负；②剪应力以使物体发生逆时针转动为正，反之为负；③θ角以x轴正向沿逆时针方向转动所形成的夹角为正，反之为负。 2、一个点的平衡状态需满足哪两个平衡？一是满足力的平衡，二是满足力矩的平衡。 3、怎么理解受力单元体？由于岩石的破坏具有局部性的特点，所以采用受力单元体的方式来进行分析，找到受力单元体破坏的方位，从而对整体岩石的破坏进行分析。 4、应力的两个下标各表示什么含义？应力的第一个下标表示应力所在面的外法线方向；第二个下标表示应力的方向。由于正应力的两个下标一样，所以可用一个下标来表示。 5、画出二维应力受力体的受力图。所谓二维应力状态，是指与第三角标有关的应力分量皆为零的状态，即 σ33 = σ32 = σ31 = 0 这也就是通常所指的平面应力状态。

《岩石力学》期末试卷及答案印 (1)

《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 ）

岩石力学考试试题(含答案)

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

高等岩石力学答案

3、简述锚杆支护作用原理及不同种类锚杆的适用条件。答：岩层和土体的锚因是一种把锚杆埋入地层进行预加应力的技术。锚杆插入预先钻凿的孔眼并固定于其底端，固定后，通常对其施加预应力。锚杆外露于地面的一端用锚头固定，一种情况是锚头直接附着在结构上，以满足结构的稳定。另一种情况是通过梁板、格构或其他部件将锚头施加的应力传递于更为宽广的岩土体表面。岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面自身的稳定。岩土锚固的主要功能是： (1)提供作用于结构物上以承受外荷的抗力，其方问朝着锚杆与岩土体相接触的点。 (2)使被锚固地层产生压应力，或对被通过的地层起加筋作用(非顶应力锚杆)。

(3)加固并增加地层强度，也相应地改善了地层的其他力学性能。 (4)当锚杆通过被锚固结构时．能使结构本身产生预应力。 (5)通过锚杆，使结构与岩石连锁在一起，形成一种共同工作的复合结构，使岩石能更有效地承受拉力和剪力。锚杆的这些功能是互相补允的。对某一特定的工程而台，也并非每一个功能都发挥作用。若采用非预应力锚杆，则在岩土体中主要起简单的加筋作用，而且只有当岩土体表层松动变位时，才会发挥其作用。这种锚固方式的效果远不及预应力锚杆。效果最好与应用最广的锚固技术是通过锚固力能使结构与岩层连锁在一起的方法。根据静力分析，可以容易地选择锚固力的大小、方向及其荷载中心。由这些力组成的整个力系作用在结构上，从而能最经济有效地保持结构的稳定。采用这种应用方式的锚固使结构能抵抗转动倾倒、沿底脚的切向位移、沿下卧层临界面上的剪切破坏及由上举力所产生的竖向位移。岩土的锚杆类型： (1)预应力与非预应力锚杆对无初始变形的锚杆，要使其发挥全部承载能力则要求锚杆头有较大的位移。为了减少这种位移直至到达结构物所能容许的程度，一般是通过将早期张拉的锚杆固定在结构物、地面厚板或其他构件上，以对锚杆施加预应力，同时也在结构物和地层中产生应力，这就是预应力锚杆。预应力锚杆除能控制结构物的位移外，还有其它有点： 1安装后能及时提供支护抗力，使岩体处于三轴应力状态。 2控制地层与结构物变形的能力强。 3按一定密度布臵锚杆，施加预应力后能在地层内形成压缩区，有利于地层稳定。 4预加应力后，能明显提高潜在滑移面或岩石软弱结构面的抗剪强度。 5张拉工序能检验锚杆的承载力，质量易保证。 6施工工艺比较复杂。 (2)拉力型与压力型锚杆显而易见，锚杆受荷后，杆体总是处于受拉状态的。拉力型与压力型锚杆的主要区别是在锚杆受荷后其固定段内的灌浆体分别处于受拉或受压状态。拉力型锚杆的荷载是依赖其固定段杆体与灌浆体接触的界面上的剪应力(粕结应力)由顶端(固定段与自由段交界处)向底端传递的。锚杆工作时，固定段的灌浆体易出现张拉裂缝．防腐件能差。

岩石力学试题及答案

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（）。

岩石力学试卷二及答案

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）

岩石力学复习题及参考答案

中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案岩石力学(专科) 一、名词解释： 1.岩体 2.围岩 3.稳定蠕变 4.柔性支护 5.塑性破坏 6.稳定蠕变 7.剪胀8.长期强度 9.脆性破坏10.端部效应 11.构造应力12.松脱地压 13.非稳定蠕变14.结构面充填度 15.变形地压16.延性 17.蠕变18.岩体结构 19.真三轴试验20.扩容 21.剪胀率二、问答题： 1.解释锚杆支护的挤压加固作用，并指出其适用条件。 2.说明不连续面的起伏对不连续面抗剪强度的作用，写出无充填规则齿状不连续面的抗剪强度表达式。 3.解释锚杆支护的组合作用，并指出其适用条件。 4.什么是常规三轴压缩试验？试指出在常规三轴试验中，随围压增大，岩石的抗压强度和变形特征。 5.解释断层和水对露天矿边坡稳定性的作用。 6.说明岩石单轴压缩试验中产生端面效应的原因，如何消除端部效应对试验结果的影响？ 7.岩石有哪些基本破坏方式？莫尔-库论理论和格里菲斯理论分别适用于哪种破坏方式？ 8.对岩石进行三轴压缩试验，试问在不同的围压条件下，岩石的变形性质、弹性模量和强度可能发生的变化是什么？ 9.简述采用喷射混凝土对巷道进行支护的力学作用。 10.如何根据岩石的单轴压缩试验曲线确定岩石的三种弹模？岩石的三种弹模分别反映岩石的什么特征? 11.岩石在普通试验机上进行单轴压缩试验，试问有哪几种典型的应力应变曲线形式（要求画出相应的曲线）？三、判断题： 1.图1所示为被一组节理切割的岩体所处的受力状态（应力圆）以及组成岩体的岩石的强度曲线（a ）和节理强度曲线（b ），图中节理面法线与最大主应力之间的夹角为α。试判别图中表示的分析结果是否正确。 [ ] a.岩体沿节理剪切破坏( ) b. 岩体沿节理剪切破坏( ) 图1 2.设计一条水平坑道断面如图2所示，其长轴与原岩应力分量p 平行，短轴与原岩应力分量q 平行。已知1/>q p 。这样的坑道断面布置将使围岩处于较好的应力状态或是不好的应力状态。 [ ]

岩石力学考试的题目复习重点

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

岩石力学试卷

岩石力学试卷 Section A Term Explaination术语解释 1.brittle of rock 岩石的脆性 2.shear strength of rock 岩石的剪切强度 3.in-situ stress 原地应力 4.fracture pressure破裂压力 5.Yoang’s modulus 杨氏模量 6.principal stress主应力 Section B Brief Description简要描述 1.Describe the effective stress principle描述有效应力原理 2.Describe the influence of confining pressure on the deformation and strength characters of rock mechanics描述围压对岩石变形和强度特征的影响 3.Briefly describe the shear strength criterion of Coulomb-Vavier简要介绍Coulomb-Vavier抗剪强度准则4.Describe Brazilian test steps and how to obtain the tensile strength of rock with it 描述巴西实验的步骤,以及如何用它获得岩石抗拉强度 Section C calculations计算题 1.In order to study the strength feature of an sandstone ,we select two samples to do the uniaxial compressive strength

岩石力学试卷二试题及答案B

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

岩石力学模拟题

《岩石力学》模拟题（补）一.问答题 1. 岩石的流变模型的基本元件有哪几种？分别写出其本构关系。答：流变模型有三个基本元件：弹性元件、塑性元件和粘性元件（1）弹性元件：是一种理想的弹性体，其应力应变关系为： σ=K×ε σ——应力； K——弹性系数；ε——应变。（2）塑性元件：物体所受的应力达到屈服极限时，便开始产生塑性变形，应力不增加，变形仍不断增加。本构方程为：当σ<σs时，ε= 0 当σ≥σs时，ε→∞ σs——岩石屈服极限；（3）粘性元件：应力与应变速率成正比的元件： d σ= dt 2.岩石抗剪强度有哪几种测定方法？如何获得岩石的抗剪强度曲线？答：岩石抗剪强度测定方法包括：直剪试验、倾斜压模剪切法试验和三轴试验。（1）直剪试验是在试件上施加法向压力N，然后在水平方向逐级加水平剪应力T，直至达到最大值T max试件发生破坏为止。用一组岩样（4~6块），分别记录不同法向压力条件下的水平剪应力，得到σ~τ关系曲线，即为岩石的抗剪强度曲线。（2）倾斜压模剪切法试验：将试件放在剪切夹具的两个钢制的倾斜压模之间，得到剪切面上的正应力和剪应力，试验时，用一组岩样（4~6块），分别记录不同剪切面与水平面夹角条件下，破坏面上的剪应力和正应力，得到的σ~τ关系曲线，即为岩石的抗剪强度曲线。（3）三轴试验：用一组岩样（4~6块），分别记录不同围压σ3条件下，岩石试样破坏时的最大正应力σ1，在σ~τ关系曲线在得到不同的摩尔园，这些摩尔园的切线，即为岩石的抗剪强度曲线。 3．简述地应力的形成原因。答：地应力的形成主要与地球的各种运动过程有关，其中包括（1）大陆板块边界受压引起的应力场，产生水平受压应力场，（2）地幔热对流引起的水平挤压应力，（3）由地心引力引起的重力应力场，（4）岩浆侵入引起的应力场，（5）地温梯度引起的应力场，（6）地表剥蚀产生的应力场。 4.简述露天矿边坡人工加固治理的方法。答：边坡人工加固是对现有滑坡和潜在的不稳定边坡进行治理的一项有效措施，而且，它已发展成为提高设计边坡角、减少剥岩量、加速露天矿的开发速度，提高露天开采经济效益的一条途径。目前人工加固边坡的具体方法有：1）挡墙及混凝土护坡；2)抗滑桩；3)滑动面混凝土抗滑栓塞；4)锚杆及钢绳锚索；5)麻面爆破；6)压力灌浆。 5.什么叫蠕变、松弛、弹性后效和流变？不稳定蠕变一般包括几个阶段？每个阶段的特点是什么？答：蠕变：当应力不变时，变形随时间增加而增加的现象。松弛：当应变不变时，应力随时间的增加而减小的现象。弹性后效：加载和卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。