岩石力学与工程蔡美峰课后习题答案重点总结

岩石力学与工程蔡美峰课后习题答案重点总结
岩石力学与工程蔡美峰课后习题答案重点总结

构成岩石的主要造岩矿物?正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、赤铁矿等

为什么基性岩和超基性岩最容易风化?基性岩石和超基性岩石主要由易风化的橄榄石、辉石及基性斜长石组成。所以基性岩石和超基性岩石常容易风化。

常见岩石的结构连结类型?结晶连结(岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起,如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结)、胶结连结(指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结)

岩石中的微结构面(或缺陷)?是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。包括:矿物的解理面:是指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。晶粒边界:矿物晶体内部各粒子都是由各种离子键、原子键、分子键等相连结。微裂隙:是指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂迹线。粒间空隙:成岩过程中形成,如结晶岩中晶粒之间的小空隙,碎屑岩中由于胶结物未完全充填而留下的空隙。晶格缺陷:有由于晶体外原子入侵结果产生的化学上的缺陷,也有由于化学比例或原子重新排列的毛病所产生的物理上的缺陷。

自然界中的岩石按地质成因分为几大类,各大类有何特点?(岩浆岩、沉积岩和变质岩)岩浆岩:1)深成岩:常形成较大的入侵体。颗粒均匀,多为粗-中粒状结构,致密坚硬,孔隙很小,力学强度高,透水性较弱,抗水性较强。2)浅成岩:成分与深成岩相似,产状和结构都不相同,多为岩床、岩墙和岩脉。均匀性差,与其他岩种相比,它的性能较好。3)喷出岩:结构较复杂,岩性不均一,连续性较差,透水性较强,软弱结构面比较发育。沉积岩:1)火山碎屑岩:具有岩浆和普通沉积岩的双重特性和过渡关系,各类火山岩的性质差别很大。2)胶结碎屑岩:是沉积物经过胶结、成岩固结硬化的岩石。其性质取决于胶结物的成分、胶结形式和碎屑物成分和特点。3)粘土岩:包括页岩和泥岩。其性质较差。4)化学岩和生物岩:碳酸盐类岩石,以石灰石分布最广。结构致密、坚硬、强度较高。变质岩:是在已有岩石的基础之上,经过变质混合作用后形成的。在形成过程中由于其形成的温度和压力的不同而具有不同的性质,形成了变质岩特有的片理、剥理和片麻结构等。据有明显的不均匀性和各向异性。1)接触变质岩:侵入体周围形成岩体。岩体透水性强,抗风化能力降低。2)动力变质岩:构造作用形成的断裂带及附近受到影响的岩石。它的胶结不好,裂隙、孔隙发育,强度低,透水性强。3)区域变质岩:这种变质岩的分布范围广,岩石厚度大,变质程度均一。一般块状岩石性质较好,层状片状岩石性质较差。

岩石物理性质的主要指标及其表示方式?指由岩石固有的物理组成和结构特性所决定的比重(Gs=Ws /Vs·γs)容重(γ=W/V)孔隙率n、水理性(天然含水率、吸水、透水、软化、抗冻)基本属性。岩石破坏有几种形式?破坏的原因。三种,(1)X状共轭斜面剪切破坏,(2)单斜面剪切破坏,这两种破坏都是破坏面上的剪应力超过了其剪切强度,导致岩石破坏。(3)拉伸破坏,破坏面上的拉应力超过了该面的抗拉强度,导致岩石受拉伸破坏。

劈裂法实验时岩石承受对称压缩,为什么在破坏面上出现拉应力?劈裂法试验的基本原理如图

沿y-y方向(σy)和垂直y-y(σx)均为压应力,

而离开边缘后,沿y-y方向仍为压应力,但应力值比边缘

处显著减少,并趋于均匀化;垂直y-y方向变成压应力。

什么是全应力-应变曲线?为什么普通材料实验机得不出全应力-应变曲线?能显示岩石在受压破坏过程中以及超过峰值强度破坏后的应力、变形特性和强度特征。由于普通材料试验机的刚度小,在试件压缩时,其支柱上存在很大的变形和变形能,在试件快要破坏时,该变形能突然释放,加速试件破坏,从而得不出极限压力后的应力应变关系曲线。

如何根据全应力-应变曲线?(a)预测岩爆:左半部分OEC 代表达到峰值强度时,积累在岩石试件中的应变能,右边CED 代表试件从破坏到破坏整个过程所消耗的能量。如果A>B,可能产生岩爆,如果A

在三轴压缩试验条件下,岩石的力学性质会发生哪些变化?(1)随着围压(σ2=σ3) 的增大,岩石的抗压强度显著增加;(2)随着围压(σ2=σ3)的增大,岩石破坏时,岩石的变形显著增加;(3)随着围压(σ2=σ3)的增大,岩石的弹性极限显著增加;(4)随着围压(σ2=σ3)的增大,岩石的应力应变曲线形态发生明显的改变,岩石的性质发生了变化,由弹脆性---弹塑性---应变硬化。抗压强度显著增加;

什么是莫尔强度包络线?三轴抗压强度实验得出:对于同一种岩石的不同试件或不同实验条件(不同的围压时的最大轴向压力值)给出了几乎恒定的强度指标值(直线性强度曲线时为岩石的内聚力和内摩擦角)。这一强度指标以莫尔强度包络线的形式给出。

如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线?在不同围压条件下得出不同的抗压强度,

因而可以做出不同的莫尔应力圆,这些莫尔应力圆的包络线就是莫尔强度包络线。

岩石的抗剪强度与剪切面所

受正应力有什么关系?绘图

简述岩石在单轴压缩条件下的变形特征。在单轴压缩条件下,岩石的应力-应变曲线如图。

全应力-应变曲线可分为四个阶段:孔隙裂隙压密阶段(OA):岩石试件中的孔隙裂隙被压密,形成早期的非线形变形,σ-ε曲线呈上凹型。弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段(AC):该阶段的应力-应变曲线近似为直线。其中AB段为弹性变形阶段,BC段为微破裂稳定发展阶段。非稳定破坏发展阶段(CD):C点是岩石从弹性变为塑性的转折点,称为屈服点。该点相应的应力为屈服应力。该阶段中,微裂隙的发展出现了质的变化,破裂不断发展,直至试件完全破坏。破裂后阶段(D点以后):轴压力达到试件的峰值强度后,试件内部结构遭到破坏,但试件基本保持整体状。

岩石在反复加载和卸载条件下的变形特征。对于线弹性岩石,反复加载和卸载时的应力应变路径完全相同,对于完全弹性岩石,反复加载和卸载时的应力应变路径完全相同,但是应力应变关系是曲线。对弹性岩石,加载与卸载曲线不重合,但反复加载和卸载时的应力应变路径总是服从此环路的规定。非弹性体岩石:在弹性范围内服从弹性岩石的变形特征,当卸载点P 超过屈服点时,卸载曲线与加载曲线不重合,形成塑性滞回环。塑性滞回环随着加载卸载次数的增加而变窄,直至接近弹性变形,没有塑性变形为止。

岩石的变形记忆:在每次卸载后再加载,在荷载超过上一次循环的最大荷载以后,变形曲线仍沿着原来的单调加载曲线上升,好像不曾受到循环加载的影响似的。

线弹性体、完全弹性体、弹性体三者的应力-应变关系有何区别?完全弹性体:循环加载时的σ-ε关系为曲线。加载路径与卸载路径完全重合。线弹性体:循环加载时的σ-ε关系为直线。加载路径与卸载路径完全重合。弹性体岩石:加载路径与卸载路径不同,但反复加载与卸载时,应力应变关系总是服从此环路的规律。

什么是岩石的扩容?简述发生过程。岩石在荷载作用下,在其破坏之前产生一种明显的非弹性体积变形。对E和υ为常数的岩石,其体积应变曲线分为三个阶段:体积变形阶段:体积应变ε在弹性阶段内随着应力的增加而呈线形变化(体积减小),ε 1 >ε 2 +ε3体积不变阶段:随应力的增加,岩石体积应变增量接近为零。岩石体积几乎不变。扩容阶段:外力继续增加时,岩石的体积不是减小,而是增加,增加速率越来越大,最终岩石破坏。

影响岩石力学性质的主要因素,如何影响的?(水、温度、加载速度、风化程度及围压)

(1) 水的影响:连结作用(束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力将矿物颗粒拉近、接紧)、润滑作用(由可溶盐、胶体矿物连接的岩石,有水入侵时,可溶盐溶解,胶体水解,矿物颗粒间连接力减弱摩擦力减低,降低岩石的强度)、水楔作用(两个矿物颗粒靠得很近,水分子补充到矿物表面时,矿物颗粒利用表面吸附力将水分子拉倒自己周围,在接触处由于吸着力作用使水分子矿物颗粒之间的缝隙内挤入)使岩石体积膨胀,产生膨胀压力;水胶连接代替胶体连接产生润滑作用,降低岩石强度。孔隙压力作用:岩石受压,岩石内孔隙水来不及排出,孔隙内产生很高的孔隙压力,降低内聚力和内摩擦角,减小了抗剪强度。溶蚀-潜蚀作用:岩石中渗透水在流动过程中可将岩石中可溶物质溶解带走,从而使岩石强度大为减低。

(2) 温度的影响:随着温度增高,岩石的延性加大,屈服点降低,强度降低。

(3) 加载速度的影响:加载速率越快,测得的弹性模量越大,获得的强度指标越高。

(4) 围压的影响:在三轴压缩条件下,岩石的强度和弹性极限都有显著增加。

(5) 风化的影响:降低岩体结构面的粗糙程度并产生新的裂隙;岩石在化学风化过程中,矿物成分发生变化,岩体强度降低。

什么是岩石的各向异性?正交各向异性?横观各向异性?岩石的全部或部分物理、力学性质(岩石的E, υ等)随方向不同而表现出差异的现象称为岩石的各向异性。如果在弹性体中存在着三个相互正交的弹性对称面,在各个面两边的对称方向上,弹性相同,但在这个弹性主向上弹性并不相同,这种物体称为正交各向异性体。岩石在某一平面内的各方向弹性性质相同,这个面称为各向同性面,而垂直此面方向的力学性质是不同的,具有这种性质的物体称为横观各向同性体。

岩体赋存环境包括哪几部分?包括地应力、地下水和地温三部分。

地应力对岩体的影响体现在哪几个方面?(1)影响岩体的承载能力:围压越大、承载能力越大。(2)影响岩体的变形和破坏机制。如在低围压条件下破坏的岩体,在高围压条件下呈现出塑性变形和塑性破坏。

(3)影响岩体中的应力传播的法则。非连续介质岩体在高围压条件下,力学性质具有连续介质岩体特征。岩体结构划分的主要依据是什么?岩体结构单元的两种基本要素结构面及结构体的类型进行分类。

各类岩体结构主要地质特征?完整结构岩体:多半是碎裂岩体中的结构面被后生作用愈合而成。后生愈合作用有两种:压力愈合、胶结愈合。块裂结构岩体:多组或至少有一组软弱结构面切割及坚硬结构面参与切割成块状结构体的高级序岩体结构。其软弱结构面主要为断层、层间错动也是重要的软弱结构面之一,参与切割的坚硬结构面一般延展较长,多数为错动过的坚硬结构面,板裂结构体:主要发育于经过褶皱作用的层状岩体内,受一组软弱结构面的切割,结构体呈板状。软弱结构面主要为层间错动面结构体多数为组合板状结构体。碎裂结构岩体:岩体的结构面主要为原生结构面及构造结构面。块状碎裂结构的结构体块度大,大多为1~2米,层状碎裂结构的块度小,起块度与岩层厚度有关。断续结构岩体:结构面不连续,对岩体切割而不断,个别地方也有连续贯通结构。散体结构岩体:(a)碎屑状散体结构岩体:结构面:无序分布,结构面中有软弱的,也有坚硬的。结构体主要为角砾,(b)糜棱化散体结构岩体:主要指断层泥而言。

按结构面成因、结构面通常分为几种类型?原生结构面:成岩阶段所形成的结构面。岩石成因不同又分为沉积结构面、火成结构面和变质结构面。构造结构面:岩体在构造运动作用下形成的结构面。次生结构面:在外力作用下(风化地下水卸载爆破)形成的各种界面。

结构面的级别及其特征。根据结构面的发育程度、规模大小、组合形式等分为五级。实测结构面:Ⅰ级结构面: 对区域构造起控制作用的断裂带,延伸数十公里,深度可穿一个构造层。Ⅱ级结构面: 延伸性强而宽度有限的地质界面,延伸数百米。Ⅲ级结构面:局部性的断裂结构,主要指小断层,延伸数十米。统计结构面:Ⅳ级结构面:一般延展性较差,无明显的宽度的结构面,延伸数米。Ⅴ级结构面:延伸性甚差的微裂隙、节理。

描述结构面状态的指标。结构面产状:对岩体是否会沿某一结构面滑动起控制作用。结构面形态:决定结构面抗滑力的大小。结构面起伏越大,抗滑力越大。结构面的延展尺度:在工程范围内,延展尺度最大的结构面,控制着岩体的强度。结构面的密集程度:以岩体裂隙度K (沿取样线方向单位长度上的节理数量)和切割度X(岩体被节理割裂分离的程度)表示岩体结构面的密集程度。

结构面的剪切变形、法向变形与结构面哪些因素有关?岩石强度、结构面粗糙性和法向力

结构面力学性质的尺寸效应体现在哪几个方面?(法向变形、抗剪强度、剪切变形)结构面试块长度增加,平均峰值摩擦角降低,试块面积增加,剪切应力呈现出减小趋势。此外,还体现在:(1)随着结构面尺寸的增大,达到峰值强度时的位移量增大;(2)试块尺寸增加,剪切破坏形式由脆性破坏向延伸破坏转化;(3)尺寸增加,峰值剪胀角减小,结构面粗糙度减小,尺寸效应也减小。

岩体在多次循环荷载作用下岩体变形有什么特征?岩体在加载过程中,应力应变曲线呈上凹型,中途卸载回弹变形有滞后现象,并出现不可恢复的残余变形,不论每一级加载与卸载循环曲线都是开环型。岩体在循环荷载作用下,而卸载时荷载又不降至零时,相应的变形过程将出像闭环型式。

具有单结构面的岩体其强度如何确定?结构面强度与岩体强度二者之间的最低值。

多结构面岩体的破坏形式如何分析?当岩体内有多组结构面时,则岩体强度受加载方向与多个结构面的控制,根据每组结构面与加载方向夹角,分别求出各结构面单独存在时,在最大主应力σ1作用下的岩体强度,然后,取出各组结构面单独存在时岩体强度的最小值为多结构面的岩体强度值。

简述Hoek-Brown 岩体强度估算方法。岩体抗压强度与抗拉强度经验方程为:

σ1(岩体的三轴抗压强度)σ3(作用在岩体上的最小主应力)σc(岩石的单轴抗压强度)

m,s(与岩体性质及结构面有关的系数)。当σ3 = 0,岩体的单轴抗压强度σmc= 当岩体为完整岩石即s = 1,则σmc=σc,对于裂隙岩体,s<1;所以σmc<σc,岩体单轴抗拉强度

σml = σmc = K×σc

岩体中水渗流与土体中水渗流有何区别?岩体的水力学性质指岩体的渗透性能及在渗流作用下所表现的力学性质。土体的渗流以孔隙为主。特点(a)土体渗透性大小取决于岩性,土体中颗粒愈细,渗透性愈差;(b)土体可看作多孔连续介质;(c)土体的渗透性一般具有均质(或非均质)各向同性(黄土为各向异性);(d)土体渗流符合达西渗流定律。岩体的渗流以裂隙为主。特点(a)岩体渗流大小取决于岩体中结构面的性质及岩块的性质;(b)岩体渗流以裂隙导水,微裂隙和孔隙储水为其特征;(c)岩体裂隙网络渗流具有定向性(d)岩体一般看作非连续介质(密集裂隙可看作等效连续介质);(e)岩体的渗流具有高度的非均质性和各向异性;(f)一般岩体中的渗流符合达西定律(岩溶管道流一般为紊流,不符合达西定律);(g)岩体渗流受应力场影响明显;(h)复杂裂隙系统中的渗流,在裂隙交叉处,具有“偏流效应”,即裂隙水流经大小不同裂隙交叉时,水流偏向宽大裂隙一侧流动。

工程岩体的惟一性:在不同岩体工程条件下,岩体结构视为块裂结构,断续结构和碎裂结构。因此岩体结构是相对的,在确定的地质条件和工程尺寸条件下,工程岩体结构是唯一确定的。

地下水对岩体的物理、化学作用体现在哪几个方面?物理的、化学的和力学的影响。(1)物理作用:润滑作用、软化和泥化作用、结合水的强化作用。(2)化学作用:离子交换作用、溶解作用和溶蚀作用、水化作用、水解作用、氧化还原作用

叙述地下水对岩土体的力学作用。主要通过空隙静水压力和空隙动水压力作用对岩土的力学性质施加影响。前者减小岩土体的有效应力而降低岩土体的强度,在裂隙岩土体中的空隙静水压力可使裂隙产生扩容变形;后者对岩土体产生切向的推力以降低岩土体的抗剪强度。

岩体质量分类有和意义?为了在工程设计与施工中能区分岩体质量的好坏和表现在稳定性上的差别,需要对岩体做出合理分类,作为选择工程结构参数、科学管理生产以及评价经济效益的依据之一,也是岩石力学与工程应用方面的基础性工作。

CSIR 分类法和Q 分类法各考虑的是岩体的哪些因素?岩体地质力学分类是由岩体强度、RQD值、节理间距、单位长度的节理条数及地下水5种指标分别记分,然后累加各项指标的记分,得出该岩体的总分来评价该岩体的质量。CSIR=A+B+C+D+E+F A—岩体强度(最高分15分);B—RQD值(最高20分);C—节理间距(最高20分)D—单位长度的节理条数(最高30分);E—地下水条件(最高15 分);F—节理方向修正分(最低-60)(Q)分类法:Q=

考虑因素: RQD—岩石质量指标;Jn —节理组数;Jr —节理粗糙系数;

Ja —节理蚀变系数;Jw —节理水折减系数;SRF—应力折减系数。

地应力测量的重要性。应力测量为各种岩体工程进行科学合理的开挖设计和施工提供依据;地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球动力学的研究也有重要的意义。

地应力如何形成?地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力,也称岩体初应力、绝对应力或原岩应力。地应力主要与地球的各种动力运动过程有关,包括板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆入侵和地壳非均匀扩容等。

控制某一工程区域地应力状态的主要因素?是构造应力场和重力应力场。1)大陆板块边界受压引起的应力场。2)地幔热对流引起的应力场。3)由地心引力引起的应力场。4)岩浆入侵引起的应力场。5)地温梯度引起的应力场。6)地表剥蚀产生的应力场。

地应力测量方法分哪几类?主要区别在哪里?每类包括那些主要测量技术?直接测量法是由测量仪器直接测量和记录各种应力量;间接测量法是借助某些传感器或某些介质,测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化,如岩体中的变形和应变,然后由计算公式求出原岩应力值

直接测量法(扁千斤顶法、水力致裂法、刚性包体应力计法和声发射法)间接测量法(套孔应力解除法和其他的应力应变解除法以及地球物理方法),套孔应力解除法是在国内外广泛使用

地壳浅部地应力分布的基本规律。(1)地应力是相对稳定的应力场,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的增加而减小,σh,average =(σh,max +σh,min )/2 100/H + 0.3<=σh,average /σv <=1500/H +0.5 (5)最大水平应力与最小水平应力也随深度呈线形增长关系;σh,max =6.7 +0.0444·H (Mpa)

σh,min =0.8 +0.0329·H (Mpa)。(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。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。

水压致裂法的基本原理。(1)测量原理:弹性理论可知,钻孔位于无限岩体,受到二维应力场(σ1,σ2)的作用时,在钻孔周围的应力为σθ=σ1+σ2-2(σ1-σ2)·cos2θ—(1)且σr=0 —(2)Σθ(钻孔周边的切向应力)σr(钻孔周边的径向应力)θ(周边一点与σ1轴的夹角)当θ=0 时,σθ取最小值,σθ=3σ2-σ1。在孔内加入压力Pi,当Pi超过孔壁处的最小压应力和岩体的抗拉强度之和时,孔壁就会破裂,此时,在θ=0的方向,即σ1轴的方向会产生裂隙,即:Pi=3σ2-σ1+T。—(3)如果继续加压,直到裂隙深度达到3倍孔径时,此时已接近原岩应力状态,停止加压保持压力恒定,将该恒定压力记为Ps,Ps 与σ2相平衡,即Ps =σ2。—(4)只要测量出岩体的抗拉强度T 和记录的Pi 和Ps 就可由(3)(4)求得σ1和σ2。这样就得出σ1和σ2的大小和方向。如果孔内有裂隙水压P0,则(3)式变为:Pi=3σ2-σ1+ T - P0。—(5)在不测试岩体的抗拉强度条件下,通过增加一个环节,可求σ1和σ2。在初始裂隙产生后将水压卸除,使裂隙闭合再重新向封隔段加压,使裂隙重新打开,记录重新开时的压力Pr,则有:Pr=3σ2-σ1 - P0 —(6)可由(5)(6)求出σ1和σ2。水压致裂法的主要测量步骤。(1)测量步骤(a)打钻孔到准备测量应力的部位;并将钻孔中待加压段用封隔器密封起来;(b)向隔离段注入高压水,记录孔裂开时的压力值Pi,继续加压,直到裂隙扩张到孔径的3 倍,关闭高压水系统,保持水压恒定,此时的应力为关闭应力,记为Ps ,最后卸压,使裂隙闭合,此时孔内压力为P0。(c)重新向密闭段注入高压水,使裂隙重新打开,记录裂隙重新打开时的压力Pr,和随后的恒定关闭压力Ps。(d)将封隔器卸压,从孔中取出,(e)用摄象机记录孔内的水压致裂裂隙,天然节理、裂隙的位置、方向和大小。

对水压致裂法的主要优缺点做出评价。优点:(a)能测量深部应力(已知最深为5000 米);(b)在没有地下工程或硐室的条件下,对露天边坡工程的地应力进行估算;缺点:(a)只能确定垂直钻孔平面内的最大主应力和最小主应力的大小和方向;(b)只适用与完整的脆性岩石中。

声发射的主要测量原理。材料在受压后,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。当材料中的应力超过其最大应力值后,大量产生声发射,这一现象称为凯泽效应。该对应点的应力即为材料先前受到的最大应力。对岩石试件作室内实验,即可测出该岩体以前缩手的最大应力。套孔应力解除法的基本测量原理和主要测试步骤。全应力解除法即是测点岩体完全脱离地应力的作用,测量其变形值,再根据岩体的物理力学性质计算其原岩应力。

操作步骤:(a)从岩体表面向岩体内打大钻孔,直径一般为130~150mm,(b)从大钻孔内再打小钻孔,直径一般为36~38mm,(c)在小孔中央安装探头,(d)再用大钻头打大孔,解除探头上的压应力,记录岩体的变形值,(e)取出岩芯,测量岩芯的E,μ等物理力学参数,(f)根据理论公式计算原岩应力值。套孔应力解除法分为:孔径变形法、孔底应变法、孔壁应变法、空心包体应变法和实心包体应变法。空心包体应变计的基本工作原理。空心包体应变计(CSIRO)的测量基本原理是在孔壁应变计(CSIR)测量原理的基础之上进行了某些改进,将三组应变片镶嵌在环氧树脂制成的空心圆筒进行测量。基本原理:在三维应力场作用下,一个无限体中的钻孔表面及其周围的应力分布状态可由现代弹性理论给出精确解。通过应力解除测量钻孔表面的应变即可求得钻孔表面的应力并进而精确计算出原岩应力状态空心包体应变计和孔径变形计、孔底应变计及孔壁应变计相比有哪些优点。空心包体应变计(CSIRO)的测量基本原理是在孔壁应变计(CSIR)测量原理的基础之上进行了某些改进,将三组应变片镶嵌在环氧树脂制成的空心圆筒进行测量。一个钻孔就可测量一点的应力状态。

实心包体应变计与刚性包体应力计的主要区别是什么?实心包体应变计是测量岩体的应变,然后根据弹性理论计算原岩应力。刚性包体应力计是直接测量岩体的原岩应力。

什么叫岩石的本构关系?是指岩石的应力或应力速率与其应变或应变速率的关系。

岩石的本构关系一般有几种类型?弹性本构关系、弹塑性本构关系和流变本构关系。

岩石力学弹性平面问题的基本方程有几个?

每一类基本方程是从什么方面考虑的?

三组共8 个方程:

第一组: 平衡微分方程,它考虑微元体的力学平衡。

第二组:平面问题的几何方程,它考虑物体受理

后的几何尺寸改变关系,即位移与应变的关系。

第三组:平面应变本构方程,它考虑了岩石在

应力作用下,应力或应力速率与应变或应变速率的关系。

什么叫岩石的强度?岩石抵抗外力破坏的能力。破坏是指岩石材料的应力或应变超过了自身的应力或应变的极限。岩石的破坏一般有几种类型?断裂破坏(应力达到强度极限)和流变破坏(出现显著的塑性变形或流动现象)

对弹性平面问题。(1)应力状态有哪两种?(平面应力状态和平面应变状态)。本构方程有什么关系?平面应变本构方程

平面应力本构方程

将平面应力问题本构方程中的E换成,μ换成就可得到平面应变问题的本构方程。用莫尔应力圆画出:(1)单向拉伸;(2)纯剪切;

(3)单向压缩;(4)双向压缩,(5)双向拉伸。

莫尔应力圆如图所示:其中纯剪切应力圆为圆点。

蠕变、松弛、弹性后效和流变?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。流变指材料的应力-应变关系与时间因素有关的性质,材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。蠕变一般包括几个阶段?每个阶段的特点是什么?当荷载较大时,如图所示,蠕变不能稳定于某一极限值,而是无限增长直到破坏,这种蠕变称为不稳定蠕变,是典型的蠕变曲线。根据应变速率不同,其蠕变过程分为三个阶段:第一阶段:图中ab段,应变

速率随时间增加而减小,又称减速蠕变或初始蠕变阶段。

第二阶段:图bc段,应变速率基本不变,也叫等速蠕变阶段。

第三阶段:图cd段,应变速率迅速增加直到岩石破坏为止,也叫加速蠕变阶段。

不同受力条件下岩石的流变具有哪些特性?当岩石在某一较小的恒定荷载持续作用下,其变形量虽然随时间增长有所增加,但蠕变变形的速率随时间的增加而减小,最后变形趋于一个稳定的极限值,这种蠕变称为稳定蠕变。当荷载较大时,蠕变不能稳定于某一极限值,而是无限增长直到破坏,这种蠕变称为不稳定蠕变。

岩石流变性质的流变方程主要有几种?蠕变方程、松弛方程、弹性后效方程。

流变模型的基本元件有哪几种?流变模型的基本元件有弹性元件、塑性元件和粘性元件。

常见几个流变模型的特点。圣维南体:它是理想的碳塑性体,无蠕变,无松弛,无弹性后效。马克思威尔体:具有瞬时变形、等速蠕变和松弛的性质。开尔文体:属于稳定蠕变,有弹性后效,没有松弛。岩石的长期强度,与瞬时强度一般有什么关系?一般岩石在载荷达到瞬时强度时,岩石发生破坏。岩石在承受低于瞬时强度的情况下,如果载荷持续作用在岩石上,由于流变作用,岩石也可能发生破坏。因此岩石的强度随外载荷的作用时间的延长而减低,通常把作用时间t →∞时的强度(最低值)S∞称之为岩石的长期强度。长期强度与瞬时强度之比:

岩石强度准则?为什么要提出强度准则?岩石强度准则(破坏判据),它表征岩石在极限应力状态下(破坏条件)的应力状态和岩石强度参数之间的关系,一般可表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程。σ1 =f(σ2 ,σ3) 或τ=f(σ)各种岩石的破坏方式机理,因此提出了不同的强度准则。提出强度准则是为了更好地了解岩石在何种应力条件下发生破坏,从而避免该种应力状态的发生保护岩石,或促使该种应力状态的发生破坏岩石,达到其工程目的。

土体与岩体的区别何在?结构不同,从而它们的工程地质及水文地质以至力学特性差异显著。

试论述Coulomb,Mohr,Griffith 三准则的基本原理、主要的区别及其它们之间的关系。

库仑准则(Coulomb):岩石的破坏主要是剪切破坏,岩石的强度,既抗摩擦强度等于岩石本身抗剪切摩擦的粘结力和剪切面上的法向力产生的摩擦力。莫尔把库仑准则推广到三向应力状态。实质:岩石到达极限状态时,滑动平面上的剪应力达到一个取决于正应力与材料性质的最大值,即σ=f(τ)。对应于各种应力状态(单轴、双轴和三轴压缩)下的破坏的岩石的莫尔应力圆的包络线,称为莫尔强度包络线。如果岩石的应力圆位于莫尔强度包络线内,则岩石不会产生破坏,如果岩石的应力圆与莫尔包络线相切或相交,则岩石会产生破坏。莫尔强度包络线的曲线型式有几种:斜直线型,二次抛物线型,双曲线型等。格里菲斯(Griffith)理论:在脆性材料中,其材料断裂的起因是分布在材料中的微小裂纹尖端有拉应力(这种裂纹称为Grifith 裂纹)所致。

区别:格里菲斯(Griffith)理论中岩石的破坏机理是岩石受到拉应力破坏所致。库仑准则和莫尔强度理论则认为岩石破坏是岩体内的某个面上的剪切应力超过了剪切强度值。莫尔强度理论的包络线包括了库仑准则的直线型,还包括抛物线型和双曲线型强度准则,因此,应用更广。

边坡的分类有哪些?自然边坡和人工边坡。边坡失稳与破坏的基本类型及其力学成因。

边坡变形发展到一定程度,就会发生边坡失稳破坏。按其破坏方式主要分为崩塌和滑坡两种。

(1)崩塌:是指块状岩体与岩坡分离向前翻落而下。崩塌一般以边坡表面的破坏现象体现。

(2)滑坡:是指岩体在自重力作用下,沿坡内软弱结构面产生的整体滑动。一般以深层破坏体现出来。

(a)面剪切滑动:块体沿着平面滑移。常发生在由软弱夹层或裂隙的坡面。b)旋转剪切滑动:滑动面通常为弧形状,岩体沿此弧形状滑移。通常为均质泥岩或页岩等岩层。(3)滑塌:边坡松散岩土的坡角大于它的内摩擦角时,因表层蠕动进一步发展,使它沿着剪切变形带顺坡滑移、滚动与坐塌,从而达到稳定坡脚的斜坡破坏过程,称为滑塌。(4)岩块流动:常发生在均质硬岩中,岩石在达到其峰值强度时,岩体发生破坏。而使岩体全面崩塌的情况。(5)岩层曲折:当岩层成层状沿坡面分布时,由于岩层本身的重力作用,或由于裂隙水的冰胀作用,增加了岩层之间的张拉应力,使坡面岩层曲折。边坡工程对国民经济的影响作用。1)边坡工程对露天矿建设的影响,2)边坡工程对铁路、公路、水利建设的影响,3)边坡稳定性对各种工程安全性的影响及经济方面的投入

影响边坡失稳的主要因素。1)不连续面在边坡破坏中的作用:2)改变斜坡外形,引起坡体应力分布的变化3)改变斜坡岩体的力学性质,使坡体强度发生变化4)斜坡直接受到各种力的作用

为何许多滑坡发生在雨季?在雨季下雨时,水使边坡的力学强度降低,其抗滑力降低,而同时由于水的作用,使作用在滑体上的下滑力增加,使滑体容易发生滑坡。

哪些因素对节理的抗剪强度有影响?作用在滑动面上的正应力,节理面上的内聚力,内摩擦角。

边坡坍塌为何有不同的模式?能预测吗?边坡坍塌的模式主要是受到边坡的受力情况不同和边坡物质结构不同而产生不同的破坏模式,破坏模式可根据节理裂隙或岩土性质及外力所用条件进行预测。监测边坡意义?发现隐患消除危害,有效而经济地采取整治滑坡的措施,保证各种边坡工程正常使用预报边坡滑坡有无可能?如何才能作出预报?可能,观测边坡的变化情况并分析相关资料。具体应用如下方法进行监测。1)地面位移观测法——建网观测(由设置在滑坡体内及其周围稳定区地表的各个位移观测点(桩),以及设置在滑坡体外稳定区地面的置镜桩等的观测系统)2)地表裂缝简易观测法。3)建筑物裂缝简易观测法。4)地面倾斜变化观测5)滑坡深部位移观测。6)滑动面位置的测定。7)滑坡滑动力(推力)观测

资料分析1)绘制滑坡位移图,确定主轴方向;2)确定滑坡周界;3)确定滑坡各部分变形的速度;

4)确定滑坡受力的性质;5)判断滑坡面的形状;6)确定滑坡移动与时间的关系;7)绘制滑坡移动的平面图和纵断面图;8)确定地表的下沉或上升;9)估计滑体厚度;10)滑坡平衡计算。

有哪些可供选择的方案可以用来处理病坡?应如何筛选这些方案,并作出最终的方案抉择?

滑坡的整治 1.整治原则:预防为主,治理为辅。(1)在技术和经济条件允许的条件下,避开滑坡地段;(2)对大中型复杂的滑坡应采取一次性根治与分期整治相结合的原则;(3)针对病因综合治理,治早治小;(4)因地制宜,推广先进技术,注意施工方法;(5)对危机斜坡的各种建筑物采取措施,避免滑坡;(6)全面规划,选择最佳整治方案。

2. 整治措施:a消除或减小地表水或地下水的作用;恢复山体平衡条件;改善滑动带或滑动体土壤性质。b. 工程或建筑物等避开滑坡的影响;c. 排水导流,采用多种形式的截水沟、排水沟、急流槽来拦截和排引地表水。d. 抗滑支挡,在滑坡舌部或中前部修筑各种抗滑挡墙,在滑坡体其他不同部位修筑各种多级挡墙,e. 减重反压,把滑坡体上部主滑和牵引地段的土石方挖去,填在滑坡下部的抗滑地段,反压阻滑。f. 利用物理化学方法加固,以土层固化改变滑动带的土石性质,提高它的强度。如采用陪烧法、电渗排水法、水泥灌浆法、钻孔爆破法等。g. 植树造林,防止滑体、岸坡冲刷,稳定滑坡

岩石地基与土质地基相比有哪些特点?表现在哪些方面?相对于土体,完整岩体具有更高的抗压、抗剪强度,更大的变形模量。一般岩石地基具有承载力高和压缩性低的特点。

岩土组合地基有哪几种类型?哪一类地基的变形条件最为不利?直接利用(无基础)的岩石地基(变形条件最为不利)、岩石锚杆基础、嵌岩桩

复杂地质条件岩石地基的工程处理措施?各种工程处理方式有哪些技术要点?岩土混合地基的处理a、考虑可直接利用的条件;b、采用结构措施和地基处理两种方式。不稳定的岩溶地基处理a、清爆换填;b、梁板跨越;c、规模较大的洞穴,采用洞底支撑或调整建筑物柱距等方法;d、对水位、水量变化剧烈,会影响基础或造成场地暂时性淹没的岩溶水,宜采用疏导方法,不宜堵塞封闭处理。

石质路堑边坡坡度的决定条件?岩石性质、地质构造、岩石的风化破碎程度、其他影响因素,如边坡高度、排水设计等。

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

《岩石力学与工程》蔡美峰版总结

《岩石力学与工程》内容概要总结 地应力是存在于地层中的为受工程扰动的天然应力。也称为岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。 地质软岩:单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软化及风化膨胀性一类岩体的总称。 工程软岩:工程力作用下能产生显著性变形的工程岩体。声发射:材料在受到外载荷作用时,其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波,发生声响。 岩石岩石地下工程:地下岩石中开挖并临时获永久修建的各种工程。 围岩:在岩石地下地下工程中,由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。 锚喷支护:锚杆与喷射混凝土联合支护的简称。 边坡:岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。 岩石:自然界各种矿物的集合体,是天然地质作用的产物。 容重:岩石单位体积的重量。根据含水情况将岩石的容重分为天然容重、干容重、饱和容重。孔隙性:天然岩石中包含着数量不等、成因各异的孔隙和裂隙。 孔隙率:指岩石孔隙的体积与岩石总体积的比值,以百分数表示。分为总孔隙率、总开孔隙率、大开孔隙率、小开孔隙率、和闭孔隙率。孔隙率愈大,岩石力学性能越差。 水理性:岩石与水相互作用时所表现的性质。 包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。 岩石强度:岩石在各种载荷作用下达到破坏时所能承受的最大应力。 单轴抗压强度:岩石在单轴压缩载荷作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。 岩石破坏形式:x状共轭斜面剪切破坏。这种破坏形式是最常见的破坏形式;单斜面剪切破坏。这两种破坏都是由于破坏面上的剪应力超过极限引起的。 拉伸破坏:横向拉应力超过岩石抗拉极限引起的。 流变破坏:岩石的三轴抗压强度:岩石在三向荷载作用下,达到破坏时所能承受的最大压应力。 莫尔强度包络线:同一种岩石对应各种应力状态下破坏莫尔应力圆外公切线。直线型、抛物线型、双曲线型。 点载荷试验:试验所获得的强度指标值可以用做岩石分级的一个指标。点载荷实验装置是便携式的,可带到岩土工程现场去做实验。点载荷试验对试件的要求不严格。缺点是要根据经

工程力学课后习题答案(20200124234341)

《工程力学》复习资料 1.画出(各部分)的受力图 (1)(2) (3) 2.力F作用在边长为L正立方体的对角线上。设Oxy平面与立方体的底面ABCD 相平行,两者之间的距离为h,试求力F对O点的矩的矢量表达式。

解:依题意可得: cos cos F F x sin cos F F y sin F F z 其中3 3sin 3 6cos 45 点坐标为: h l l ,,则 3 ) ()(33 33 33 3j i h l F k F j F i F F M 3.如图所示力系由 F 1,F 2,F 3,F 4和F 5组成,其作 用线分别沿六面体棱边。已知:的F 1=F 3=F 4=F 5=5kN, F 2=10 kN ,OA=OC/2=1.2m 。试求力 系的简化结果。 解:各力向O 点简化 0.0.0 .523143C O F A O F M C B F A O F M C O F C O F M Z Y X 即主矩的三个分量 kN F F Rx 55 kN F F Ry 102kN F F F F RZ 54 3 1 即主矢量为: k j i 5105合力的作用线方程 Z y X 24.多跨梁如图所示。已知:q=5kN ,L=2m 。试求A 、B 、D 处的约束力。

取CD 段0 ci M 0 212 ql l F D 解得 kN F D 5取整体来研究,0iy F 0 2D B Ay F l q F F 0ix F 0 Ax F 0 iA M 0 32l F l ql l F D B 联合以上各式,解得 kN F F Ay A 10kN F B 255.多跨梁如图所示。已知:q=5kN ,L=2m ,ψ=30°。试求A 、C 处的约束力。(5+5=10分) 取BC 段0iy F 0 cos 2C B F l q F 0ix F 0 sin C Bx F F 0 ic M 0 22l l q l F By

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

工程力学课后习题答案主编佘斌

4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN ,力偶矩的单位为kN ?m ,长度单位为m ,分布载荷集度为kN/m 。(提示:计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。 解: (b):(1) 整体受力分析,画出受力图(平面任意力系); (2) 选坐标系Axy ,列出平衡方程; 0: 0.40 0.4 kN x Ax Ax F F F =-+==∑ ()0: 20.80.5 1.60.40.720 0.26 kN A B B M F F F =-?+?+?+?==∑ 0: 20.50 1.24 kN y Ay B Ay F F F F =-++==∑ 约束力的方向如图所示。 (c):(1) 研究AB 杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系); (2) 选坐标系Axy ,列出平衡方程; 2 ()0: 3320 0.33 kN B Ay Ay M F F dx x F =-?-+??==∑? A B C D 0.8 0.8 0.4 0.5 0.4 0.7 2 (b) A B C 1 2 q =2 (c) M=3 30o A B C D 0.8 0.8 0.8 20 0.8 M =8 q =20 (e) A B C 1 2 q =2 M=3 30o F B F Ax F A y y x dx 2?dx x A B C D 0.8 0.8 0.4 0.5 0.4 0.7 2 F B F Ax F A y y x

2 0: 2cos300 4.24 kN o y Ay B B F F dx F F =-?+==∑? 0: sin300 2.12 kN o x Ax B Ax F F F F =-==∑ 约束力的方向如图所示。 (e):(1) 研究CABD 杆,受力分析,画出受力图(平面任意力系); (2) 选坐标系Axy ,列出平衡方程; 0: 0 x Ax F F ==∑ 0.8 ()0: 208 1.620 2.40 21 kN A B B M F dx x F F =??++?-?==∑? 0.8 0: 20200 15 kN y Ay B Ay F dx F F F =-?++-==∑? 约束力的方向如图所示。 4-16 由AC 和CD 构成的复合梁通过铰链C 连接,它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10 kN/m ,力偶M=40 kN ?m ,a=2 m ,不计梁重,试求支座A 、B 、D 的约束力和铰链C 所受的力。 解:(1) 研究CD 杆,受力分析,画出受力图(平面平行力系); (2) 选坐标系Cxy ,列出平衡方程; 0()0: -20 5 kN a C D D M F q dx x M F a F =??+-?==∑? 0: 0 25 kN a y C D C F F q dx F F =-?-==∑? (3) 研究ABC 杆,受力分析,画出受力图(平面平行力系); A B C D 0.8 0.8 0.8 20 0.8 M =8 q =20 F B F Ax F A y y x 20?dx x dx A B C D a M q a a a C D M q a a F C F D x dx qdx y x y x A B C a q a F ’C F A F B x dx qdx

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()。

岩体力学课后习题答案

一章: 1、叙述岩体力学的定义、 岩体力学主要就是研究岩体与岩体力学性能的一门学科,就是探讨岩石与岩体在其周围物理环境(力场、温度场、地下水等)发生变化后,做出响应的一门力学分支。 2、何谓岩石?何谓岩体?岩石与岩体有何不同之处? (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)岩体:一定工程范围内的自然地质体。(3)不同之处:岩体就是由岩石块与各种各样的结构面的综合体。 3、何谓岩体结构?岩体结构的两大要素就是什么? (1)岩体结构就是指结构面的发育程度及其组合关系;或者就是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。(2)结构体与结构面。 4、岩体结构的六大类型? 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征? 6.(1)不连续;受结构面控制,岩块可瞧作连续。(2)各向异性;结构面有一定的排列趋势,不同方向力学性质不同。(3)不均匀性;岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状与镶嵌情况等在各部位不同,各部位的力学性质不同。(4)赋存地质因子特性(水、气、热、初应力)都会对岩体有一定作用。 二章: 1、岩石物理力学性质有哪些? 岩石的质量指标,水理性质指标,描述岩石风化能力指标,完整岩石的单轴抗压强度,抗拉强度,剪切强度,三向压缩强度与各种受力状态相对应的变形特性。 2、影响岩石强度特性的主要因素有哪些? 对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状(形状、尺寸、高径比),加载速率、环境(含水率、温度)。对三相压缩强度的影响因素:侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。 3.什么就是岩石的应力应变全过程曲线? 所谓应力应变全过程曲线就是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 4、简述岩石刚性实验机的工作原理?:压力机加压(贮存弹性应能)岩石试件达峰点强度(释放应变能)导致试件崩溃。AA′O2O1面积—峰点后,岩块产生微小位移所需的能。ACO2O1面积——峰点后,刚体机释放的能量(贮存的能量)。ABO2O1——峰点后,普通机释放的能量(贮存的能量)。当实验机的刚度大于岩石的刚度,才有可能记录下岩石峰值应力后的应力应变曲线。 5、莫尔强度理论,格尔菲斯强度理论与E、hoek与E、T、brown提出的经验理论的优缺点? 莫尔强度理论优点就是使用方便,物理意义明确;缺点就是1不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2忽略了中间主应力对岩石强度的影响;格尔菲斯强度理论优点就是明确阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向;缺点就是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。E、hoek与E、T、brown提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点就是能够用曲线来表示岩石的强度,但就是缺点就是表达式稍显复杂。

岩石力学习题库及答案(完整资料).doc

【最新整理,下载后即可编辑】 练习题 一、名词解释: 1、各向异性:岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。 2、软化系数:饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。 3、初始碎胀系数:破碎后样自然堆积体积与原体积之比。 4、岩体裂隙度K:取样线上单位长度上的节理数。 5、本构方程:描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程(物理方程)。 6、平面应力问题:某一方向应力为0。(受力体在几何上为等厚薄板,如薄板梁、砂轮等) 1.平面应变问题:受力体呈等截面柱体,受力后仅两个方向有应变,此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。 2.给定载荷:巷道围岩相对孤立,支架仅承受孤立围岩的载荷。 3.长时强度:作用时间为无限大时的强度(最低值)。 4.扩容现象:岩石破坏前,因微裂隙产生及内部小块体相对滑移,导致体积扩大的现象 5.支承压力:回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。 1.平面应力问题:受力体呈等厚薄板状,所受应力为平面应力,在弹性力学中称为平面应力问题。 2.给定变形:围岩与母体岩层存在力学联系,支架承受围岩变形而产生的压力,这种工作方式称为给定变形。 3.准岩体强度:考虑裂隙发育程度,经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。4.剪胀现象:岩石受力破坏后,内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增大现象。 5.滞环:岩石属滞弹性体,加卸载曲线围成的环状图形,其面积大小表示因内摩擦等原因消耗的能量。 1、岩石的视密度:单位体积岩石(包括空隙)的质量。 2、扩容现象:岩石破坏前,因微裂隙产生及内部小块体相对滑移,导致体积扩大的现象。 3、岩体切割度Xe:岩体被裂隙割裂分离的程度: 4、弹性后效:停止加、卸载,应变需经一段时间达到应有值的现象。

河北工程2015岩石力学网上课后习题及答案

比较长,大家可以通过查找的方式来找题,如果找不到就是我没作,大家自己蒙吧 一、单选题 莫尔强度理论不适用的岩石类型是()。A A、劈裂破坏 B、塑性流动破坏 C、X形剪切破坏 D、单斜面剪切破坏 依据库仑准则岩石的剪切破坏角()。B A、小于45° B、等于45° C、大于45°

D、随正应力变化 某岩层的岩石抗拉强度22MPa,单轴抗压强度为280MPa,则该岩层的普氏系数为()。C A、2.2 B、22 C、28 D、280 就岩石力学而言,岩体与岩块的最重要区别是()B A、岩体大于岩块 B、岩体中存在不连续面 C、岩体仍存在于地壳内 具有崩解性岩石的软化系数为()。D

A、1.0 B、<1 C、>0 D、0 ()符合单轴压缩国家标准,并被广泛采用的岩石试件形状。C A、正方形 B、正棱柱体 C、圆柱体 D、长方体 不属于巷道围岩范围内的是()C A、减压区

B、弹性承载区 C、稳压区 D、塑性承载区 直径为()mm的圆柱体试件径向点载荷试验的点载荷指标值为标准试验值。B A、100 B、50 C、25~50 D、25 已知某岩石的强度曲线为,则该岩石内摩擦角和内聚力为()B A、60°,根号3MPa B、30°,根号3MPa

C、30°,3分之根号3MPa D、60°,3分之根号3MPa 岩体各向异性最明显时的节理组数为()。B A、0 B、1 C、2 D、2 采用双千斤顶法测定岩体抗剪强度时,剪切千斤顶加载方向与剪切面夹角为()°。B A、0 B、15 C、30

D、45 符合岩石的三轴抗压强度的性质的是()。A A、随σ3增大三轴抗压强度明显增大 B、σ2对三轴抗压强度无影响 C、σ3对三轴抗压强度无影响 D、对三轴抗压强度的影响σ2比σ3大 表示岩石抗剪强度的参数是指()。D A、抗切强度 B、内聚力 C、内摩擦角 D、内聚力和内摩擦角

《岩石力学与工程》教学大纲

《岩石力学与工程》教学大纲 开课院系:土木与环境工程学院土木工程系 课程类别:学科基础 适用专业:土木工程 课内总学时:36 学分:4 实验学时:8 设计学时:0 上机学时:0 先修课程:材料力学、工程地质学 执笔:李长洪 一、课程教学目的 本课程系土木工程专业学科基础必修课程,主要任务是教授有关岩石的基本力学性质及其实验研究方法、岩体的质量评价及其分类理论方法、地应力及其测量理论和方法、岩石的流变理论和强度理论、岩石地下工程围岩压力与控制理论和方法、边坡工程岩体稳定性分析及滑坡防治方法。在学生掌握岩石力学基础理论知识、基本实验技能和基本研究方法的基础上,培养和激发学生创新意识和创新能力,使学生具有发现问题、分析问题和解决岩石工程实际问题的综合能力。为后续的隧道工程、边坡工程、地下工程、地铁工程、道路工程等专业课程的学习打下必要的基础。 二、课程教学基本要求 1.课程重点:

岩石的基本力学性质及其实验研究方法、岩体的质量评价及其分类理论方法、地应力及其测量理论和方法、岩石的流变理论和强度理论、地下工程围岩压力与控制理论和技术、边坡工程岩体稳定性分析。 2.课程难点: 岩石的流变理论和强度理论、岩体及结构面的力学性质、地下工程围岩压力与控制理论和技术、边坡工程岩体稳定性分析。 3.能力培养要求: 在学生掌握岩石力学基础理论知识、基本实验技能和基本研究方法的基础上,培养和激发学生创新意识和创新能力,使学生具有发现问题、分析问题和解决岩石工程实际问题的综合能力。为后续的隧道工程、地铁工程、道路边坡工程等专业课程的学习打下必要的基础。 三、课程教学内容与学时 课程总学时:36学时;理论讲授:25学时;总复习1学时;考试2学时;实验教学:8学时 绪论(2学时) 0.1课程性质和任务 0.2课程教学基本要求 0.3岩石力学发展的历史概貌 0.4岩石力学的定义 0.5岩石力学研究的主要问题 0.6岩石力学面临的发展机遇 1.岩石的力学性质(5学时)

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

弹性力学课后习题详解

第一章习题 1-1 试举例证明,什么是均匀的各向异性体,什么是非均匀的各向同性体,什么是非均匀的各向异性体。 1.均匀的各向异性体: 如木材或竹材组成的构件。整个物体由一种材料组成,故为均匀的。材料力学性质沿纤维方向和垂直纤维方向不同,故为各向异性的。 2.非均匀的各向同性体: 实际研究中,以非均匀各向同性体作为力学研究对象是很少见的,或者说非均匀各向同性体没有多少可讨论的价值,因为讨论各向同性体的前提通常都是均匀性。设想物体非均匀(即点点材性不同),即使各点单独考察都是各向同性的,也因各点的各向同性的材料常数不同而很难加以讨论。 实际工程中的确有这种情况。如泌水的水泥块体,密度由上到下逐渐加大,非均匀。但任取一点考察都是各向同性的。 再考察素混凝土构件,由石子、砂、水泥均组成。如果忽略颗粒尺寸的影响,则为均匀的,同时也必然是各向同性的。反之,如果构件尺寸较小,粗骨料颗粒尺寸不允许忽略,则为非均匀的,同时在考察某点的各方向材性时也不能忽略粗骨料颗粒尺寸,因此也必然是各向异性体。因此,将混凝土构件作为非均匀各向同性体是很勉强的。 3.非均匀的各向异性体: 如钢筋混凝土构件、层状复合材料构件。物体由不同材料组成,故为非均匀。材料力学性质沿纤维方向和垂直纤维方向不同,故为各向异性的。 1-2一般的混凝土构件和钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体一般的岩质地基和土质地基能否作为理想弹性体 理想弹性体指:连续的、均匀的、各向同性的、完全(线)弹性的物体。 一般的混凝土构件(只要颗粒尺寸相对构件尺寸足够小)可在开裂前可作为理想弹性体,但开裂后有明显塑性形式,不能视为理想弹性体。 一般的钢筋混凝土构件,属于非均匀的各向异性体,不是理想弹性体。 一般的岩质地基,通常有塑性和蠕变性质,有的还有节理、裂隙和断层,一般不能视为理想弹性体。在岩石力学中有专门研究。 一般的土质地基,虽然是连续的、均匀的、各向同性的,但通常具有蠕变性质,变形与荷载历史有关,应力-应变关系不符合虎克定律,不能作为理想弹性体。在土力学中有专门研究。 1-3 五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么用途 连续性假定使变量为坐标的连续函数。完全(线)弹性假定使应力应变关系明确为虎克定律。均匀性假定使材料常数各点一样,可取任一点分析。各向同性使材料常数各方向一样,坐标轴方位的任意选取不影响方程的唯一性。小变形假定使几何方程为线性,

岩石力学与工程习题答案全解

1.构成岩石的主要造岩矿物有正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、赤铁矿。 2.为什么说基性岩和超基性岩最容易风化?答:基性岩石和超基性岩石主要由易风化的橄榄石、辉石及基性斜长石组成。所以基性岩石和超基性岩石非常容易风化。 3、常见岩石的结构连结类型有那几种? 1.结晶连结:岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起,如岩浆岩、大部分变质岩以及部分沉积岩的结构连结。 2.胶结连结:指颗粒与颗粒之间通过胶结物质连结在一起的连结。如沉积碎屑岩、部分粘土岩的结构连结。 4.何谓岩石中的微结构面,主要指那些,各有什么特点? 答:岩石中的微结构面(或缺陷)是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。它包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。矿物的解理面:是指矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。晶粒边界:矿物晶体内部各粒子都是由各种离子键、原子键、分子键等相连结。由于矿物晶粒表面电价不平衡而使矿物表面具有一定的结合力,但这种结合力一般比起矿物内部的键连结力要小,因此,晶粒边界就相对软弱。微裂隙:是指发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂迹线,也称显微裂隙。粒间空隙:多在成岩过程中形成,如结晶岩中晶粒之间的小空隙,碎屑岩中由于胶结物未完全充填而留下的空隙。粒间空隙对岩石的透水性和压缩性有较大的影响。晶格缺陷:有由于晶体外原子入侵结果产生的化学上的缺陷,也有由于化学比例或原子重排列的毛病所产生的物理上的缺陷。它与岩石的塑性变形有关。 5.自然界中的岩石按地质成因分类,可分为几大类,各大类有何特点?答:根据地质学的岩石成因分类可把岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩浆岩特点: 1)深成岩:常形成较大的入侵体。颗粒均匀,多为粗-中粒状结构,致密坚硬,孔隙很小,力学强度高,透水性较弱,抗水性较强。2)浅成岩:成分与深成岩相似,但产状和结构都不相同,多为岩床、岩墙和岩脉。均匀性差,与其他岩种相比,它的性能较好。3)喷出岩:结构较复杂,岩性不均一,连续性较差,透水性较强,软弱结构面比较发育。沉积岩特点:1)火山碎屑岩:具有岩浆和普通沉积岩的双重特性和过渡关系,各类火山岩的 性质差别很大。2)胶结碎屑岩:是沉积物经过胶结、成岩固结硬化的岩石。 其性质取决于胶结物的成分、胶结形式和碎屑物成分和特点。3)粘土岩:包括页岩和泥岩。其性质较差。4)化学岩和生物岩:碳酸盐类岩石,以石灰石分布最广。结构致密、坚硬、强度较高。变质岩特点:是在已有岩石的基础之上,经过变质混合作用后形成的。在形成过程中由于其形成的温度和压力的不同而具有不同的性质,形成了变质岩特有的片理、剥理和片麻结构等。据有明显的不均匀性和各向异性。变质岩特点1)接触变质岩:侵入体周围形成岩体。岩 体透水性强,抗风化能力降低。 2)动力变质岩:构造作用形成的断裂带及附近受到影响的岩石。它的胶结不好,裂隙、孔隙发育,强度低,透水性强。3)区域变质岩:这种变质岩的分布范围广,岩石厚度大,变质程度均一。一般块状岩石性质较好,层状片状岩石性质较差。 6.表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么? 答:指由岩石固有的物理组成和结构特性所决定的比重、容重、孔隙率、水理性等基本属性。 7、岩石破坏有几种形式?对各种破坏的原因作出解释。 答:试件在单轴压缩载荷作用破坏时,在试件中可产生三种破坏形式: (1)X状共轭斜面剪切破坏,破坏面上的剪应力超过了其剪切强度,导致岩石破坏。 (2)单斜面剪切破坏,破坏面上的剪应力超过了其剪切强度,导致岩石破坏。 (3)拉伸破坏,破坏面

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。 [ ]

岩土工程勘察习题及答案

绪论 1、试述岩土工程、工程地质的含义与联系。 (1)岩土工程:是以工程地质学、土力学、岩石力学及地基基础工程学为理论基础,以解决和处理在建筑过程中出现的所有与岩土体有关的工程技术问题,是一门地质与工程建筑全方位结合的专业学科,属土木工程范畴。 (2)工程地质:是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑有关的地质问题的科学。(3)区别:工程地质是地质学的一个分支,其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一种工程技术。从事工程地质工作的是地质专家(地质师),侧重于地质现象、地质成因和演化、地质规律、地质与工程相互作用的研究;从事岩土工程的是工程师,关心的是如何根据工程目标和地质条件,建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解决工程建设中的岩土技术问题。因此,无论学科领域、工作内容、关心的问题,工程地质与岩土工程的区别都是明显的。 (4)联系:工程地质是岩土工程的基础,岩土工程是工程地质的延伸。 2、简述岩土工程勘察的任务与目的。 基本任务:按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求,为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地质资料和必要的技术参数,对有关的岩土工程问题作出论证、评价。 具体任务: (1)阐述建筑场地的工程地质条件,指出场地内不良地质现象的发育情况及其对工程建设的影响,对场地稳定性作出评价。 (2)查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件,提供设计、施工和整治所需的地质资料和岩土技术参数。 (3)分析、研究有关的岩土工程问题,并作出评价结论。 (4)对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出论证和建议。 (5)预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响,并提出保护措施的建议。 岩土工程勘察的目的是:运用各种勘察测试手段和方法,对建筑场地进行调查研究,分析判断修建各种工程建筑物的地质条件以及建设对自然地质环境的影响;研究地基、基础和上部结构共同工作时,保证地基强度、稳定性以及不致产生过大沉降变形的措施,分析并提出地基的承载能力;提供基础设计、施工以及必要时进行地基加固所需要的工程地质和岩土工程资料。 工程地质勘察的目的:为工程建筑对象选择适宜的地质环境,从而为该工程在技术上的可能性和经济上的合理性提供保证。并不致对地质环境产生不应有的破坏,以致影响工程本身和人类的生活环境。 工程地质勘察的目的就是查明工程地质条件,分析存在的工程地质问题。 3、岩土工程的研究内容有哪些? 岩土工程是以求解岩体与土体工程问题,包括地基与基础、边坡和地下工程等问题,作为自己的研究对象。它涉及到岩体与土体的利用、整治和改造,包括岩土工程的勘察、设计、施工和监测四个方面。 4、我国岩土工程勘察的现状如何? 从目前国内大量的实践可看出,岩土工程勘察侧重于解决土体工程的场地评价和地基稳定性问题,而对地质条件较复杂的岩体工程,尤其是重大工程(如水电站、核电站、铁路干线等)的区域地壳稳定性,边坡和地下洞室围岩稳定性的分析、评价,仅由岩土工程师是无法胜任的,必须有工程地质人员的参与才能解决。这就要求岩土工程与工程地质在发挥各自学科专

岩石力学与工程试卷2020(1)

2019-2020第2学期《岩石力学与工程》试卷 班级:姓名:学号: 一、简答题(每题10分,共60分) 1. 什么是岩石强度?影响岩石强度的因素有哪些?如何消除或修正这些影响因素? 2. 测量岩石抗压强度的方法有哪些?测量岩石抗拉强度的方法有哪些?它们各自的优缺点是什么? 3. 表征岩体结构面状态的因素有哪些?结合所学的岩体分级方法(选择其中一个即可)论述它们各自是如何影响岩体强度的? 4. 典型的地应力直接测量方法有哪些?它们的测量原理和步骤是什么?有什么优点和缺点? 5. 空心包体应变计法进行地应力测量时,采用的测量探头为什么叫做“空心”包体?其测量原理和步骤是什么? 6. 画出开尔文(Kelvin)体的流变力学模型,给出其本构方程和蠕变方程推导过程,并画出蠕变曲线。 二、计算题(每题10分,共40分,计算结果保留小数点后2位) 1. 岩石单轴压缩试验中,当压力达到(50+学号后两位/10)MPa时试样破坏,且破坏面与轴向加载方向夹角为(25+学号后1位数)°,假定岩石破坏符合莫尔-库伦强度理论,试计算: (1)岩石内摩擦角;(3分) (2)岩石的粘聚力;(3分) (3)若有一同种岩石试样存在一软弱面与试样轴向(最大主应力方向)夹角40°。已知软弱面强度参数,粘聚力c j=8MPa,内摩擦角φj=25°,问此时试样单轴破坏强度和破坏面方位角。(4分)

2. 对某一岩石进行点荷载试验获得数据(如下表所示),请计算Is(50)数值,并估算单轴抗压强度。 3. 计算一组钻孔深度为500cm 的岩芯RQD 值。 其中:1号岩芯长度为学号的1-2位数字(单位:cm ); 2号岩芯长度为学号的3-4位数字(单位:cm ); 3号岩芯长度为学号的5-6位数字(单位:cm ); 4号岩芯长度为学号的7-8位数字(单位:cm ); 5号岩芯长度为学号7-8位数字除以10(单位:cm )。 4. 现有两个弹簧和一个摩擦块组成一套装置(如图所示)。弹簧的刚度系数都是K ,在滑动块上作用一个竖向恒荷载P ,滑动块与地面摩擦系数为μ。若在装置右侧施加一准静态荷载F 。请推导F 与装置拉伸变形关系公式,并绘制F 由0增长至(学号后两位/10)μP ,然后再逐渐减小到0时的F -位移曲线。 F

岩石力学试题及答案

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

隧道工程课后习题(附答案)

隧道工程课后习题参考答案 一、名词解释: 1、隧道:修建在地下、两端有出入口,供车辆、行人、水流及管线等通过的通 道。 2、复合式衬砌:把衬砌结构分成不止一层,在不同的时间上先后施作的衬砌。 3、洞门:在隧道洞口用圬工结构砌筑并加以一定建筑物装饰的支挡结构物。 4、明洞:用明挖法修建的隧道。 5、避车洞:列车通过隧道时,为保证洞内人员及维修设备安全,在隧道两侧边 墙上交错均匀地修建了洞室,用于躲避列车,故称之为避车洞。 6、纵向式通风:在通风机的作用下使风流沿着隧道全长方向流动的通风方式。 7、围岩:是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体,或指隧道开挖后 对其稳定性产生影响的那部分岩(土)体。 8、围岩分级:根据岩体的若干指标,按照稳定性将围岩分成不同的级别。 9、洞口段:指洞口浅埋段,即开挖可能给洞口地表造成不良影响的范围。 10、岩爆:岩体中聚集的高弹性应变能因隧道开挖而发生的一种应力突发现象。 二、简答题: 1.隧道按使用功能分类时有哪些? 答:交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军工与人防工程 2.交通山岭隧道的主要功能及特点。 答:功能:1.克服高程障碍,2.裁弯取直(缩短线路),3.避开不良地质地段, 4、避开其他重要建筑物等;特点:优点1.缩短线路长度,减少能耗, 2. 节约地皮,3.有利于环境保护 ,4.应用范围广泛;缺点1.造价较高, 2. 施工期限,3.施工作业环境和条件较差。 3.隧道工程勘察的基本内容是什么?地质调查后应提供的主要资料有哪些? 答:基本内容:(1)隧道工程调查,(2)隧道路线确定,(3)洞口位置选择。 资料选择:隧道所在地区自然条件调查、隧道工程对周围环境影响的调查、 工程地质及水文地质的勘察、地形测量、导线测量。 4.越岭隧道位置选择时要考虑的主要因素是什么? 答:路线总方向上的垭口2.地质条件3.隧道长度4.两侧展线难易程度5.工

《岩体力学》课后习题附答案

一、绪论 岩体力学:研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。. 二、1.从工程的观点看,岩体力学的研究内容有哪几个方面? 答:从工程观点出发,大致可归纳如下几方面的内容: 1)岩体的地质特征及其工程分类。2)岩体基本力学性质。3)岩体力学的试验和测试技术。4)岩体中的天然应力状态。5)模型模拟试验和原型观测。6)边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。7)岩体工程性质的改善与加固。 2.岩体力学通常采用的研究方法有哪些? 1)工程地质研究法。2)试验法。3)数学力学分析法。4)综合分析法。 二、岩块和岩体的地质基础 一、1、岩块: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。有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。 2、波速比k v:波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一,即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。 3、风化系数k f:风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一,即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。 4、结构面:其是指地质历史发展过程中,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面或带。它包括物质分异面和不连续面,如层面、不整合、节理面、断层、片理面等,国内外一些文献中又称为不连续面或节理。 5、节理密度:反映结构发育的密集程度,常用线密度表示,即单位长度内节理条数。 6、节理连续性:节理的连续性反映结构面贯通程度,常用线连续性系数表示,即单位长度内贯通部分的长度。 7、节理粗糙度系数JRC:表示结构面起伏和粗糙程度的指标,通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 8、节理壁抗压强度JCS:用施密特锤法(或回弹仪)测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 9、节理张开度:指节理面两壁间的垂直距离。

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