岩体力学考卷采09答案(A)

得 分
评分人 贵州大学2010-2011学年第二学期考试试卷 A
《矿山岩石力学》答案及评分标准
注意事项：
1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。

2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。

3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。

4. 满分100分，考试时间为120分钟。

题 号
一二三四总 分统分人得 分
一、填空题（共20分,每空1分）
1. 反映岩石孔隙性的指标有： 空隙比、孔隙率。

2. 岩体的结构要素有：结构体（岩块）、结构面。

3. 岩体的初始应力由重力应力和构造应力组成。

4. 岩石抗拉强度的实验方法有直接拉伸法、抗弯法、劈裂法（巴西法）、点荷载试验法 。

5．地下硐室围岩压力分为：松动压力、形变压力、冲击压力、膨胀压力 。

6． 反映岩体破碎程度的指标有：裂隙度、切割度。

7． 岩石全程应力-应变曲线分为：压密压实、弹性、塑性强化、破坏四段。

得分评分人
得分评分人
二、名词解释（共20分,每小题4分）1． 岩石的碎胀性：
答：岩石的碎胀性是指岩石破碎后体积膨胀的性质。

2．围岩压力：
答：围岩压力是指在原岩体中开掘井巷、硐室，次生应力分布范围内的岩体（围岩）之间，以及围岩与支护物之间的相互作用。

3．结构面的产状
答：结构面的产状即是结构面的空间形态，常用“走向”、“倾
向”和“倾角”加以描述。

4．岩石的RQD指标
答：钻取岩体岩芯时，长度≥10cm完整岩芯累计长度与钻孔总长度之比的百分率，称为岩石的RQD指标。

5．岩体的初始地应力
答：由重力应力和构造应力组成，分布在未经采动、不受人文工程活动干扰岩体中的应力称为岩体的初始地应力，也叫原岩应力。

三、简答题（共30分,每小题5分）
1.简述在单向压缩荷载作用下岩石试件的破坏形态及原因？
答：岩石在单轴压缩应力作用下，有两种主要破坏形态，即圆锥形破坏和柱状劈裂破坏。

（2分）圆锥形破坏是由于承压板与岩石试件端面存在有摩擦约束力而形成；（1.5分）当消除了承压板与岩石试件端面间摩擦约束后，为柱状劈裂破坏形态，是拉应力作用的结果（1.5分）。

2.请简述定量描述结构面的八个基本参数。

答：描述结构面的八个基本参数有一、产状，结构面的产状是结构面空间形态的具体描述；二、间距，结构面的间距指相邻结构面的垂直距离，它反映结构面的密集程度，即岩体的破碎程度；三、延展性，反映结构面的规模大小；四、粗糙度和起伏度，反映结构面切向摩擦阻力的大小，也就是切向抗剪切能力的大小；五、结构面面壁强度，同样反映结构面切向剪切能力的强弱；六、结构面的开度与充填物，这个参数直接影响结构面切向抗剪能力；七、结构面的渗透性，反映了水对结构面的影响程度；八、结构面的组数和岩块的尺寸。

3.试分别从地质和工程两个方面，简要叙述影响围岩压力的一些主要因素是什么？
答：影响围岩压力的地质因素有：
1、 岩体的完整性或破坏程度；
2、 各类结构面，特别是软弱结构面的产状、分布特性和力学性
质，包括结构面的充填情况、充填物的性质等；
3、 地下水的活动状况；
4、 软弱岩层的强度、岩性等。

工程方面的因素有：
1、 硐室的形状和尺寸；
2、 支护结构的形式和刚度；
3、 硐室的埋置深度或覆盖层厚度；
4、 施工中的技术措施。

4.请简述深埋圆形洞室弹塑性应力二次分布的变化特点，画出简图？
答：在巷道周边上径向应力σrp=0,切向应力σθp=σc(岩石单轴抗压强度)；在塑性区范围内，σrp和σθp随往围岩深处增加，满足
σθp=ξσrp+σc的强度条件；往围岩深处超过塑性区后，应力恢复了弹性区分布。

如图：
5.请简述新奥法的基本设计原理？
答：新奥法认为二次应力作用和结构面的切割是岩体失稳的主要因素，围岩压力是由围岩和支护物共同承担，而且主要由围岩承担；早期进行岩体加固是避免岩体松动，保持岩体稳定的有效手段；围岩压力与岩体位移是围岩与支护物共同作用的结果，支护的刚度和支护切入的时间，
得 分
评分人 决定围岩压力的大小和岩体位移的多少；在施工过程中，加强监测，及时补充设计，保持硐室岩体的稳定性。

6. 什么是蠕变的三个阶段？什么是稳定蠕变和不稳定蠕变？
答：初始蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段称为蠕变的三个阶段，只有初始蠕变阶段和等速蠕变阶段的蠕变是稳定蠕变，具有初始蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段的蠕变是不稳定蠕变。

四、计算（共30分）
1、在2000 m深处的岩体，由覆盖岩层重量引起的垂直应力为50Mpa,,水平应力为10Mpa。

该处有一倾角为60°的断层(如图)，（1）求断层面的正应力和剪应力；（2）若断层的cj =10 Mpa , φj = 30°问该处岩体是否沿断层面滑移？（10分）
解：（1）断层面上的正应力为：
δn＝（δx＋δy）／2＋（δx－δy）／2×cos120°
＝30－10＝20MPa
断层面上的正应力为：
Tn＝（δx－δy）／2×sin120°
＝17.32 MPa
（1）由断层的c j =10 Mpa , φj = 30°可得，该断层面的剪切强度为：
Tmax＝c j ＋δntan φj ＝10＋20×0.5773＝21.546 MP a＞Tn
可得出：岩体不会沿断层面滑移。

2. 在某岩体中开挖一直墙半圆拱形硐室，隧道宽13m,墙高5m,拱高3m，埋深100m，已知洞室围岩强度参数为：C=0.2MPa,Φ=28°，岩体容重γ＝24kN/m3。

（20分）
（1）试根据相关理论确定围岩压力（顶压和侧压）；
（2）评价该洞室开挖后围岩的稳定性。

解：（1）由浅埋的条件：H max＝a1／K （3分）
式中：K＝tan2(45·-) tan＝0.19196
a1＝a＋htan(45·-)=6.5+8×0.6008=11.3m
得：H max＝a1／K＝58.92m＜100m
即该硐室属深埋，采用普氏理论求解计算围压力。

（2分）
由C=0.2MPa,Φ=28°可计算得岩石的单轴抗压强度为：
＝0.6657MPa （2分）
所以坚固系数f＝R c／10＝0.06657 （1分）
可求得洞室顶部的竖向压力：q1＝ra1／f＝2.4×104×11.3／0.06657＝4.074MPa
（1分）洞室下部的竖向压力：q2＝4.074＋2.4×104×8＝4.266MPa （1分）
最小侧压力为：e1＝q1.＝4.074×0.3610＝1.47MPa （1分）
最大侧压力为：e2＝q2.＝4.266×0.3610＝1.54MPa （1分）
（2）由莫尔库仑准则的推论： （2分）
即：巷道顶部岩体围压为e１时，岩体竖向所能承担的最大竖向力：
σ1＝4.737MPa （2分）
巷道顶部岩体围压为e2时，岩体竖向所能承担的最大竖向力：
σ1＝4.893MPa （2分）
而q1＝4.074MPa＜4.737MPa q２＝4.266MPa＜4.893MPa
从以上分析，依据普氏理论可以判断，洞室周边处于稳定状态。

（2分）。