岩石力学习题库及答案

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。

5、粘弹性：岩石在发生的弹性变形具有滞后性，变形可缓慢恢复。

6、软岩（地质定义）：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。

1.砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。

2.混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。

3.卓越周期：地震波在地层中传播时，经过各种不同性质的界面时，由于多次反射、折射，将出现不同周期的地震波，而土体对于不同的地震波有选择放大的作用，某种岩土体总是对某种周期的波选择放大得突出、明显，这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。

4.工程地质问题：工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。

5.工程地质条件：与工程建筑有关的地质要素的综合，包括：地形地貌、岩土类型及其工程性质、地质结构、水文地质、物理地质现象和天然建筑材料六个方面。

6.滑坡：斜坡岩土体在重力等因素作用下，依附滑动面（带）产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象。

7.振动液化：饱水砂、粉砂土在振动力的作用下，抗剪强度丧失的现象。

8.卓越周期：岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出，这种周期即为该岩土体的卓越周期。卓越周期的实质是波的共振。

9.混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀性有所增强，这种增强的溶蚀效应叫做混合溶蚀效应。

10.基本烈度：指在今后一定时间（一般按100年考虑）和一定地区范围内一般场地条件下可能遇到的最大烈度。它是由地震部门根据历史地震资料及地区地震地质条件等的综合分析给定的，对一个地区地震危险性作出的概略估计，作为工程抗震的一般依据。

11.活断层：是指目前正在活动着的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。

12.水库诱发地震：是指由于人类修建水库工程，水库蓄水所引起的地震活动，称为水库诱发地震。

13.崩塌：斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体，突然脱离母体并以垂直运动为主，翻滚跳跃而下，这种现象或运动称为崩塌。

二、填空题：

1、矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。

2、已知岩石的孔隙率为5%，则其孔隙比为0.053。

3、岩石在不同的应力作用下，其极限强度的大小满足抗剪强度>抗拉强度。

4、岩石形成各向异性的原因是岩石物质成分、结构具有方向性，节理、结构面、层面具有方向性。

5、岩石蠕变的类型分为稳定蠕变和不稳定蠕变两种。

6、马克斯维尔（M）体描述具有瞬时弹性变形、等速蠕变和松弛性质的不稳定蠕变，其结构组成为M = H—N （或元件图）。

7、岩石抗冻系数为岩样在正负25℃之间反复冻融，其抗压强度降低值与未冻融前抗压强度的百分比。

8、塑性区围岩具有弹塑性位移，位移仅与应力偏量有关，与静水压力无关。

9、目前维护井下巷道围岩稳定，主要从两个方面入手:增强围岩强度、降低围岩应力。

10、从支护原理上分析，普通支护为被动支护，锚喷支护为主动支护。

11、锚杆支护设计时一般先确定锚固力，然后确定拉断力，再确定锚杆杆径。

1.开尔文（K）体描述有弹性后效的稳定蠕变，其结构组成为K = H|N （或元件图）。

2.莫尔认为无论岩石处于何种应力状态，破坏均为剪切破坏。

3.依据回采空间是否移动，分为移动支承压力、固定支承压力。

4.一般讲，岩体强度介于岩石强度与结构面（弱面）强度之间。

5.ISRM 建议：加载速率为0.5—1.0MPa/s；破坏时间一般为5—10分钟。

6.岩石破坏后所具有的残余强度是指破裂岩块之间因相互错动摩擦产生的摩擦阻力。

7.一般以高于（低于）原岩应力5%为界，划分集中应力影响范围。

1．描述不稳定蠕变的马克斯维尔（M）体结构组成为M = H—N （或元件图）。

2．矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。

3．岩体由岩块、结构面组成。

4．格里菲斯认为不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引起岩石破坏。

5．锚杆的作用原理有悬吊、组合梁、挤压拱、抗剪切等不同解释。

6．岩石塑性变形有真塑性和假塑性之说，其中假塑性变形是指岩石内部存在的节理裂隙被压闭合在宏观表现上的变形。7．当侧压系数为1/3时，圆形巷道周边恰恰不产生拉应力。

1、已知岩石的孔隙比为0.053，则其孔隙率为5%。

2、岩石在不同的应力作用下，其极限强度的大小满足三向抗压强度>单轴抗压强度。

3、结构面密集程度由裂隙度K与切割度Xe表征。

4、岩石的破坏类型分为断裂破坏（劈裂）、流动破坏（剪切）两种。

5、典型蠕变曲线分为初始蠕变、定常蠕变、加速蠕变三阶段。

6、开尔文（K）体描述有弹性后效的稳定蠕变，其结构组成为K = H | N （或元件图）。

7、巷道围岩受地压作用产生的三区分别为塑性区、弹性区、原始应力区。

8、弹性区围岩具有弹性或粘弹性位移，位移与岩石弹性性质有关。

9、大量实验表明，塑性变形与静水应力无关，只与应力偏量有关，与剪应力有关。

10、锚杆施工时要注意两点足够、可靠的锚固力；稳定、完整的岩帮。

三、简答题：

1、什么是全应力应变曲线？为什么普通材料试验机得不出全应力应变曲线？

答：在单轴压缩下，记录岩石试件被压破坏前后变形过程的应力应变曲线。

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，而得不到岩石破坏后的应力应变曲线。刚性实验机在施加载荷时，自身变形极小，储存的弹性能不足以摧毁岩石试件，因此可以得到岩石破坏后的应力应变曲线。

2、简述岩石在三轴压缩下的变形特征。

答：E、μ与单轴压缩基本相同；

随围压增加——三向抗压强度增加；峰值变形增加；弹性极限增加；岩石由弹脆性向弹塑性、应变硬化转变。3、按结构面成因，结构面通常分为几种类型？

答：按成因分类有三种类型：①原生结构面——成岩阶段形成的结构面；②构造结构面——在构造运动作用下形成的结构面；③次生结构面——由于风化、人为因素影响形成的结构面。

4、在巷道围岩控制中，可采取哪些措施以改善围岩应力条件？

答：选择合理的巷道断面参数（形状、尺寸），避免拉应力区产生（无拉力轴比）；

巷道轴线方向与最大主应力方向一致；

将巷道布置在减压区（沿空、跨采、卸压）。