巖石力學-學生習題1解析

1、巖石力學、第二章2.1判斷：1.巖石顆粒間聯(lián)結分為結晶聯(lián)結和膠結聯(lián)結兩類，一般而言，膠結聯(lián)結巖石比結晶聯(lián)結巖石強度高。3.巖石顆粒間聯(lián)結分為結晶聯(lián)結和膠結聯(lián)結兩類，巖漿巖是膠結聯(lián)結。2.2判斷：1.巖石重度大小，在一定程度上反映出巖石力學性質的優(yōu)劣，通常巖石重度愈大，其力學性質愈差3.巖石的重度在一定程度上與其埋深有關，一般而言，靠近地表巖石重度大，深層巖石重度小。5.巖石相對密度是巖石干重量除以巖石體積所的量與1個大氣壓下4c純水重度比值。（x）7 .巖石的相對密度取決于組成巖石的礦物相對密度，巖石中重礦物含量越多其相對密度越大。8 .巖石空隙率越大，巖石中的孔隙和裂隙就越多，巖石的力學性能

2、越差。9 .巖石的吸水率的大小取決于巖石中孔隙數(shù)量和細微裂隙數(shù)量的多少。11. 一般而言，巖石孔隙愈大、愈多、孔隙和細微裂隙連通情況愈好，巖石的力學性能愈差。13.巖石的飽水率是指巖石吸入水的重量與巖石重量的比值百分率。15.飽水率反映巖石中裂隙和孔隙的發(fā)育情況，對巖石的抗凍性有較大影響。17 .飽水系數(shù)越大，巖石的抗凍性越好。18 .飽水系數(shù)小于91%巖石可免遭凍脹破壞。）19 .飽水系數(shù)是指巖石吸水率與飽水率比值的百分率。20 .飽水系數(shù)是指巖石含水率與飽水率比值的百分率。21 .飽水系數(shù)是指巖石含水率與吸水率比值的百分率。22 .飽水系數(shù)是指巖石飽水率與吸水率比值的百分率。選擇：1 .巖

3、石相密度gs為：a) gswvrwwb) gs = - c)vrwgswsd)vswwvsw2 .巖石的孔隙比是指：a）巖石孔隙體積與固體體積的比值；b）巖石孔隙體積與巖石體積比值；c）巖石孔隙和裂隙體積與巖石體積比值；d）巖石孔隙和裂隙體積與巖石固體體積的比值。3 .巖石的i&水率 wsa為:a）巖石吸入水的重量與巖石干重量比值的百分率；b）巖石在強制狀態(tài)下吸入水的重量與巖石重量比值的百分率;c）巖石吸入水的重量與巖石重量的比值百分率；d）巖石在強制狀態(tài)下吸入水的重量與巖石干重量比值的百分率。4 .飽水系數(shù)是指：a）飽水系數(shù)是指巖石吸水率與飽水率比值的百分率。b）飽水系數(shù)是指巖石含水率與飽水

4、率比值的百分率。c）飽水系數(shù)是指巖石含水率與吸水率比值的百分率。d）飽水系數(shù)是指巖石飽水率與吸水率比值的百分率。5 .飽水系數(shù)為（b）,巖石可免遭凍脹：a）大于91% b）小于91%。大于81% d）小于81%6 .已知某巖石飽水狀態(tài)與干燥狀態(tài)的抗壓強度之比為0.72 ,則該巖石。（a）軟化性強，工程地質性質不良（b）軟化性強，工程地質性質較好（c）軟化性弱，工程地質性質較好（d）軟化性弱，工程地質性質不良問答題：1.巖石在反復凍融后其強度降低的主要原因是什么？2.31.巖石單軸抗壓強度就是巖石試件在壓力作用下所能承受的最大壓應力。3.巖石試驗加載速率越快，其抗壓強度試驗結果越大。5 .巖石在

5、破壞之前的變形很大，且沒有明顯的破壞荷載，這種巖石材料具有脆性特征6 .巖石的塑性破壞是由于巖石內細顆?；扑? .巖石的抗壓強度可由單軸壓縮試驗和三軸壓縮試驗獲得8 . 一般情況下，巖塊在三向應力狀態(tài)下抵抗破壞的能力要比單向受力條件下要高。9 . 一般而言，結晶巖石比非結晶巖的強度高，粗粒結晶的巖石比細粒結晶的巖石強度高。10 .巖石的脆性破壞是由于巖石中裂隙的發(fā)生和發(fā)展的結果所致選擇題：1 .在巖石單向抗壓強度試驗中，巖石試件高與直徑的比值h/d和試件端面與承壓板之間的磨擦力在下列哪種組合下，最容易使試件呈現(xiàn)錐形破裂。（a） h/d較大，磨擦力很小（b） h/d較小，磨擦力很大（c） h

6、/d的值和磨擦力的值都較大（d）h/d的值和磨擦力的值都較小2 .巖石試件在壓力作用下剪切破壞面與大主應力方向的夾角為：（a） 45 o- （）/ 2（b） 45+。/2（c） 45 o （d） 90o3 .巖石的抗剪強度指標為a）粘聚力b）內摩擦角c）剪切膨脹角d）粘聚力和內摩擦角4 .巴西劈裂試驗測得的是：a）巖石抗拉強度 b ）巖石的抗剪強度 c ）巖石的抗壓強度d ）巖石的三軸抗壓強度5 .同一種巖石其單軸抗壓強度r,單軸抗拉強度 r,抗剪強度。f之間一般存在下列哪種關系：（a） r rcr f（b） r rt t f（c） rj rc6 .在缺乏試驗資料時，一般取巖石抗拉強度為抗壓強

7、度的（a） 1/21/5（b） 1/101/50（c） 25倍（d） 105。倍7 .在巖石抗壓強度試驗中，若加荷速率增大，則巖石的抗壓強度。a）增大（b）減小 （c）不變 （d）無法判斷8 .按照庫侖一莫爾強度理論，若巖石強度曲線是一條直線，則巖石破壞時破裂面與最大主 應力作用方向的夾角為。（a）0 o附近 （b） 30o附近（c） 60o附近（d） 90o附近9 .按照格理菲斯強度理論，脆性巖體破壞主要原因是。（a）受拉破壞（b）受壓破壞（c）彎曲破壞（d）剪切破壞10 .格里菲斯準則認為巖石的破壞是由于。（a）拉應力引起的拉裂破壞（b）壓應力引起的剪切破壞（c）壓應力引起的拉裂破壞（d）

8、剪應力引起的剪切破壞11 .巖石中細微裂隙的發(fā)生和發(fā)展結果引起巖石的：（a）脆性破壞（b）塑性破壞（c）弱面剪切破壞12 .按照庫侖一莫爾強度理論，巖石的破壞是由于。（a）拉應力引起的拉裂破壞（b）壓應力引起的剪切破壞（c）壓應力引起的拉裂破壞（d）剪應力引起的剪切破壞問答：1 .巖石試件在單軸壓力作用下常見的破壞形式有哪些？2 .影響單軸抗壓強度的因素有哪些？3 .巴西劈裂試驗測得的是巖石的哪個強度指標？為什么 ？4 .庫倫準則的適用條件。5 .4巖石的變形1.在剪切破壞過程中，試件體積的變化是逐漸減小。3.擴容是由巖石試件內細微裂隙的形成和擴張所致，這種裂隙的長軸與最大主應力的方向 是平行

9、的。5.孔隙水壓力會增加巖石材料的脆性性質。選擇：1 .巖石的彈性極限一般在峰值強度的（）處。a） 2/3 b ）1/3 c） 3/5 d） 2/52 .在剪切破壞過程中，試件體積的變化是：a）增大b）減小c ）不變d ）無法判斷3 .擴容就是試件體積a）增大的現(xiàn)象b ） 減小的現(xiàn)象 c ）不變d ）無法判斷簡答：1 .巖石單軸壓縮狀態(tài)下的應力-應變曲線一般可分為那四個階段？2 .巖石全程應力-應變曲線的作用是什么？2.5名詞解釋：1 .蠕變：在應力為恒定的情況下巖石變形隨時間發(fā)展的現(xiàn)象；2 .松弛：在應變保持恒定的情況下巖石的應力隨時間二減少的現(xiàn)象;3 .彈性后效：在卸載過程中彈性應變滯后于

10、應力的現(xiàn)象。簡答：1 .蠕變分為哪幾個階段？2 .為何巖石的蠕變曲線很難測得？第三章3.11 .沉積巖中的沉積間斷面屬于哪一種類型的結構面？ （ a ）（a）原生結構面（b）構造結構面（c）次生結構面2 .斷層屬于哪一種類型的結構面？ （ b ）（a）原生結構面（b）構造結構面（c）次生結構面3 .卸荷作用下而形成的結構面屬于哪一種類型的結構面？（ c ）（a）原生結構面（b）構造結構面（c）次生結構面簡答1 .在一定法向應力作用下，結構面在剪切作用下產(chǎn)生的切向變形形式有哪兩種？答：1）對非充填粗糙結構面或者充填厚度小于主力凸臺高度時，剪切破壞應力會有明顯的峰值，并產(chǎn)生不規(guī)則的峰后變形或滯滑現(xiàn)

11、象，表現(xiàn)出明顯的脆性特征；2）對于平坦的結構面或則充填物厚度大于主力凸臺高度時，剪切破壞不會有明前的峰 值，最后達到恒定值，表現(xiàn)出明顯的延性特征。2 .影響結構面力學性質的因素。答：1）尺寸效應；2）前期變形歷史；3）后期充填性質；4）親水性。3 .影響結構面剪切強度的因素。答：法向應力；結構面粗糙度；結構面抗壓強度等。判斷：1 .試驗結果表明，對于較堅硬的結構面，剪切剛度一般是常數(shù)。（，）2 .試驗結果表明，對于松軟結構面，剪切剛度隨法向應力的大小改變。（，）3 .試驗結果表明，對于較堅硬的結構面，剪切剛度隨法向應力的大小改變。（x）4 .試驗結果表明，對于松軟結構面，剪切剛度一般是常數(shù)。（

12、x）5 .結構面強度與試件尺寸成反比。（，）6 .結構面強度與試件尺寸成正比。（x）7 .當法向應力增大時，結構面尺寸效應將隨之減小。（，）8 .當法向應力增大時，結構面尺寸效應將隨之增大。（x）9 .隨著結構面尺寸的增大，達到峰值強度的位移量增大；（，）10 .隨著結構面尺寸的增加，剪切破壞形式由脆性破壞向延性破壞轉化。（，）11 .結構面尺寸加大，峰值剪脹角減小。（，）12 .隨結構面粗糙度減小，尺寸效應也減小。（，）13 .隨著結構面尺寸的增大，達到峰值強度的位移量減小；（x）14 .隨著結構面尺寸的增加，剪切破壞形式由延性破壞向脆性破壞轉化。（x）15 .結構面尺寸加大，峰值剪脹角增加

13、。（x）16 .隨結構面粗糙度減小，尺寸效應增加。（x）3.21 .巖石質量指標 rq提指巖芯采取率。2 .巖石質量指標 rq提指單位長度的鉆孔中 10cm以上的巖芯占有的比例。選擇1 .我國工程巖體分級標準中是根據(jù)哪些因素對巖石基本質量進行修正的？ （d ）。地應力大小；地下水；結構面方位；結構面粗糙度。（a），（b），（c）（d），2 .我國工程巖體分級標準中，巖石的堅硬程度指標為：（b ）a）單軸抗壓強度 b）飽和單軸抗壓強度 c ）抗壓強度 d ）抗剪強度3.3名詞解釋；節(jié)理巖體：成組出現(xiàn)的、有規(guī)律的裂隙稱為節(jié)理，其相應的巖體稱為節(jié)理巖體。判斷1 .巖體是由各種形狀的巖塊和結構面組成的

14、地質體。（，）2 .巖體中存在一組相互平行的結構面，垂直結構面和平行結構面，分別作抗壓單軸試驗時，在其它條件不多的情況下兩者所對應的峰值強度大小相差很大。（x ）3 . 一般情況下，巖體的強度可由巖塊強度來代表。（x）4 .巖體的強度不僅與組成巖體的巖石性質有關，而且與巖體內的結構面有關，此外，還與其所受的應力狀態(tài)及地下水有關。（v）5 .結構面方位對巖體變形的影響隨著結構面組數(shù)的增加而降低。（，）6 .結構面方位對巖體變形的影響隨著結構面組數(shù)的增加而增加。7 .結構面的密度對巖體變形的影響隨著密度的增加而減少。（，）8 .結構面的密度對巖體變形的影響隨著密度的增加而增加。9 .巖體的滲透系數(shù)

15、是隨應力增加而降低的。（，）10 .巖體的滲透系數(shù)是隨應力增加而增加的。（x）11 .反復加卸載會使巖體的滲透系數(shù)降低，但是在三四個循環(huán)后， 滲透系數(shù)基本穩(wěn)定。（，）12 .反復加卸載次數(shù)越多，巖體的滲透系數(shù)越低。（x）13 .在低應力狀態(tài)下，結構面的粗糙程度對結構面的抗剪強度有影響，即結構面粗糙度超高，抗剪強度越大。（，）14 .在剪切破壞過程中，試件體積的變化是逐漸減小。（x）簡答：1 .巖體強度的決定因素。答：巖體是由各種形狀的巖塊和結構面組成的地質體。1）如果巖體中結構面不發(fā)育，呈整體或完整結構時，巖體強度與巖塊弓ii度接近，可視為勻質體；2）如果巖體將沿某一特定結構面的滑動破壞時，巖

16、體強度取決于結構面的強度。3）由節(jié)理裂隙切割的裂隙化巖體強度，介于巖塊與結構面強度之間，可由原位試驗或參數(shù)估算獲得。2 .結構面方位對巖體強度的影響。答：1）結構面方位p小于結構面內摩擦角 中j或等于90時，巖體的強度取決于巖塊的強 度；2）邛jp90。時，是沿結構面破壞，還是破壞在巖石材料內部發(fā)生，取決于巖體所 處的應力狀態(tài)。3 .巖體剪切變形曲線類型。答：1）沿軟弱結構面剪切時，剪切剛度小，峰值強度低，破壞位移大，破壞后應力損失很小或不變；2）沿粗糙結構面、軟弱巖體及強風化巖體剪切時，剪切剛度較大，峰值強度較高，破壞后 應力損失較大。3）剪斷堅硬巖體時的變形曲線，剪切剛度答，峰值強度高，破

17、壞后應力損失大。4 .影響巖體變形特性的主要因素。答：1）結構面方位；2）結構面密度；3）結構面的張開度及充填特征；4）載荷、尺度效應、溫度、試驗的系統(tǒng)誤差等。選擇：1 .巖體的強度小于巖石的強度主要是由于（ a ）。（a ）巖體中含有大量的不連續(xù)面（b ）巖體中含有水（c ）巖體為非均質材料（d ）巖石的彈性模量比巖體的大2 .巖體的尺寸效應是指（c ）。（a ）巖體的力學參數(shù)與試件的尺寸沒有什么關系（b ）巖體的力學參數(shù)隨試件的增大而增大的現(xiàn)象（c ）巖體的力學參數(shù)隨試件的增大而減少的現(xiàn)象（d ）巖體的強度比巖石的小3 .影響巖體質量的主要因素為（ d ）。（a）巖石類型、埋深（b）巖石類

18、型、含水量、溫度（c）巖體的完整性和巖石的強度（d）巖體的完整性、巖石強度、裂隙密度、埋深4 .地下水位以下測定巖體的滲透系數(shù)的方法有：（b ）a）壓水法b）抽水法c）注水法 d）排水法第四章選擇1 .初始地應力主要包括（c ）。（a）自重應力（b）構造應力 （c）自重應力和構造應力（d）殘余應力2 .初始地應力是指（a ）。（a）未受開挖影響的原始地應力（b）未支護時的圍巖應力（c）開挖后巖體中的應力（d）支護完成后圍巖中的應力3 .構造應力的作用方向為（b ）。a、鉛垂方向b 、近水平方向c 、斷層的走向方向d 、傾斜方向5 .下列關于巖石初始應力的描述中，哪個是正確的？ （ b ）。（a

19、）垂直應力一定大于水平應力（b）構造應力以水平應力為主（c）自重應力以壓應力為主（d）自重應力和構造應力分布范圍基本一致6 .測定巖體的初始應力時，最普遍采用的方法是（ b ）（a）應力恢復（b）應力解除法（q彈性波法（d）模擬試驗7 .巖爆的防治措施有：（c）圍巖加固 改善圍巖應力條件 改變圍巖性質 （4）施工安全措施ab）c）0 d） 判斷：1 .地慢熱對流引起的應力場是一種局部應力場。2 .地心引力引起的應力場是地應力的主要組成部分。3 .巖體中的自重應力和構造應力是初始應力場的主體。4 .巖體中的自重應力和構造應力都是隨著埋深呈線性增加的。5 .最大水平主應力和最小水平主應力的值一般相

20、差很大，顯示出很強的方向性。簡答1 .構造應力的總規(guī)律是以水平應力為主，我國地質學家李四光是如何解釋的？答：我國地質學家李四光認為，因地球自轉角度的變化而產(chǎn)生地殼水平方向的運動是造成構造應力以水平應力為主的重要原因。2 .高地應力區(qū)開挖地下洞室，有可能會遇到什么困難？答：大變形或者巖爆。如果圍巖強度高，在高地應力區(qū)，很有可能發(fā)生巖爆，而如果圍巖是軟巖，則會產(chǎn)生大變形。如果圍巖含有明顯結構面，則洞壁可能會出現(xiàn)剝離、錯動等現(xiàn)象。3 .巖爆產(chǎn)生的條件。答:1）地下洞室開挖為巖爆產(chǎn)生釋放能量的空間條件；2）巖體在宏觀大破裂之前還儲存有不僅滿足巖體變形和破裂所消耗的能量，滿足變形破壞過程中發(fā)生熱能、聲能

21、的要求，而且還有足夠的剩余能量轉換為動能。3）巖爆還與巖體積累和釋放彈性變形能的時間有關。第五章選擇1.公路隧道把圍巖分為幾級：a）四級 b）五級 c）六級 d）七級問答1 .地下工程深淺埋分類的理論有哪些？我國是如何界定的？答：分類標準有1）是否形成承載拱；2）開挖是否影響到地表；我國按等效高度判定深淺埋，即h p = （2.0 2.5）hq,若埋深hp,則為深埋，否則為淺埋。2 .當圍巖為彈性、連續(xù)、均勻、各項同性和微笑變形，圓形洞室開挖，地應力側壓力系數(shù)k為1時，洞周應力集中系數(shù) k為多少？側壓力系數(shù)滿足什么情況下，洞壁不會出現(xiàn)拉應力？答：k=1時，圓形洞室洞周應力集中系數(shù)為2.側壓力系

22、數(shù)大于1/3時，洞壁不會出現(xiàn)拉應力。3 .下圖為彈塑性圍巖應力圖，請解釋圖中分區(qū)的含義。答：1區(qū)為應力降低區(qū)，2、3區(qū)為承載區(qū)，4區(qū)為原巖應力區(qū)。1、2區(qū)為塑性區(qū)，3、4區(qū)為彈性區(qū)4 .請繪出水平和45 o節(jié)理分別在拉伸和壓縮應力作用下節(jié)理裂隙擴展的方向。| | | | | | |t t t t t t t5 .在彈性力學深埋圓形洞室解析解中側壓力系數(shù)k由0增長到1,在0。和90。位置，圍巖應力的變化規(guī)律是什么？請給予解釋。答：k=0時，在0。位置，應力集中系數(shù)為 2.多，而在90。位置，應力集中系數(shù)為-1 ,拉應 力.k=1/3時，在0位置，應力集中系數(shù)為 3,而在90位置，應力集中系數(shù)為 0.,沒有 拉應力，也沒有壓應力，應力值為0.k=1時，在0。位置，應力集中系數(shù)為 2多，而在90。位置，應力集中系數(shù)為 2.隨著側壓力系數(shù)的不斷增加，圓形洞室洞壁應力狀態(tài)越來越好，由拉應力轉為壓應力，由大的壓應力集中，轉化為小的各