巖石力學(xué)模擬題匯總

1、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）繼續(xù)教育學(xué)院2016年05課程考試巖石力學(xué)模擬題（補）一. 名詞解釋1. 沖擊地壓（巖爆）：是堅硬圍巖中積累了很大的彈性變形能，并以突然爆發(fā)的形式釋放出的壓力。2. 邊坡安全系數(shù)：沿著最危險破壞面作用的最大抗滑力（或力矩）與下滑力（或力矩）的比值。即：F =抗滑力/下滑力3. “讓壓”支護：就是允許井巷在一定范圍內(nèi)變形，使圍巖內(nèi)部儲存的彈性能釋放，從而減 少支架的支護抗力。4. 蠕變：巖石在受力大小和方向不變的條件下，其變形隨時間的變化而增加的現(xiàn)象。5. 全應(yīng)力應(yīng)變曲線：反映巖石在受壓后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，包括巖石破壞后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 曲線。6.應(yīng)力集中系數(shù)：K =開挖巷道后圍

2、巖的應(yīng)力/開挖巷道前圍巖的應(yīng)力 =次生應(yīng)力/原巖應(yīng)7. 松弛：是指介質(zhì)的變形（應(yīng)變）保持不變，內(nèi)部應(yīng)力隨時間變化而降低的現(xiàn)象。8. 準巖體抗壓強度：用室內(nèi)巖石的抗壓強度與巖體的龜裂系數(shù)之積為巖體的準巖體抗壓強度。9. 邊坡穩(wěn)定性系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)F （安全系數(shù)）的定義為沿著最危險破壞面作用的最大抗滑力（或力矩）與下滑力（或力矩）的比值。即:F =抗滑力/下滑力第7頁（共5頁）（含10cm）巖芯累積長度 X 100% 鉆孔長度%答：流變模型有三個基本元件:彈性元件、塑性元件和粘性元件10. 巖石質(zhì)量指標（RQD： RQD= 10cm以上 11.全應(yīng)力-應(yīng)變曲線：全應(yīng)力應(yīng)變曲線：能顯示巖石在受壓破壞過

3、程中的應(yīng)力、變形特性,特別是破壞后的強度與力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律。12.巖石的完整性系數(shù)：反映巖石節(jié)理裂隙發(fā)育的指標，用聲波在巖體中的傳播速度與巖石塊中的傳播速度之比的平方表示。二. 問答題1.巖石的流變模型的基本元件有哪幾種？分別寫出其本構(gòu)關(guān)系。（1）彈性元件：是一種理想的彈性體，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為:0- =KX £(T應(yīng)力；K 彈性系數(shù)；£ 應(yīng)變。（2）塑性元件：物體所受的應(yīng)力達到屈服極限時，便開始產(chǎn)生塑性變形，應(yīng)力不增加，變形仍不斷增加。本構(gòu)方程為:b < b s 時，£ = 0 b A b s 時，£巖石屈服極限;（3） 粘性元件：應(yīng)力與應(yīng)變速率

4、成正比的元件:dsb =dt2.巖石抗剪強度有哪幾種測定方法？如何獲得巖石的抗剪強度曲線?答：巖石抗剪強度測定方法包括：直剪試驗、傾斜壓模剪切法試驗和三軸試驗。（1）直剪試驗是在試件上施加法向壓力N,然后在水平方向逐級加水平剪應(yīng)力T,直至達到最大值Tmax試件發(fā)生破壞為止。用一組巖樣（46塊），分別記錄不同法向壓力條件下的水平剪應(yīng)力，得到b T關(guān)系曲線，即為巖石的抗剪強度曲線。（2）傾斜壓模剪切法試驗：將試件放在剪切夾具的兩個鋼制的傾斜壓模之間，得到剪切面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，試驗時，用一組巖樣（46塊），分別記錄不同剪切面與水平面夾角條件下，破壞面上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力，得到的b T關(guān)系曲線，即為

5、巖石的抗剪強度曲線。（3）三軸試驗：用一組巖樣（46塊），分別記錄不同圍壓 b 3條件下，巖石試樣破壞時的最大正應(yīng)力（T 1,在b T關(guān)系曲線在得到不同的摩爾園，這些摩爾園的切線，即為巖石的抗剪強度曲線。3.簡述地應(yīng)力的形成原因。答：地應(yīng)力的形成主要與地球的各種運動過程有關(guān)，其中包括（1）大陸板塊邊界受壓引起的應(yīng)力場，產(chǎn)生水平受壓應(yīng)力場，（2）地幔熱對流引起的水平擠壓應(yīng)力,（3）由地心引力引起的重力應(yīng)力場，（4）巖漿侵入引起的應(yīng)力場，（5）地溫梯度引起的應(yīng)力場，（6）地表剝蝕產(chǎn)生的應(yīng)力場。4.簡述露天礦邊坡人工加固治理的方法。而且，它已答：邊坡人工加固是對現(xiàn)有滑坡和潛在的不穩(wěn)定邊坡進行治理的一

6、項有效措施,發(fā)展成為提高設(shè)計邊坡角、減少剝巖量、加速露天礦的開發(fā)速度，提高露天開采經(jīng)濟效益的一條途徑。目前人工加固邊坡的具體方法有:1）擋墻及混凝土護坡；2）抗滑樁；3）滑動面混凝土抗滑栓塞；4）錨桿及鋼繩錨索；5）麻面爆破；6）壓力灌漿。5.什么叫蠕變、松弛、彈性后效和流變？不穩(wěn)定蠕變一般包括幾個階段？每個階段的特點是什么?答：蠕變：當(dāng)應(yīng)力不變時，變形隨時間增加而增加的現(xiàn)象。松弛：當(dāng)應(yīng)變不變時，應(yīng)力隨時間的增加而減小的現(xiàn)象。彈性后效：加載和卸載時，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。巖石流變就是指材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與時間因素有關(guān)的性質(zhì)，材料變形過程中具有時間效應(yīng)的現(xiàn)象稱為流變現(xiàn)象。當(dāng)作用在巖石上的應(yīng)

7、力超過某一值時，巖石的變形速率隨著時間的增加而增加，最后導(dǎo)致巖石的破壞，這種蠕變成為不穩(wěn)定蠕變。這是典型的蠕變曲線。根據(jù)應(yīng)變速率不同，其蠕變過程分為三個階段:第一階段:圖中ab段,應(yīng)變速率隨時間增加而減小，又稱減速蠕變或初始蠕變階段。第二階段:圖中be段,應(yīng)變速率基本不變，也叫等速蠕變階段。第三階段:ed段,應(yīng)變速率迅速增加直到巖石破壞為止，也叫加速蠕變階段。6. 什么是巖石的擴容？作出巖石體積應(yīng)力-應(yīng)變曲線，簡述巖石擴容的發(fā)生過程。答：巖石在荷載作用下，在其破壞之前產(chǎn)生的一種明顯的非彈性體積變形。對E和U為常數(shù)的巖石，其體積應(yīng)變曲線可分為三個階段:（1） 體積變形階段：體積應(yīng)變 £

8、在彈性階段內(nèi)隨著應(yīng)力的增加而呈線形變化（體積減?。?，在此階段£ 1 > £ 2 + £ 3（2）體積不變階段：在這一階段，隨應(yīng)力的增加，巖石體積應(yīng)變增量接近為零。巖石體積幾乎不變。（3）擴容階段：外力繼續(xù)增加時，巖石的體積不是減小，而是增加，增加速率越來越大，最終巖石破壞。7. 用莫爾應(yīng)力圓畫出：（1）單向拉伸；（2）單向壓縮；（3）雙向壓縮，（4）雙向拉伸.并證明：在發(fā)生最大與最小剪應(yīng)力的面上,正應(yīng)力的數(shù)值都等于兩個主應(yīng)力的平均值。答：莫爾應(yīng)力圓如圖所示如圖，由庫倫準則可知，發(fā)生最大剪應(yīng)力的面為0 =45°,此時的正應(yīng)力（TW +3 + wcos

9、2，450 =2發(fā)生最小剪應(yīng)力的面為0 =00和0 =900的平面上，在此兩個面上的剪應(yīng)力為0,此時的正應(yīng)力ct'和C分別為:bl+O'3CTiO"30=-+COS2 X 02O" 1 C 30+COS2X900T雙向拉伸單向拉伸1i單向壓縮雙向壓縮t/H11J(7三. 計算題1.某巖石三軸試驗時，圍壓為d 2 = d 3 =20MPa,并在軸壓達到100MPa時破壞，破壞面與最小主應(yīng)力方向的夾角為60°。設(shè)巖石的破壞服從庫侖準則，試求（1）巖石的內(nèi)摩擦角,（2）巖石的內(nèi)聚力（3）單軸抗壓強度；（4）若該巖石在正應(yīng)力為 lOMPa條件下進行剪切試驗

10、，其抗剪強度多大?解:（1）巖石內(nèi)磨擦角：（/2 ） +45 0 = 600得=300(2) sin =(d 1 - d 3 )/( d 1 + d 3 +2 C cot2.答:Sin300 = (100-20)/(100+20+ 2 C cot30得到：C = 23.09MPa0)(3) d c = 2 C cos /(1-sin)=2 X 23.09 X cos300/(1-sin30 0)=80.01MPa(4) S = d tg + C = 10 X tg30 0 + 23.09 = 28.88Mpa一圓形巖石隧道，半徑 a = 3 m,密度r = 25 k N m3, Z = 300 m 。已知巖石隧道處于重力應(yīng)力場，側(cè)壓系數(shù)入=1,根據(jù)巷道圍巖彈性應(yīng)力分布情況,力和切向應(yīng)力隨半徑增大的應(yīng)力分布圖，并指出最大應(yīng)力，確定1.15 r Z時的影響圈半徑。已知a = 3m作出巷道周圍的徑向應(yīng)0- 0 =1.1 r Z、.#一-重力應(yīng)力：Po = r Z =2500x300 =7.5MPa當(dāng)側(cè)壓入=1時，在圓巷周圍的徑向應(yīng)力C r和切向應(yīng)力bQ為2S 訴(1-詁)=02actq = P0(1 + ) =2P0=2X