巖石力學(xué)試題及答案A

1、20 20 學(xué)年 第 學(xué)期 級(jí) 地質(zhì)、巖土 專(zhuān)業(yè) 巖石力學(xué) 試題學(xué)號(hào)： 姓名： 密封線(xiàn)一二三四五六七八九總 分一、簡(jiǎn)答題：（40分） 1、巖石力學(xué)的定義（5分） 2、 何為巖石的強(qiáng)度？表示巖石強(qiáng)度的指標(biāo)有哪些？（5分） 3、試述學(xué)過(guò)的巖石破壞準(zhǔn)則(要求列舉4個(gè))列出相應(yīng)的表達(dá)式且說(shuō)明各自的適用情況。（7分） 第 1頁(yè) 共 6 頁(yè)20 20 學(xué)年 第 學(xué)期 級(jí) 地質(zhì)、巖土 專(zhuān)業(yè) 巖石力學(xué) 試題學(xué)號(hào)： 姓名： 密封線(xiàn)4、什么是巖體初始應(yīng)力？試簡(jiǎn)要說(shuō)明研究巖體原始應(yīng)力的工程意義？（5分）5、詳細(xì)介紹壓力拱理論？（8分） 6、什么叫滑坡？滑坡動(dòng)面的形式有幾種？（5分）7、什么叫巖基極限承載力？計(jì)算時(shí)應(yīng)

2、考慮哪能些條件？（5分） 第 2 頁(yè) 共 6 頁(yè)20 20 學(xué)年 第 學(xué)期 級(jí) 地質(zhì)、巖土 專(zhuān)業(yè) 巖石力學(xué) 試題學(xué)號(hào)： 姓名： 密封線(xiàn)二、作圖題：（5分）直剪破壞試驗(yàn)全過(guò)程曲線(xiàn)可分幾段？各區(qū)段的特點(diǎn)是什么？三、選擇題：（2/題）（共10分） 1、模量比是指： a. 巖石的 單軸抗壓強(qiáng)度和它的彈性模量之比。（ ）b. 巖石的 彈性模量和它的單軸抗壓強(qiáng)度之比。（ ）c. 巖體的 單軸抗壓強(qiáng)度和它的彈性模量之比。（ ）d.巖體的 彈性模量和它的單軸抗壓強(qiáng)度之比。（ ）2、室內(nèi)靜荷載單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)要求加荷速度：（ ） （ ）（ ） （ ）3、 a. （ ） b. （ ） c. （ ） d. （ ）4

3、、下列研究巖石彈性、塑性和粘性等力學(xué)性制裁的理想力學(xué)模型中，哪一種被稱(chēng)為凱爾文模型？（   ）（A）彈簧模型                  （ ） （B）緩沖模型 （ ）（C）彈簧與緩沖器并聯(lián)  （ ） （D）彈簧與緩沖器串聯(lián) （ ）5、巖坡發(fā)生在巖石崩塌破壞的坡度，一般認(rèn)為是（    ）。（a）>45°時(shí)    （b

4、）>60°時(shí)   （c）>75°時(shí)    （d）90°時(shí) 第 3 頁(yè) 共 6 頁(yè)20 20 學(xué)年 第 學(xué)期 級(jí) 地質(zhì)、巖土 專(zhuān)業(yè) 巖石力學(xué) 試題學(xué)號(hào)： 姓名： 密封線(xiàn)五、計(jì)算題：（45分）1、將直徑為3cm的巖心切成厚度為0.7cm的薄巖片，然后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，當(dāng)荷載達(dá)到1kN時(shí)，巖片即發(fā)生開(kāi)裂破壞，試計(jì)算試件的抗拉強(qiáng)度。（4分）2、已知某巖體的容重=26KN/m3、抗剪強(qiáng)度c=0.017MPa，=30。如果基于這種巖體設(shè)計(jì)以其坡高系數(shù)H=1.6，試求該邊坡的極限高度H。（4分） 3、設(shè)某花崗巖埋深一公里

5、，其上復(fù)蓋地層的平均容重為，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比。該花崗巖在自重作用下的初始垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力分別為多大？（8分） 第 4 頁(yè) 共 6 頁(yè)20 20 學(xué)年 第 學(xué)期 級(jí) 地質(zhì)、巖土 專(zhuān)業(yè) 巖石力學(xué) 試題學(xué)號(hào)： 姓名： 密封線(xiàn)4、假設(shè)洞室邊墻處的節(jié)理面傾角=500。如圖，內(nèi)摩擦角=400，粘結(jié)力C=0，即無(wú)粘結(jié)力，由實(shí)測(cè)知道洞室處平均垂直應(yīng)力，試計(jì)算巖石錨桿在邊墻處應(yīng)提供多大水平應(yīng)力時(shí)才能維持邊墻的平衡？（10分）5、在地下100m深度處開(kāi)挖一地下洞室，其斷面尺寸為5m×5m。巖石性質(zhì)指標(biāo)為：凝聚力c=200kPa，內(nèi)摩擦角，容重=25kN/m3，側(cè)壓力系數(shù)。已知側(cè)壁巖石不穩(wěn)，試

6、用太沙基公式計(jì)算洞頂垂直山巖壓力及側(cè)墻的總的側(cè)向山巖壓力。（9分）已知： 第 5 頁(yè) 共 6 頁(yè)20 20 學(xué)年 第 學(xué)期 級(jí) 地質(zhì)、巖土 專(zhuān)業(yè) 巖石力學(xué) 試題學(xué)號(hào)： 姓名： 密封線(xiàn)6、有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力=2.8MPa，隧洞(內(nèi))半徑為2.3m，用厚度為0.4m的混凝土襯砌。已知混凝土的彈性模量=1.8×104MPa，泊松比。巖石的彈性模量=1.1×104MPa，泊松比=0.367。試求：（10分）1)離中心2.5m處的襯砌內(nèi)的應(yīng)力；2)離中心3.5m處的圍巖附加應(yīng)力。 （已知：=0.564） 第 6 頁(yè) 共 6 頁(yè)No.1巖石力學(xué)考題（地質(zhì)工程、巖土工程）A卷 答案一

7、、簡(jiǎn)答題：（40分） 1、巖石力學(xué)的定義（5分） 巖石力學(xué)它是研究巖石的力學(xué)性態(tài)的理論和應(yīng)用的科學(xué)，是探討巖石對(duì)其周?chē)锢憝h(huán)境中力場(chǎng)反應(yīng)的學(xué)科，具體而言，研究巖石荷載作用下的應(yīng)力、變形和破壞規(guī)律以及工程穩(wěn)定性等問(wèn)題。 2、 何為巖石的強(qiáng)度？表示巖石強(qiáng)度的指標(biāo)有哪些？（5分） 巖石低抗破壞的極限能力即為巖石的強(qiáng)度。 表示巖石強(qiáng)度的指標(biāo)有單軸抗壓強(qiáng)度Rc，抗拉強(qiáng)度Rt，抗剪強(qiáng)度C、值3、試述主要巖石破壞準(zhǔn)則(要求列舉4個(gè)以上)列出相應(yīng)的表達(dá)式及其各自的適用情況。（7分） 最大正應(yīng)力理論 單向式脆性巖不在某些二進(jìn)制賂應(yīng)力狀態(tài)受檢情況。 最大正應(yīng)變： 脆性材料 莫爾庫(kù)侖理論： 巖石中大部分材料 莫爾理

8、論 剪切破壞只與、有關(guān)，與無(wú)關(guān)。 包絡(luò)線(xiàn)：脆性材料、雙曲線(xiàn)或擺線(xiàn)；塑性材料，拋物線(xiàn)。 格里菲思，適用于脆性材料(拉應(yīng)力集中) 破裂角： 倫特堡 塑性材料 修正格里菲斯 脆性材料修正格里菲斯 脆性材料，由于孔隙邊緣壓應(yīng)力集中引起壓剪破壞。 第 1頁(yè) 共 5 頁(yè)經(jīng)驗(yàn)公式：帕頓提出的： (S=1巖塊 0<S<1巖體) 適合于大部分巖石(體)4、什么是巖體初始應(yīng)力？試簡(jiǎn)要說(shuō)明研究巖體原始應(yīng)力的工程意義？（5分）習(xí)慣上將工程施工之前就存在于巖體上的地應(yīng)力稱(chēng)為初始應(yīng)力場(chǎng)。 天然應(yīng)力狀態(tài)與巖體穩(wěn)定性關(guān)系極大，它不僅是決定巖體穩(wěn)定性的重要因素，而且直接影響各類(lèi)巖體工程的設(shè)計(jì)施工。 對(duì)于地下洞室而言

9、，巖體中天然應(yīng)力的圍巖變形和破壞的力源。 對(duì)于地表工程而言，如開(kāi)挖基坑或邊坡，由于開(kāi)挖卸荷作用，將引起基坑底部發(fā)生回彈隆起，并同時(shí)引起坑壁或邊坡巖體的坑內(nèi)位移。5、何謂壓力拱理論？（8分） 壓力拱理論也稱(chēng)普氏理論是一個(gè)認(rèn)算松動(dòng)山巖壓力的理論普氏認(rèn)為，巖體內(nèi)總是有許多大大小小的結(jié)構(gòu)面。由于這些縱橫交錯(cuò)的軟弱面將巖體割裂成各種大小的塊體，這就破壞了巖石的整體性，造成松動(dòng)性。洞室開(kāi)挖以后，圍巖應(yīng)力重新分布，洞室頂部往往出現(xiàn)拉應(yīng)力。松動(dòng)性的洞頂巖體將不斷坍落當(dāng)達(dá)到新的平衡時(shí)，會(huì)形成一拱形。巖體松動(dòng)坍落需要一定的時(shí)間，在洞室開(kāi)挖后就上支護(hù)或襯砌，等到壓力拱的形成后作用在支護(hù)或襯砌上的壓力松動(dòng)壓力。大小等

10、于平衡拱與襯砌間在碎裂巖體的重量，與拱外巖體無(wú)關(guān)，平衡拱的形狀 b2拱的跨度 拱高： 為洞室高度 為洞室跨度 為堅(jiān)固系數(shù) （把巖體巖體松動(dòng)的，但實(shí)際巖體有凝聚力，堅(jiān)固系數(shù)就是一較大的摩擦系數(shù)） 6、什么叫滑坡？滑坡動(dòng)面的形式有幾種？（5分）當(dāng)巖坡受力過(guò)大或巖石強(qiáng)度過(guò)低，一部分巖體向下或向外滑動(dòng)叫滑坡滑波滑動(dòng)而型式有三種：軟弱結(jié)構(gòu)面；結(jié)構(gòu)面；在巖體中；7、什么叫巖基極限承載力？計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮哪能些條件？（5分） 巖基所能負(fù)擔(dān)的最大荷載。當(dāng)巖基承受這種荷載時(shí)，巖基中某一區(qū)域處于塑性平衡狀態(tài)取塑性區(qū)，使巖基沿某一面產(chǎn)生滑動(dòng)求解計(jì)算時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足平衡條件，塑性平衡條件，邊界條件。二、作圖題：（5分）直剪破壞

11、試驗(yàn)全過(guò)程曲線(xiàn)可分幾段？各區(qū)段的特點(diǎn)是什么？巖石直剪破壞試驗(yàn)全過(guò)程曲線(xiàn)如圖所示該曲線(xiàn)共分三段。第一段：原點(diǎn)p區(qū)段，該段近似為一直線(xiàn)即變形為彈性，p為極限強(qiáng)度(即裂隙開(kāi)始發(fā)展的強(qiáng)度)；第二段：p f區(qū)段，f為峰值強(qiáng)度，該段內(nèi)裂隙發(fā)展至破壞；第三段：fo區(qū)段。o為剪斷面上的摩擦力(剩余強(qiáng)度) 第 2頁(yè) 共 5 頁(yè)三、選擇題：（2/題）（共10分） 1、模量比是指： a. 巖石的 單軸抗壓強(qiáng)度和它的彈性模量之比。（ ）b. 巖石的 彈性模量和它的單軸抗壓強(qiáng)度之比。（ ）c. 巖體的 單軸抗壓強(qiáng)度和它的彈性模量之比。（ ）d.巖體的 彈性模量和它的單軸抗壓強(qiáng)度之比。（ ）2、室內(nèi)靜荷載單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

12、要求加荷速度：（ ） （ ）（ ） （ ）3、 a. （ ） b. （ ） c. （ ） d. （ ）4、下列研究巖石彈性、塑性和粘性等力學(xué)性制裁的理想力學(xué)模型中，哪一種被稱(chēng)為凱爾文模型？（   ）（A）彈簧模型                 （ ） （B）緩沖模型 （ ）（C）彈簧與緩沖器并聯(lián)  （ ） （D）彈簧與緩沖器串聯(lián) （ ）5、巖坡發(fā)生在巖石崩塌破壞的坡度，一般認(rèn)為是（ &

13、#160;a   ）。（A）>45°時(shí)    （B）>60°時(shí)    （C）>75°時(shí)    （D）90°時(shí)五、計(jì)算題：（45分）1、將直徑為3cm的巖心切成厚度為0.7cm的薄巖片，然后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，當(dāng)荷載達(dá)到1kN時(shí)，巖片即發(fā)生開(kāi)裂破壞，試計(jì)算試件的抗拉強(qiáng)度。（4分）解： 2、已知某巖體的容重=26KN/m3、抗剪強(qiáng)度c=0.017MPa，=30。如果基于這種巖體設(shè)計(jì)以其坡高系數(shù)H=1.6，試求該邊坡的極限高度H。（4分）

14、（2分） (2分) 2、設(shè)某花崗巖埋深一公里，其上復(fù)蓋地層的平均容重為，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比。該花崗巖在自重作用下的初始垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力分別為多大？（8分） 第 3頁(yè) 共 5 頁(yè)解答（1）垂直應(yīng)力計(jì)算（2）水平應(yīng)力計(jì)算其中：側(cè)壓力系數(shù)的大小與巖體的性質(zhì)有關(guān)，當(dāng)巖體處于彈性狀態(tài)時(shí)，采用彈性力學(xué)公式；當(dāng)巖體比較破碎時(shí)，采用松散介質(zhì)極限平衡理論公式；當(dāng)巖體處于潛塑狀態(tài)時(shí)，采用海姆公式。因?yàn)楸绢}巖體處于彈性狀態(tài)，所以采用彈性力學(xué)公式，側(cè)壓力系數(shù)為所以： 3、假設(shè)洞室邊墻處的節(jié)理面傾角=500。如圖，內(nèi)摩擦角=400，粘結(jié)力C=0，即無(wú)粘結(jié)力，由實(shí)測(cè)知道洞室處平均垂直應(yīng)力，試計(jì)算巖石錨桿在邊墻處

15、應(yīng)提供多大水平應(yīng)力時(shí)才能維持邊墻的平衡？（10分）解：按公式： 則：        第 4頁(yè) 共 5 頁(yè)  即巖石錨桿在邊墻處提供的水平應(yīng)力應(yīng)等于時(shí)，才能維持邊墻平衡。4、在地下100m深度處開(kāi)挖一地下洞室，其斷面尺寸為5m×5m。巖石性質(zhì)指標(biāo)為：凝聚力c=200kPa，內(nèi)摩擦角，容重=25kN/m3，側(cè)壓力系數(shù)。已知側(cè)壁巖石不穩(wěn)，試用太沙基公式計(jì)算洞頂垂直山巖壓力及側(cè)墻的總的側(cè)向山巖壓力。已知： （9分）解： 這時(shí)， 5、有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力=2.8MPa，隧洞(內(nèi))半徑為2.3m，用厚度為0.4m的混凝土襯砌。已知