巖體力學-復習資料

III曲線下凹—塑性變形或破壞，至A3點（較長）體積增大。整條曲線“S”形（每答對1個要點得1分）。（圖同題9）計算題有一個5cm×5cm×10cm試樣，其質(zhì)量為678g，用球磨機磨成巖粉并進行風干，天平稱得其質(zhì)量為650g，取其中巖粉60g作顆粒密度實驗，巖粉裝入李氏瓶前，煤油的讀數(shù)為0.5cm3，裝入巖粉后靜置半小時，得讀數(shù)為20.3cm3，求：該巖石的天然密度、干密度、顆粒密度、巖石天然孔隙率（不計煤油隨溫度的體積變化）。馬克斯韋爾模型是用彈簧和粘壺串聯(lián)而成的，它所表現(xiàn)的是具有彈性特征和粘性特征相組合的應力與應變關(guān)系的模型，是根據(jù)該模型推導能反映巖石應力松弛特性的公式？3.凱爾文模型是用彈簧和粘壺并聯(lián)而成的，它可表現(xiàn)具有粘彈性的巖石在恒定的應力—應變與時間的變化規(guī)律，試根據(jù)該模型推導能反映巖石彈性后效變形特性的公式？答：根據(jù)兩個基本力學模型并聯(lián)的力學特性，當外力作用于模型的兩端時，兩個模型應變相等，而應力為彈簧所受應力與粘壺所受的應力之和，即設平巷的掘進條件為：掘進寬度2a=4.2m，高度H=2.8m，頂板巖石容重，內(nèi)摩擦角，兩幫巖石容重及內(nèi)摩擦角分別為，。試用曾氏理論確定巷道的頂部圍巖壓力、巷道頂部測壓和底部測壓？有一正斷層與水平面夾角為，斷層內(nèi)聚力為，內(nèi)摩擦角為，該斷層產(chǎn)生滑動時的水平應力為，試問：此時埋深為多少米？（容重為）有一逆斷層與水平面夾角為，斷層面的爬坡角i=00，斷層面內(nèi)聚力為1.5Mpa，內(nèi)摩擦角為，試問在埋深為2000米的深處，能承受的最大水平應力是多少？（容重為）。某礦一水平面運輸大巷為直墻拱形，巷道巖石,埋深H=160m，巷道開挖寬度B=5.5m，開挖高度h=4.5m，地層內(nèi)摩擦角，巖石單軸抗壓強度求巷道的頂部圍巖壓力、巷道頂部側(cè)壓和底部側(cè)壓？論述題1.在泥頁巖層中開挖巷道，巖體開挖后破壞了原有巖體自身的應力平衡，促使巖體進行應力調(diào)整，由于泥頁巖強度較低，會出現(xiàn)巷道洞壁應力超過巖體屈服強度的現(xiàn)象，這時接近巷道洞壁的部分巖石將進入塑性狀態(tài)，圍巖中出現(xiàn)塑形圈，隨著距巷道洞軸中心的距離的增大，二次應力逐漸向彈性狀態(tài)過渡，使得巷道圍巖出現(xiàn)塑形、彈性并存的應力分布特點，試論述如何根據(jù)彈性波傳播的特性測試該巷道圍巖中塑形圈的范圍？答：（1）彈性波傳播速度的影響因素eq\o\ac(○,1)彈性波在巖體中傳播速度與裂隙數(shù)目有關(guān)。裂隙數(shù)目越多，則彈性波（縱波）速度越小。eq\o\ac(○,2)巖體的風化程度對彈性波傳播速度也有影響。巖體風化后，彈性波的速度降低，風化越嚴重，彈性波的速度降低越明顯。eq\o\ac(○,3)巖體受壓應力對彈性波傳播速度也有影響。隨著壓力的增大，縱波的速度也隨之增大。(2)巷道洞室彈塑性分布的二次應力狀態(tài)eq\o\ac(○,1)巖體被開挖后，破壞了原有的平衡狀態(tài)，洞壁無徑向應力，切向應力時，洞周的巖體產(chǎn)生塑性區(qū)，塑性區(qū)內(nèi)的巖體產(chǎn)生塑性滑移破壞，巖體內(nèi)裂隙數(shù)目增加，若巷道洞周長期暴露于空氣中，塑性區(qū)內(nèi)的巖體也將產(chǎn)生風化。eq\o\ac(○,2)當(巖體中一點至巷道軸線距離，為塑性區(qū)半徑)巖體中的徑向應力、切向應力增加，由于徑向應力的增大，提高了巖體的承載能力，使巖體內(nèi)的應力逐漸向彈性狀態(tài)過渡，巖體內(nèi)的應力處在彈性狀態(tài)，在彈性區(qū)內(nèi)，巖體內(nèi)裂隙數(shù)目和受風化程度相對減少。根據(jù)彈性波傳播速度的影響因素和巷道同時彈塑性分布的二次應力狀態(tài)可知，在塑性區(qū)彈性波速度小于彈性區(qū)內(nèi)的彈性波速度，因此，如使用松動圈測試儀，根據(jù)彈性波波速隨深度變化曲線，確定塑形圈深度在彈性波最大值的深度附近。2.試論述影響單軸抗壓強度的因素有哪些？（13分）答：（1）承壓板對單軸抗壓強度的影響（加墊塊的依據(jù)）（0.5分）試驗機的承壓板（或者墊塊）應盡可能采用與巖石剛度相接近的材料，避免由于剛度的不同而引起變形不協(xié)調(diào)造成應力分布不均勻的現(xiàn)象，減少巖石的端面對強度的影響。（2分）（2）巖石試件的尺寸及形狀對單軸抗壓強度的影響（0.5分）①巖石試件的形狀：目前大多數(shù)國家都采用圓柱形的巖石試件（0.5分）②巖石試件的尺寸：目前采取直徑4.8~5.4cm，且直徑大于最大礦物顆粒直徑的10倍的巖石試件作為其標準尺寸（0.5分）③巖石試件的高徑比：經(jīng)反復研究，當h/d≥（2－3）時強度已趨于穩(wěn)定，因此國際上一般采用高徑比為2:1的試件。（0.5分）加載速度對單軸抗壓強度的影響（0.5分）最合理的試驗方法應該是控制巖石的變形速率，由此無論巖石強度的高低和硬軟，在同一個應力狀態(tài)下進行試驗，才具有真正的可比性。（1分）環(huán)境對巖石單軸抗壓強度的影響（0.5分）①含水率對巖石單軸抗壓強度的影響當巖石在完全烘干狀態(tài)下和飽和狀態(tài)下所求得的單軸抗壓強度有著一定的差別。（1分）可用巖石的軟化系數(shù)表示含水率對巖石單軸抗壓強度的影響。（0.5分）②溫度對巖石單軸抗壓強度的影響（0.5分）巖石力學實驗一般是在室溫條件下進行的。180℃以下不明顯：大于180℃，溫度越高強度越小。除了以上的因數(shù)以外，還有巖石中礦物成分、顆粒尺寸、孔隙率等都將影響巖石的強度。分析推導題1.試求證自重應力場中：（12分）試用庫侖莫爾準則推導單節(jié)理巖體的破壞角范圍。（15分）填空題1.巖石在三向壓縮應力作用下的影響因素，與巖石單軸強度的影響因素不同，明顯帶有壓縮下所特有的特征，巖石三向壓縮強度的影響因素包括：側(cè)向壓力、試件尺寸與加載速率、加載路徑、孔隙壓力。2.不同種類巖石的變形特性的應力-應變曲線大致歸納為以下四種類型：直線形曲線、下凹形曲線、上凹形曲線、S形曲線。3.結(jié)構(gòu)面定量描述的基本參數(shù)包括：產(chǎn)狀、間距、延展性、粗糙度和起伏度、結(jié)構(gòu)面面壁強度、結(jié)構(gòu)面的開度與填充物、結(jié)構(gòu)面的滲透性、結(jié)構(gòu)面的組數(shù)和巖塊的尺寸。4.在進行工程巖體分類時要確定影響巖體工程性質(zhì)的獨立性因素，主要有巖石材料的質(zhì)量、巖體的完整性、地下水和地應力。5.某花崗巖埋深一公里，其上覆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力為，水平應力為。6.在工程中往往要求對既有完整巖石又有結(jié)構(gòu)面的巖體進行力學特性評價。巖石試件將發(fā)生何種破壞主要取決于結(jié)構(gòu)面的外法線與最大主應力的夾角，只有角滿足時，才有可能發(fā)生結(jié)構(gòu)面的破壞，若處在該范圍以外將發(fā)生完整巖石的破壞。7.對于側(cè)壓系數(shù)不等于1的深埋圓形洞室，在二次應力為彈性分布的條件下，當側(cè)壓系數(shù)時拱頂開始出現(xiàn)拉應力；當時，洞壁的應力分布最不利。8.巖石在單軸壓縮應力下的主要破壞形態(tài)有圓錐形破壞和柱狀劈裂破壞兩種。9.巖石在單軸抗壓強度試驗時若承壓板剛度較小，則巖石斷面的應力分布為拋物線形狀。10.做三周試驗時，巖石試件在低壓作用下，其破壞形式主要表現(xiàn)為劈裂破壞。11.摩爾包絡線向應力增大的方向開放。12巖體彈性波波速隨裂隙的增多