工程岩体力学A卷

工程岩体力学A卷
一、判断题（对的打“√”，错的打“×”，每题2分，共10分）
1.岩石试件尺寸越大，试验所获得的岩石强度越高。

（×）
2.无充填物时，表面光滑台阶形结构面抗剪强度要小于粗糙波浪形结构面。

（×）
3.岩体中初始应力就是岩体自重引起的压应力。

（×）
4.人为裂隙产生后，巷道周边的应力集中程度降低。

（√）
5.围岩破坏区的最大部位出现在巷道周边与初始应力场最大应力分量一致的方位上。

（×）
二、多选题（每题3分，共15分）
1.岩体中初始应力主要是由（BD ）组成。

（A）变形应力（B）自重应力
（C）残余应力（D）构造应力
2.处在高应力区的巷道，释放高应力的方法包括（ABC ）。

（A）打钻孔（B）开卸载槽
（C）松动爆破（D）加强支护
3.提高围岩自稳能力的方法主要有（CD）。

（A）选择合理断面形状（B）减小开挖断面尺寸
（C）减少围岩破坏（D）注浆加固
4.下列现场位移测量方法和测试仪器对应正确的有（）。

（A）表面位移测量和收敛计（B）表面位移测量和多点位移计
（C）深孔位移测量和收敛计（D）深孔位移测量和多点位移计
5.影响岩石力学性质指标的实验技术因素主要包括（ABCD）等。

（A）试件形状和尺寸（B）试件加工质量
（C）加载速率松动爆破（D）试件端面与试验机压头接触情况
三、选择题（每题2分，共20分）
1.关于应力波产生的应力场，下列描述正确的是（D）。

（A）应力波引起的应力场是均匀应力场
（B）应力波作用下，巷道周边环向应力是非均匀的，径向应力是
均匀的
（C）应力波入射方向围岩环向应力大，径向应力小
（D）应力波引起的应力场随应力波周期变化
2.关于围岩应力特征，描述正确的是（B ）
（A）按弹性理论计算的结果与实际有差异，因而没有实用价值（B）围岩应力不是一个恒定值，具有随机性
（C）弹性理论计算结果能够反映围岩应力状态，不需要了解真实情况
（D）以上都不对
3.相同条件下，岩石抗压强度、抗剪强度和抗拉强度的大小为（C ）。

（A）抗压强度<抗剪强度<抗拉强度（B）抗压强度>抗拉强度>抗剪强度
（C）抗压强度>抗剪强度>抗拉强度
4.岩石与岩体的关系是（D）。

（A）岩石就是岩体（B）岩体是由岩石和结构面组成的
（C）岩体代表的范围大于岩石（D）岩石是岩体的主要组成部分
5.下面不属于塌方发生前兆的是（D）。

（A）先掉小块，继而落石频繁，工作面支架变形加剧
（B）施工时遇到软弱岩钻孔速度与硬岩比突然加快
（C）钻孔中流出的水变浊、变色
（D）钻孔岩芯饼化现象
6.岩体结构类型的划分取决于（D ）。

（A）结构面的性质（B）结构体型式
（C）结构体和结构面的组合形式（D）三者都应考虑
7.我国工程岩体分级标准中常用的岩体完整性定量指标是（A）
（A）完整性系数（B）岩体结构类型（C）岩体变形性质（D）以上都是
8.下列因素中，使巷道周边应力集中程度降低的是（A）。

（A）不平整周边（B）人为裂隙（C）邻近工程（D）以上都是
9.目前常用的应力测试手段主要是为了了解（B ）
（A）周边应力（B）围岩应力变化（C）初始应力（D）构造应力
10.下列关于围岩稳定性分析叙述正确的是（D ）。

（A）围岩应力和岩石强度本身及影响它们的因素不是确定量
（B）即使某些点处应力达到强度条件，围岩也可能保持稳定
（C）围岩内一点应力达到强度条件不能代表整个围岩失稳
（D）以上都正确
四、名词解释（每题3分，共15分）
1，岩石单轴抗压强度：
是试件在无侧限条件下受轴向力作用破坏时单位面积上所承受的荷载
2，地质灾害：
是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产造成的损失、对环境造成破坏的地质作用或地质现象。

3，岩体长期强度：
是指岩石在长期荷载作用下抵御破坏的强度值,岩石在长期荷载作用下会产生蠕变效应,故而把蠕变强度作为岩石的长期强度。

4，初始应力：
即原岩应力、天然应力，在地质学中通常被称为“地应力”，是岩体处于天然产状条件下所具有的内应力。

5，围岩状态：
岩石工程周围岩体产生的应力、变形和破坏，以及它们所经历的力学过程。

五、简答题（每题5分，共20分）
1.水对岩体强度特征的影响主要表现在那几个方面？
答：
①地下水对软弱夹层作用。

地下水遇到软弱夹层时，使软弱夹层或结构面上的泥质物质发生软化或泥化。

②裂隙静水压力作用。

岩体结构面中充入承压水时，由于浮力作用，结构面上正应力减小，强度降低。

③裂隙水动水压力作用。

地下水沿贯通结构面流动冲刷充填物，或使其泥化产生润滑作用，降低内摩擦角。

2.简述《工程岩体分级标准》的基本方法和步骤。

3.高应力区的岩石工程应怎样维护？
答：合理选择道位置，避开高应力区；(1)降低与释放应力。

采用在围岩中打钻孔、开卸载槽的方法，降低二次应力，使作用于周边的高应力移到岩体深部。

如巷道底板有高应力，可在底板打孔进行松动爆破释放高应力；(2)改变围岩力学性质。

向围岩表面喷水，使岩体软化，岩体中积蓄的能量缓慢释放出来，从而减少因高应力引起的破坏；向岩体中打钻孔，并注入高压水。

一方面产生裂隙释放高应力，另一方面软化岩体，缓解高应力；(3)改进
开采顺序和方法。

合理安排开采顺序，改进岩石工程布置，尽量避免形成孤立矿柱；处在高应力区中的巷道，施工时宜采用两次掘进法；（4）选择合理的断面形状和高宽比。

4. 简述岩爆发生机制及其防治措施。

答：
岩爆发生机制：坚硬岩体且脆性大时，在高应力作用下储存大量弹性应变能，一旦开挖巷道，破坏岩体的平衡，围岩中的应力集中使围岩产生拉－剪破坏，在消耗掉部分弹性应变能之后，剩余能量转化为动能，造成岩石弹射或突然塌崩，这就是岩爆。

防治措施：
（1）注意岩爆前兆：①岩壁出现微破裂，可听到噼啪的声音；②钻孔岩芯饼化现象。

（2）用声发射仪进行检测，确定高应力集中点（爆源）。

（3）控制围岩应力和变形。

I. 减少围岩应力集中
①超前钻孔释放应力；
②向工作面岩壁喷水。

II. 及时进行喷锚支护，支撑围岩，防止破坏发展。

六、计算分析题（共20分）在地下600m 出的石英岩中开挖一
条圆形巷道。

石英岩的单轴抗压强度
50MPa c R =，抗拉强
度3MPa t R =，岩体的完整性系数0.6V K =。

试：
（1）估计初始应力大小；（2）巷道顶板何两帮中点的应力（圆形巷道断面形状系数 3.0A B ==）；
（3）上述两处能否破坏？若破坏属于什么类型？
解：（1）根据联邦德国T.R.斯塔西给出的已知埋深H 估计初始应力的方法。

当1000H <="">
340500
H V V H H σσσ=
=- 将600H =m 带入得
60015 MPa 40
V σ== 6003 1.8500H V σλσ==-= 1.81527 MPa H V σλσ=?=?=（2）根据巷道断面形状常数计算顶板和两帮中点处最大环向应力。

对圆形巷道，3.0A B ==，则
顶板中点最大环向应力1(1)(3 1.81) 4.466 MPa V V V A θσσλσσ=-=?-== 两帮中点最大环向应力 2()(3 1.8) 1.218 MPa V V V B θσσλσσ=-=-==
（3）按准岩体强度估算岩体强度 0.65030MPa m c R KR ==?= 顶板中点处，166 MPa>30MPa m R θσ==，将发生压剪破坏；
两帮中点处无拉应力且218 MPa 30MPa m R θσ=<=，不发生破坏。