岩石力学复习题及参考答案

中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案

岩石力学(专科)

一、名词解释：

1.岩体

2.围岩

3.稳定蠕变

4.柔性支护

5.塑性破坏

6.稳定蠕变

7.剪胀8.长期强度

9.脆性破坏10.端部效应

11.构造应力12.松脱地压

13.非稳定蠕变14.结构面充填度

15.变形地压16.延性

17.蠕变18.岩体结构

19.真三轴试验20.扩容

21.剪胀率

二、问答题：

1.解释锚杆支护的挤压加固作用，并指出其适用条件。

2.说明不连续面的起伏对不连续面抗剪强度的作用，写出无充填规则齿状不连续面的抗剪强度表达式。

3.解释锚杆支护的组合作用，并指出其适用条件。

4.什么是常规三轴压缩试验？试指出在常规三轴试验中，随围压增大，岩石的抗压强度和变形特征。

5.解释断层和水对露天矿边坡稳定性的作用。

6.说明岩石单轴压缩试验中产生端面效应的原因，如何消除端部效应对试验结果的影响？

7.岩石有哪些基本破坏方式？莫尔-库论理论和格里菲斯理论分别适用于哪种破坏方式？

8.对岩石进行三轴压缩试验，试问在不同的围压条件下，岩石的变形性质、弹性模量和强度可能发生的变化是什么？

9.简述采用喷射混凝土对巷道进行支护的力学作用。

10.如何根据岩石的单轴压缩试验曲线确定岩石的三种弹模？岩石的三种弹模分别反映岩石的什么特征?

11.岩石在普通试验机上进行单轴压缩试验，试问有哪几种典型的应力应变曲线形式（要求画出相应的曲线）？

三、判断题：

1.图1所示为被一组节理切割的岩体所处的受力状态（应力圆）以及组成岩体的岩石的强度曲线（a ）和节理强度曲线（b ），图中节理面法线与最大主应力之间的夹角为α。试判别图中表示的分析结果是否正确。 [ ]

a.岩体沿节理剪切破坏( )

b. 岩体沿节理剪切破坏( )

图1

2.设计一条水平坑道断面如图2所示，其长轴与原岩应力分量p 平行，短轴与原岩应力分量q 平行。已知1/>q p 。这样的坑道断面布置将使围岩处于较好的应力状态或是不好的应力状态。 [ ]

p

图2

3.岩石的基本破坏方式有()和()；莫尔理论适用于()，格里菲斯理论适用于()。[ ]

A.松散破坏

B.压缩破坏

C.剪切破坏

D.压扭性破坏

E.错动张拉破坏

F.拉伸破坏

G.曲屈破坏。

4.从全球范围来看，一般情况下，原岩应力的水平应力与垂直应力之比随岩层埋藏深度增大而（（1）），达到某个深度后趋于相等，说明浅部原岩应力以（（2））为主。[ ]

（1）：A.增大B.减小C.不变；

（2）：A.地下水压力B.自重应力C.构造应力D.热核辐射。

5.挪威土工所巴顿（Barton ）的Q 法中，等式右边第一项可以表征()，第二项表征()，第三项表征()。[ ]

A.岩体抗剪强度

B.结构面抗剪强度

C.岩体抗拉强度

D.有效应力

E.结构面与隧道空间关系

F.结构体尺寸大小

G.岩体的完整性H.结构面形态特征和蚀变程度。

6.按照莫尔-库仑强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为 [ ]

A.045

B.2450φ

+ C.2450φ

- D.2600φ

-；

7.岩体中存在一组结构面，其岩石强度曲线、结构面强度曲线和岩体受力状态关系如图3所示，其破坏形式为 [ ]

A.

穿切不连续面破坏B.沿不连续面破坏

C.拉伸破坏D 倾倒破坏。

图3

8.莫尔强度理论与格里菲斯强度理论的根本区别是前者假设岩石破坏是由()引起的，而后者则认为岩石破坏是由()引起的。[ ]

A.岩石颗粒骨架破裂

B.拉伸破坏

C.岩石致密完整

D.剪切破坏

E.岩石中存在明显节理。

四、分析题：

1.两个处于同一水平且相互平行的直径为d 的隧道，假设其围岩处于弹性状态，请问：二者之间的距离应大于多少才可认为它们互不影响？如果两隧道中心相距

2.5d ，试分析（可定性）说明两隧道之间岩体的受力状态。

2.绘制围岩产生塑性变形破坏状态下巷道围岩内的应力分布示意图，根据应力分布图作围岩划区，并在图上标注名称。

3.结合大理岩单轴压缩应力应变曲线，分析压密、弹性和塑性变形阶段，并在曲线上标示出初始弹模量、弹性模量和变形模量的测定方法。

4.在进行水平巷道设计时，需要进行巷道走向和巷道断面布置等设计。某地质区域的原岩应力为：

1σ和3σ均为水平方向，其方位分别为南北方向和东西方向，2σ沿铅垂方向，试从有利于水平巷道围岩稳定角度考虑，合理选取巷道走向和巷道断面形状及其布置。

5.试结合围岩与支架的共同作用原理图，分析围岩支护原理。

6.阐述合理的支护刚度和支护时间是巷道围岩安全经济的重要保障。

7.对软弱破碎岩体中的巷道围岩，如采用锚杆支护，试解释锚杆支护的力学作用，选取锚杆的长度和布置网度的原则是什么？

8.为什么在一个原岩应力不是静水压力状态的岩层中，从围岩稳定性来看，圆形坑洞并不是理想形状的坑洞？什么形状并满足什么条件才是理想的坑洞？

五、计算题：

1.对砂岩试件进行单轴压缩试验，测得其单轴抗压强度σc =75MPa ；三轴压缩试验表明其强度曲线为直线，

符合莫尔-库论理论，其倾斜角为450。试确定承受σ3=10MPa 的围压时，试件达到峰值强度时的轴向应

力。

2.在某矿区的巷道埋深650m ，其上覆岩层从上到下为①：泥灰岩，重度25kN/m 3，埋深0~150m ；②大理

岩，重度27kN/m 3，埋深150~450m ；③闪长岩，重度28kN/m 3，埋深450m 以下。已知闪长岩为均质、各

向同性的线弹性体，其泊松比0.27。试求巷道所在深度岩层内的地应力（原岩应力）。

3.将岩样加工成直径50 mm 、高100 mm 的试样，然后进行单轴压缩试验，当载荷达到500 kN 时，试件破

坏，测得破裂面与试件轴线夹角为300。假设岩石符合莫尔-库仑理论，试确定岩石的单轴抗压强度、

内摩擦角、粘结力和单轴抗拉强度；如用该岩石进行三轴压缩试验，试计算围岩为10 MPa 时，轴压达到多大时岩石发生破坏？

4.在地下1200m 深处的各向同性岩层中开挖半径为2.5m 的水平圆形巷道，已知该巷道上覆岩层的平均密

度为 2.9×103kg/m 3，巷道所在深度区域岩层的泊松比为0.32，原岩应力为自重应力，岩体的粘结力

10MPa ，内摩擦角为450。试评价巷道围岩的稳定性；如围岩发生拉伸破坏，指出拉伸区位置；如围岩

发生剪切破坏，指出剪切体的位置。

5.设有一圆形竖井，半径为3m ，穿过岩层的平均容重为27kN/m3，岩层内无构造应力。计算1）距地表500m 深度、距井筒中心5m 处的三维应力，已知该深度岩层的泊松比为0.3，岩层完整、均匀、各向同

性；2）假设无支护，试验算距地表500m 深度井筒围岩的稳定性，已知该深度岩层的内摩擦角为450、

粘结力为20MPa 。