北京科技大学考研岩石力学答案`
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名词解释
1.岩石饱水系数(kw):指岩石吸水率与饱水率的比值。
2.岩石吸水率:岩石在常温下吸入水的质量与其烘干质量的百分比。3.岩石饱和吸水率:岩石在强制状态(高压或真空、煮沸)下,岩石吸入
水的质量与岩样烘干质量的比值。
4.岩石的天然含水率(W):天然状态下,岩石中水的质量Mw与岩石烘
干质量Mrd的比值。
5.岩石的流变性:岩石的应力—应变关系与时间因素有关的性质,包括蠕
变、松弛和弹性后效。
6.岩石的蠕变:当应力不变时,变形随时间增加而增长的现象。
7.岩石的松弛:当应力不变时,变形随时间增加而减小的现象。
8.弹性后效:加载或卸载时,弹性应变滞后于应力的现象。
9.岩石的各项异性:岩石的全部或部分物理力学性质随方向不同而表现出
差异的现象
10.岩石的粘性:物体受力后变形不能在瞬间完成,且应变速率随应力增
加而增加的性质
11.弹性:物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形,而去除外力(卸载)后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质。
12.塑性:物体在受力后变形,在外力去除(卸载)后变形不能完全恢复的性质。
13.岩石的扩容:岩石在压力作用下,产生非弹性体积变形,当外力增加
到一定程度,随压力增大岩石体积不是减小,而是大幅增
加,且增长速率越来越大,最终导致试件破坏。这种体积
明显扩大的现象称为扩容。
14.岩石的长期强度:在岩石承受荷载低于其瞬时强度的情况下,如持续
作用较长时间,由于流变作用岩石也可能发生破坏,
因此岩石的强度是随外载作用时间的延长而降低。
通常把作用时间趋于无穷大的强度(最低值)称
为岩石的长期强度。
15.岩石的质量系数(RQD):钻探时长度在10cm(含10cm)以上的岩芯
累积长度占钻孔总长的百分比。
16.岩石的抗冻系数(cf):经冻融实验后,岩样抗压强度的下降值与冻融
前的抗压强度的比值
17.岩石的裂隙度(K):指沿取样线方向单位长度上的节理数量。18.岩石的软化系数():饱水岩样的抗压强度与自然风干岩样的抗压强
度之比。
19.岩石的泊松比():岩石的横向应变与纵向应变的比值称为泊松
比
20.龟裂系数(完整性系数):弹性纵波在岩体中的传播速度与在岩石中的
传播速度之比的平方。
21.等应力轴比:使巷道周边应力的均匀分布时的椭圆长短轴之比。22.零应力轴比:巷道设计时,不出现拉应力的椭圆长短轴之比。23.地应力:存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。(原岩应力)24.次生应力:岩体开挖扰动后,应力重新分布而产生的地压。
25.变形地压:由于岩体变形,应力重新分布而产生的地压。
26.膨胀地压:粘性吸水矿物吸水后产生膨胀而对支架产生的力。27.边坡崩塌:边坡表层岩体突然脱离母体,迅速下落且堆积子坡脚下,伴随岩石的翻滚和破碎。
28.边坡稳定系数(F):沿最危险破坏面作用的最大抗滑力(或力矩)与
下滑力(或力矩)的比值。
即F=抗滑力/下滑力
29.岩石的边坡倾倒:有一组倾角很陡的结构面,将岩体切割成许多相互
平行的块体,而临近坡面的陡立块体缓慢地向坡外弯
曲和倒塌。
30.岩爆:岩石破坏后尚剩余一部分能量,这部分能量突然释放就会产生v 岩爆(冲击地压)
问答题
1.单轴压缩条件下岩石的全应力—应变曲线可将岩石的变形分成哪四个阶
段?各阶段的特征是什么?
答:可分成孔隙裂隙压密阶段(OA段)
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弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段(AC段)
非稳定破裂发展阶段或称累进性破裂阶段(CD段)
破坏后阶段(D点以后段)
OA段:试件中原有张开性结构面或微裂隙逐渐闭合,岩石被压密,形成早期的非线性变形,应力—应变曲线呈上凹型。此阶段试件
横向膨胀变小,试件体积随荷载增大而减小;
AC 段:该阶段的应力—应变曲线成近似直线型。其中AB段为弹性变形阶段,BC段为微破裂稳定发展阶段;
CD 段:C点为屈服点,试件由体积压缩转为扩容,轴向应变和体积应变速率迅速增大;
D点后:岩块变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑移。试件承载力随变形增大迅速下降,但不为零。
2.套孔应力解除法测量地应力的具体步骤是什么?
答:第一步:从岩体表面向岩体打大孔,直至需要测量岩体应力部位。
大孔直径为下一步小孔直径的3倍以上;
第二步:从大孔底打同心小孔,深度为孔径10倍左右,冲洗干净;
第三步:用一套专用装置将测量探头安装(固定或胶结)到小孔
中央位置;
第四步:用薄壁钻头延伸大孔,使小孔周围岩芯实现应力解除;
第五步:将岩芯与探头一并取回,进行围压率测定和温度标定试验;
第六步:数据修正和处理,计算地应力值。
3.轴对称圆形断面隧道的塑性区半径与哪些因素有关?有何关系?
答:
4.莫尔强度理论的要点是什么?其理论优缺点是什么?
答:理论要点:
1.岩石的剪切破坏由剪应力引起,但不是发生在最大剪应力作用面;
2.剪切强度取决于剪切面上的正应力和岩石的性质,是剪切面上正应
力的函数;
3.剪切强度与剪切面上正应力的函数形式有多种:直线型、双曲线型、
二次抛物线型等,是一系列极限莫尔圆的包络线,它由试验拟合获得;
4.剪切面强度是关于应力轴对称的曲线,破坏面成对成簇的出现;
5.莫尔圆的强度曲线相切或相割研究点破坏,否则不破坏;
6.不考虑的影响。
优点:
1.适用于塑性岩石,也适用于脆性岩石的剪切破坏;
2.较好解释了岩石抗拉强度远远低于抗压强度的特性;
3.解释了三向等拉时破坏,三向等压时不破坏;
4.简单、方便,同时考虑拉、压、剪,可判断破坏方向。
缺点:
1.忽视了的作用误差+10%;
2.没有考虑结构面的影响;
3.不适用于拉断破坏;
4.不适用于膨胀、蠕变破坏。
5.在地下工程设计和施工中如何合理利用和充分发挥岩体强度?
答: 1.把工程设计在岩石条件好的岩体中;
2.避免岩石强度的损坏,如采用光面爆破等措施;
3.充分发挥围岩的承载能力,让围岩在脱落点以前充分释放弹
性能,从而有利于降低支护强度;
4.加固岩体。如采用喷、锚、网技术对围岩进行支护。
6.滑坡整治措施是什么?
答:1.“避”避开滑坡的影响,将构筑物建筑在滑坡或滑坡群以外
的地方;
2.“排”排水导流,采用多种形式的截水沟、排水沟、急流槽
来拦截和排引地表水,排除和疏干其中已有的水,增
加边坡的稳定性;
3.“挡”修建各种多级挡墙,阻挡滑坡体的滑动;
4.“减”减重地压,把滑坡体上部主滑和牵引地段的土石方挖
去,填在滑坡体下部的抗滑地段,反压阻滑,改善边
坡,减小下滑力,增加抗滑力;
5.“固”利用物理化学加固,以土层固化改变滑动带的土石性
质,提高它的强度;
6.“植”植树造林,稳定滑坡。