岩体力学模拟试卷

一、名词解释（每词2分，共20分）1、结构面2、蠕变3、饱和吸水率4、强度判据5、围岩6、剪切刚度7、天然应力8、RQD值9、围岩抗力系数10、岩石软化性二、填空（每空1分，共30分）1、结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。

2、表征岩石抗剪强度的基本指标是（）和（）。

3、垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。

4、有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最大主应力σ1的方向为（）；假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角Φ为（）。

5、测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。

6、RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。

7、从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。

8、天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。

9、岩体天然应力的测量方法主要有（）、（）和（）。

10、按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。

三、问答（共30分）1、试述地下洞室弹性围岩重分布应力的基本特点。

（10分）2、试述粗糙起伏无充填结构面的剪切强度特征（要求图加简要文字说明）。

（10分）3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。

（10分）四、计算（共30分）1、某岩块的剪切强度参数为：C=50MPa，Φ=600，设岩石强度服从莫尔直线型强度理论。

如用该岩石试件做三轴试验,当围压σ3和轴压σ1分别加到50MPa和700MPa后，保持轴压不变，逐渐卸除围压σ3，问围压卸到多少时，岩石试件破坏？（15分）2、在某岩体中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩的剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3，设岩体天然应力比值系数λ=1，试评价该洞室开挖后的稳定性。

一、名词解释（每词2分，共20分）1、岩体2、单轴抗压强度3、吸水率4、强度判据5、围岩6、剪切刚度7、重分布应力8、RQD值9、围岩抗力系数10、变形模量二、填空（每空1分，共30分）1．按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。

2．结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面的形态通常考虑结构面侧壁的（）和（）两个方面。

3．表征岩石变形性质的基本指标是（）和（）。

4．垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。

5．有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最大主应力的方向为（），假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角为（）。

6．测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。

7．RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。

8．从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。

9．天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。

10．结构面按地质成因可分为（）、（）和（）。

三、问答（共32分）1、试述岩石边坡应力分布特征。

（8分）2、试述粗糙起伏规则锯齿状无充填结构面的剪切强度特征（图示、列出公式、并用文字加以简单说明）。

（8分）3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。

（8分）4、列出岩石破坏判据（不少于3种）的名称及其适用条件。

（8分）四、计算（共18分）1、某岩体，天然应力比值系数λ=1，按自重应力考虑，在其中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3。

（10分）（1）计算400m深处的铅直应力和水平天然应力的大小；（2）计算洞壁上的重分布应力大小；（3）评价该洞室开挖后围岩的稳定性。

练习题三答案（无题）一、名词解释1、围岩：地下洞室开挖后洞周应力变化范围内的岩体。

2、围岩抗力系数：是表征围岩抵抗衬砌向围岩方向变形能力的指标，定义为使洞壁围岩产生一个单位径向变形所需要的内水压力。

3、稳定性系数：指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动力的比值。

4、 卸荷回弹：成坡前边坡岩体在天然应力作用下早已固结，在成坡过程中，由于荷重不断减少，边坡岩体在减荷方向（临空面）必然产生伸长变形，即卸荷回弹。

5、 地基承载力：地基承受荷载能力叫做地基承载力。

二、填空题1、 形变围岩压力，松动围岩压力，冲击围岩压力2、岩体力学属性，天然应力场，洞室断面形状3、岩体质量增大，抗剪强度降低，动静水压力产生4、剪切破坏，张拉破坏5、平面滑动，楔形体滑动，圆弧形滑动，倾倒破坏6、 极限承载力，容许承载力7、 接触面滑动，岩体内滑动，混合型滑动三、简答题1、围岩应力是作用在支护衬砌上的围岩变形挤压力或坍塌岩体重力。

围岩抗力是围岩对衬砌的反力。

围岩应力是重分布应力作用下围岩变形引起的，围岩抗力是由于洞内压力使得衬砌向围岩方向发生位移时，衬砌受到围岩抵抗产生的。

2、边坡内的应力分布有如下特征：(1)无论在什么样的天然应力场下，边坡面附近的主应力迹线均明显偏转，表现为最大主应力与坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡体内逐渐恢复初始应力状态。

(2)由于应力的重分布，在坡面附近产生应力集中带，不同部位其应力状态是不同的。

在坡脚附近，平行坡面的切向应力显著升高，而垂直坡面的径向应力显著降低，由于应力差大，于是就形成了最大剪应力增高带，最易发生剪切破坏。

在坡肩附近，在一定条件下坡面径向应力和坡顶切向应力可转化为拉应力，形成一拉应力带。

边坡愈陡，则此带范围愈大，因此，坡肩附近最易拉裂破坏。

(3)在坡面上各处的径向应力为零，因此坡面岩体仅处于双向应力状态，向坡内逐渐转为三向应力状态。

(4)由于主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线也发生变化，由原来的直线变为凹向坡面的弧线。

四、计算题 1、解：所以开挖后稳定cc h v MPaCtg MParRMPagh σσϕσσσσρσσσθθ<=+︒===+==⨯⨯⨯====6.38)245(2272)1(5.131000500107.20022002、解:)]sin()[sin(cos sin 2j jj cr g C H φββαρφα--=代入数据得该边坡的极限坡高：H cr =20.24m五、论述题影响岩体边坡变形破坏的因素主要有：岩性、岩体结构、水的作用、风化作用、地震、天然应力、地形地貌及人为因素等。

(1)岩性。

这是决定岩体边坡稳定性的物质基础。

一般来说，构成边坡的岩体越坚硬，又不存在产生块体滑移的几何边界条件时，边坡不易破坏，反之则容易破坏而稳定性差。

(2)岩体结构。

岩体结构及结构面的发育特征是岩体边坡破坏的控制因素。

首先，岩体结构控制边坡的破坏形式及其稳定程度，如坚硬块状岩体，不仅稳定性好，而且其破坏形式往往是沿某些特定的结构面产生的块体滑移，又如散体状结构岩体(如剧风化和强烈破碎岩体)往往产生圆弧形破坏，且其边坡稳定性往往较差等等。

其次，结构面的发育程度及其组合关系往往是边坡块体滑移破坏的几何边界条件，如前述的平面滑动及楔形体滑动都是被结构面切割的岩块沿某个或某几个结构面产生滑动的形式。

(3)水的作用。

水的渗入使岩土的质量增大，进而使滑动面的滑动力增大；其次，在水的作用下岩土被软化而抗剪强度降低；另外，地下水的渗流对岩体产生动水压力和静水压力，这些都对岩体边坡的稳定性产生不利影响。

(4)风化作用。

风化作用使岩体内裂隙增多、扩大，透水性增强，抗剪强度降低。

(5)地形地貌。

边坡的坡形、坡高及坡度直接影响边坡内的应力分布特征，进而影响边坡的变形破坏形式及边坡的稳定性。

(6)地震。

因地震波的传播而产生的地震惯性力直接作用于边坡岩体，加速边坡破坏。

(7)天然应力。

边坡岩体中的天然应力特别是水平天然应力的大小，直接影响边坡拉应力及剪应力的分布范围与大小。

在水平天然应力大的地区开挖边坡时，由于拉应力及剪应力的作用，常直接引起边坡变形破坏。

(8)人为因素。

边坡的不合理设计、爆破、开挖或加载，大量生产生活用水的渗入等都能造成边坡变形破坏，甚至整体失稳。

一、名词解释1、强度判据：岩石中任一点的应力、应变增长到某一极限时，该点就要发生破坏，用以表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系，称为强度准则或称破坏判据、强度判据。

8、结构面法向刚度：其定义为在法向应力作用下，结构面产生单位法向变形所需的应力。

9、岩体强度：是指岩体抵抗外力破坏的能力。

4、天然应力：天然应力是人类工程活动之前存在的岩体中的应力。

5、重分布应力：重分布应力是工程活动改变后的岩体中的应力。

二、填空题1、劈裂试验方法，点荷载试验2、岩块强度，RQD值，节理间距，节理条件，地下水3、剪切破坏，张拉破坏4、静力法，动力法5、单轴抗压强度，三轴压缩强度6、水平应力场，非水平应力场7、天然水平应力，铅直应力8、水压致裂法，扁千斤顶法，钻孔套心应力解除法三、简答题1、库仑-纳维尔判据适用于坚硬、较坚硬的脆性岩石产生剪切破坏的情况。

莫尔判据既适用于塑性岩石也适用于脆性岩石的剪切破坏。

格里菲斯判据适用于脆性岩石的拉张破坏情况。

八面体强度判据适用于以延性破坏为主的岩石。

（至少介绍以上三个判据） 2、天然应力分布特点铅直天然应力：绝大部分地区的铅直天然应力大致等于按平均密度计算出来上覆岩体的自重。

水平天然应力：1.岩体中水平天然应力以压应力为主，岩体中天然应力常以水平应力为主，即σh> σv ，特别是 σhmax> σv ,据统计资料： σh/σv ≈0.8-3.0 ，说明岩体中水平天然应力主要受地区现代构造应力场的控制;2.水平应力具有强烈的方向性和各向异性，即σh1≠ σh2 ，我国华北σhmin/ σhmax ≈0.2-0.8，华南σhmin/ σhmax ≈0.3-0.75 。

原 因a.岩体各向异性;b.构造运动的方向性;3. 水平天然应力以压应力为主，仅在一些裂谷区、地堑区出现拉应力，且是以一向压，一向拉多见。

另外在地表卸荷带影响区，也可能出现水平应力为拉应力的现象。

4.在单薄山体、谷坡附近以及未受构造变动的岩体中，天然水平应力均小于铅直应力，在很薄的山体中，甚至可出现水平应力为零的极端情况。

四、计算题解：由C tg +=ϕστ可得:⎩⎨⎧+=+=Ctg Ctg ϕϕ102252.19 解得：C ＝16.4MPa ϕtg ＝0.56 （30度） φφσφφσsin 1sin 12sin 1sin 131-++-+=Cm ＝72 MPa 五、论述题规则锯齿结构面可概化为图1的理想模型。