矿山岩体力学A

《矿山岩体力学》考试题（120分钟）（A卷）

班级姓名学号成绩_____ _______

题号一二三四五总分得分

一、名词解释（每小题4分，共5题，共20分）

1、圣维南原理

2、延性破坏

3、蠕变

4、围岩应力

5、地应力的间接测量法

二、填空题（每小题2分，共10题，共20分）

1、____________、___________、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。

2、已知岩石的孔隙率为5%，则其孔隙比为_________________。

3、岩石在不同的应力作用下，其极限强度的大小满足抗剪强度_____抗拉强度。

4、岩石形成各向异性的原因是岩石物质成分、结构具有_____________，节理、结构面、层面具有_____________。

5、岩石蠕变的类型分为____________________和_________________两种。

6、马克斯维尔（M）体描述具有瞬时弹性变形、等速蠕变和松弛性质的不稳定蠕变，其结构组成为_____________。

7、塑性区围岩具有__________位移，位移仅与_____________有关，与_____________无关。

8、目前维护井下巷道围岩稳定，主要从两个方面入手_______________、_______________。

9、从支护原理上分析，普通支护为___________支护，锚喷支护为_____________支护。

10、锚杆支护设计时一般先确定____________力，然后确定__________力，再确定锚杆杆径。

三、判断题（每小题1分，共10题，共10分）

1、结构面组数越多，岩体强度越接近于结构面强度。（）

2、岩石三向抗压强度不是一个固定值，将随围压变化而改变。（）

3、流变模型元件并联组合时，各元件满足应力相等，应变相加关系。（）

4、在未受开采影响的原岩体内存在着原岩应力，其方向与水平方向垂直。（）

5、岩石抗压强度值的离散系数越大，说明岩石抗压强度平均值的可信度越高。（）

6、根据服务年限要求，矿井运输大巷应按照等应力轴比设计其断面尺寸。（）

7、岩石蠕变与岩石类别有关，与应力大小有关。（）

8、有粘聚力的固结岩体体，由地表开始侧压力与深度成线性增长。（）

9、椭圆断面巷道，其长轴方向与最大主应力方向一致时，周边受力条件最差。（）

10、在力学处理上，弱面不仅能承受压缩及剪切作用，还能承受拉伸作用。( )

四、简答题（每小题9分，共2题，共18分）

1、作岩石应力—应变全过程曲线示意图，并简述各个阶段特点？

2、简述具有单结构面的岩体强度如何确定？

五、计算题（每小题16分，共2题，共32分）

1、将某一岩石试件进行单轴压缩实验，其压应力达到28MPa 时发生破坏，破坏面与水平面的夹角为60°，设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，

（1）试求该岩石的内摩擦角φ和粘聚力C ，写出摩尔-库仑方程式？

（2）画出此受力状态时的摩尔-库仑破坏准则示意图。

2、在地下400m 深处，掘进一个圆形巷道，断面半径为5m ，覆盖岩层的容重3

/25m kN =γ，侧压力系数为1，试求：

（1）求离巷道壁面2m 处围岩的径向应力ρσ和环向应力θσ大小？

（2）绘出巷道顶板中线和侧壁中线处的r -ρσ和r -θσ曲线图。

《矿山岩体力学》考试题（A 卷）答案

一、名词解释

1. 圣维南原理：如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力（主矢量相同，对于同一点的主矩也相同），那么，近处的应力分布将有显著的改变，但远处所受的影响可以不计。

2 延性破坏：岩石破坏之前的变形很大，且没有明显的破坏载荷，表现出显著的塑性变形、流动或挤出，这种破坏称为延性破坏。

3. 蠕变：固体材料在不变载荷的长期作用下，其变形随时间的增长而缓慢增加的现象。

4. 围岩应力：在岩体内开挖地下硐室，围岩将在径向、环向分别发生引张及压缩变形，使得原来的径向压应力降低，而环向压应力升高，通常，将这种应力重分布所波及的岩石称之为围岩，重分布后的应力状态叫围岩应力。

5. 地应力的间接测量法：借助某些传感元件或某些媒介，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化，如岩体中的变形或应变，岩体的密度、渗透性、吸水性、电磁、电阻、电容的变化，弹性波传播速度的变化等，然后由测得的间接物理量的变化，通过已知的公式计算出岩体中的应力值。

二、填空题

1、矿物； 结构

2、0.053

3、> （大于）

4、方向性；方向性

5、稳定蠕变；不稳定蠕变

6、M = H —N （或元件图）

7、弹塑性； 应力偏量； 静水压力

8、增强围岩强度； 降低围岩应力。

9、被动； 主动

10、锚固； 拉断

三、判断题

1.∨

2.∨

3.×

4.×

5.×

6. ×

7.∨

8.×

9.× 10.×

四、简答题

1、 作岩石应力—应变全过程曲线示意图，并简述各个阶段特点？

四个区段：①在OA 区段内，该曲线稍微向上弯曲；②在AB 区段内，很接近于直线；③BC 区段内，曲线向下弯曲，直至C 点的最大值；④下降段CD 。第一区段属于压密阶段，这是由于细微裂隙受压闭合造成的；第二区段AB 相应于弹性工作阶段，应力与应变关系曲线为直线；第三阶段BC 为材料的塑性性状阶段，主要是由于平行于荷载轴的方向内开始强烈地形成新的细微裂隙，B 点是岩石从弹性转变为塑性的转折点，也就是所谓屈服点，相应于该点的应力0σ称为屈服应力；最后区段CD 为材料的破坏阶段，C 点的纵坐标就是单轴抗压强度c R 。

2、简述具有单结构面的岩体强度如何确定？

可根据莫尔强度包络线和应力莫尔圆的关系进行判断，设图中w w c φστtan ⋅+=为节理面的强度包络线；00tan φστ⋅+=c 为岩石(岩块)的强度包络线；根据试件受力状态(31,σσ)可给出应力莫尔圆。应力莫尔圆的某一点代表试件上某一方向的一个截面上的受力状态。

首先，根据莫尔强度理论，若应力莫尔圆上的点落在结构面强度包络线之下，则试件不会沿此截面破坏。另外，当结构面与1σ的夹角β满足ββ222<或122ββ<时，试件也不会沿结构面破坏。但若应力莫尔圆已和岩