北科大考研初试《岩石力学》问答题

北京科技大学硕士学位研究生入学考试

《岩石力学》问答题

1.什么是全应力-应变曲线？各个阶段的特征是什么？画图说明。

全应力-应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与力学性质的变化规律。

分为四个阶段

（1）孔隙裂隙压密阶段：在此阶段时间横向膨胀较小，试件体积随荷载增大而减小；

（2）弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段：该阶段的应力-应变曲线成近似直线型；

（3）非稳定破裂发展阶段：进入本阶段后，微破裂的发展出现了质的变化，破裂不断发展，直至试件完全破坏，试件由体积压缩转为扩容，轴向应变和体积应变

速率增大。

（4）破裂后阶段：裂隙快速发展，交叉且相互联合，形成宏观断面。此后，岩块变形主要表现为沿宏观裂面的块体滑移。试件承载力随变形增大迅速下降，但不

降到零。

2.为什么普通材料试验机得不出全应力-应变曲线？全应力应变曲线有什么用

途？

由于材料试验机的刚度小，在试件压缩时，其支柱上存在很大的变形和变形能，在试件快要破坏时，该变形能突然释放，加速试件破坏，从而得不出极限压力后的应力-应变关系曲线。

全应力-应变曲线的用途：

（1）揭示试件破裂后仍有一定承载力

（2）预测蠕变的破坏

（3）预测岩爆

（4）预测循环加载下的岩石破坏

3. 蠕变有哪两种类型？典型蠕变曲线分哪三个阶段？画图说明。

（1） 稳定蠕变：蠕变变形的速率随时间增长而减小，最后变形趋于一个稳定的极限。

（2） 不稳定蠕变：蠕变不能稳定于某一极限值，而是无限增长直到破坏。

第一蠕变阶段：如曲线中ab 段，应变速率随时间增加而减小，故又称减速蠕变阶段。

第二蠕变阶段：如曲线中bc 段，应变速率保持不变，故又称为等速蠕变阶段。 第三蠕变阶段：如曲线中cd 段，应变速率迅速增加直到岩石破坏，故又称为加速蠕变阶段。

4. 简述维护岩石地下工程稳定的基本原则(新奥法)。

（1） 合理利用和充分发挥岩体强度

A ． 避免岩石强度的损坏

B ． 充分发挥岩体的承载能力

C ． 加固岩体

（2） 改善围岩的应力条件

A. 选择合理的隧道断面形状和尺寸

B. 选择合理的位置和方向

C. 采用卸压方法

（3） 合理支护

（4） 强调检测和信息反馈

（5） 注重涌水处理：堵水、输水。

5. 围岩-支护作用的共同原理是什么？它对围岩支护有什么指导意义？

A ． 围岩周边位移和支护反力成反变关系；

B ． 支架的支护力与支架变形成正变关系；

C ． 围岩特性曲线与支架特性曲线的交点是围岩与支架的工作点，构成共同作用关系，二者共同承载；

D ． 在一定变形范围内，围岩变形越大所需支护力越小。

指导意义：

上述分析反映了围岩稳定与支护相互作用的某些基本原理，为确定支护的内应力及其变形位移和选定支护结构、尺寸提供了基本思路。

岩石的典型蠕变曲线

a

6.简述弹塑性岩石在反复加载与卸载条件下的变形特征。

（一）如果每次施加的最大荷载与第一次施加的最大荷载一样

A．每次加、卸载都形成一个塑性滞回环。这些塑性滞回环随着加、卸载的次数增加而愈来愈狭窄，并且彼此愈来愈近，岩石愈来愈接近弹性变形，一直到

某此循环没有塑性变形为止；

B．当循环应力峰值小于某一数值时，循环次数及时很多，也不会导致试件的破坏；

C．而超过这一数值岩石将在某此循环中发生破坏（疲劳破坏），这一数值称为临界应力。

（二）如果每次施加的最大荷载比前一次循环的最大荷载大

A．随着循环次数的增加，塑性滞回环的面积也有所扩大，卸载曲线的斜率也逐次略有增加；

B．每次卸载后再加载，在荷载超过上一次循环的最大荷载以后，变形曲线仍沿着原来的单调加载曲线上升，好像不曾收到反复加载的影响似的，这种现象

称为岩石的变形记忆。

7. 地应力的成因有哪些？浅部地壳中地应力分布基本规律是什么？ 成因：地应力的形成主要与地球的各种动力运动过程有关，其中包括：板块边界受压、地幔热对流、地球内应力，地心引力、地球旋转、岩浆倾入和地壳非均匀扩容等。 基本规律：

（1） 地应力是一个相对稳定的应力场，它是时间和空间的函数；

（2） 实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量；

（3） 水平应力普遍大于垂直应力；

（4） 平均水平应力与垂直应力的比值随深度的增加而减小；

（5） 最大水平应力与最小水平应力也随深度呈线形增长关系；

（6） 最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。

8. 岩石边坡稳定性分析的极限平衡分析方法有哪三个前提，它的分析计算步骤是什么？

前提：

（1） 滑动面上实际岩土提供的抗剪强度s 与作用在滑面上的垂直应力存在如下关系

（2） 稳定性系数F （安全系数）的定义为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⁄

（3） 二维（平面）极限分析的基本单元是单位宽度的分块滑体。

计算步骤：

（1） 在断面上绘制滑面形状；

（2） 推定滑坡后裂缝及塌陷带的深度，计算或确定其产生的影响；

（3） 对滑坡的滑体进行分块。

（4） 计算滑动面上的空隙水压力；

（5） 采用合适的计算方法，计算稳定系数。

9. 岩体地质力学分类（CSIR 分类）与巴顿岩体质量分类（Q ）分别考虑岩体的哪些因素？

岩体地质力学分类是由岩体强度、RQD 值、节理间距、单位长度的节理条数及地下水5种指标分别计分，然后累加各项指标的计分，得出该岩体的总分来评价该岩体的质量。 巴顿岩体质量（Q ）分类

Q =RQD J n J r J a J w SRF

考虑因素：RQD ——岩石质量标准；J n ——节理组数；J r ——节理粗糙系数；J a ——节理蚀变系数；J w ——节理水折减系数；SRF ——应力折减系数。