矿山岩石力学(前5章)答案

第一章习题答案

1 （1）B 岩体是岩石和结构面组成的，对这2组成部分无主次之分；

（2）D

2 （1）基本研究内容：以地压为核心，从地压显现入手，研究岩体强度、变形，判定稳定性，制定地压控制措施

（2）岩石、岩体的关系：分别叙述岩石、岩体的概念，再说明岩体是由岩石和结构面组成的，复存在一定地质环境（地应力、地温、地下水）中

（3）联系：岩体是由岩石、结构面组成的。区别：岩体中有各种结构面，还赋存在一定地质环境中；岩石是从地质环境中取出的岩块，无贯通结构面，无原岩应力——地应力等（4）有原岩应力，结构面的不连续、不均匀、各向异性和不可确定性，是残余强度（5）P7-9 (6) p6 (7)P10 1.2.3 （8）P10 1.2.2

（9）p14 1.3.4第二自然段（10）p13 1.3.3(1)~(4)

第二章习题答案

1 （1）C （2）C (3)A (4)D （5）B (6)D （7）B （8）C （9）C （10）D （11）B

2 （1）P24 2.2下的第三段几组大括号

（2）p70 4段标题

（3）P40-45 （4）随围压增大，岩石的强度增大，岩石逐渐从脆性变成延性

线弹性体

完全弹性体特例：滞弹性体

非线弹性体

（5）弹性体

非完全弹性体

（6）74-77 作图方法：单轴抗拉、抗压圆作公切线；一组三轴试验值作莫尔圆画包络线；变角剪切试验作莫尔圆的包络线

（7）P18-20 容重与密度、孔隙率、吸水性

（8）广义地说，泊松比取值可以大于等于0.5。0.5时是净水压力状态；大于0.5、小于1是构造应力场的环境，水平应力大于垂直应力；大于1时是温度应力的场所，如受压的冰块冻融，垂直受压，水平受拉的。在矿山岩石力学的狭义环境——重力应力场环境，不存在泊松比大于等于0.5的情况。

（9）巴西圆盘试验是纵向压缩而导致横向受拉，力学原理及公式、图见P33

（10）不一定，可能像巴西圆盘试验+横向拉伸，效果都是显现单向的横向拉伸破坏（11）P49

（12）按图2.74，熟练应用圆与切线等的平面几何去证明

（13）本构关系：表示岩体应力应变关系的数学表达式，有经验模型、微分方程

（14）图2.74，左边圆与横轴的交点——单向抗拉；莫尔库伦曲线与纵轴的交点——纯剪切；右边通过圆点的圆与横轴的交点——单向抗压；右边不通过圆点的圆与横轴的交点——三轴压缩；圆点右边横轴上的任意一点——三向等压；圆点左边横、莫尔库伦曲线与横轴交点的右边横轴上的任意一点——三向等拉；莫尔库伦曲线与横轴交点——三向等拉破坏，其左侧的点都表示三向等拉破坏。所以三向等压不会破坏，因为总在莫尔库伦曲线之下

(15)p50-51

(16)流变方程主要有马克斯威尔体和开尔文体，其他都是他们再和基本原件的串联或并

联

（17）基本原件三种：虎克体、库仑体和牛顿体

（18）岩石强度准则又称破坏判据，表征岩石在极限应力状态（破坏条件）下的应力状态和强度参数之间的关系

（19）库伦准则是正应力-剪应力坐标系中的一条直线；莫尔强度准则是该坐标系下岩石破坏的莫尔圆的包络线，可能是直线，也可能是曲线；即库伦准则是莫尔强度准则的特例。格里菲斯强度准则只适用于玻璃等脆性材料的破坏与否的判定；破坏判据见2.99式。

（20）极端各向异性——各个方向岩石力学弹性性质都不相同

正交各向异性——仅对称面内岩石力学弹性性质都相同

横贯各向同性——某一平面内岩石力学弹性性质都相同，这个面称各向同性面

各向同性——岩石力学弹性性质在各个方向都相同

3（6）直接用莫尔库伦强度准则求强度、破坏面方向的公式

（9）——11年印刷的（11）：莫尔库伦准则求单轴抗压、抗拉的强度公式；格里菲斯强度准则的单向抗压强度值是上述抗拉强度值的8倍。

第三章习题答案

1 （1）A （2）C (3)C (4)A （5）D (6)A （7）C （8）D （9）A （10）D （11）C (12)D (13)D (14)B (15)D (16)B

2 (1)地应力、地下水、地温

（2）岩体结构包括结构面和结构体，结构面是岩体结构划分的分割程度的依据，结构体是决定形态的依据

（3）原生结构面、构造结构面、次生结构面

（4）尺寸效应：随节理尺寸增大，峰值强度时的位移量增大，节理剪切破坏从脆性向延性转化，峰值剪胀角减小；随着节理粗糙度减小，节理的尺寸效应也减小。

（5）平直结构面剪断的节理强度与正应力成正比，即τj＝σtgυj；未剪断的平直节理的强度取决与节理内聚力及内摩擦角的综合力学效应，即τj＝c j+σtgυj。非平直节理，在正应力较小时，节理内摩擦角不起作用，但要产生剪胀角，即τj＝σtg(υj+β)；在正应力较大时，要克服内摩察角，不会产生剪胀角，即τj＝c j+σtgυj。

（6）沿节理面破坏的充分必要条件为：1)υj＜β＜π/2，2)β1≤β≤β2。

（7）有区别。岩石由于不含贯通结构面，在带伺服系统的刚性试验机下加载破坏，一般不会发生自动卸载过程；而岩体内部由于赋存有大量结构面，在试验过程中随结构面的破坏，会不断地产生卸载回滞环，即使在达到峰值强度后岩体在残余强度阶段也会不断产生卸载回滞环，直到岩体最终破坏。

（8）有区别，不相同，垂直层理的弹模大于平行层理时的弹模，垂直层理时的强度取决于岩石的强度，平行层理时的强度取决于裂隙张拉的拉伸强度。

（9）对角剪切、共轭剪切，莫尔库伦强度曲线与莫尔圆也是对称相切的。

（10）节理面的倾角满足1)υj＜β＜π/2，2)β1≤β≤β2时，岩体的强度取决于节理面破坏的强度；当β=υj /2+π/4时，节理面的强度最低，岩体总容易沿节理面破坏；2)β＜β1，且β接近υj或0，即当最大主应力垂直节理面时，岩体的强度取决于岩石的强度；3)β＞β2，且β接近π/2时，即当最大主应力平行节理面时，岩体的强度取决于裂隙张拉的拉伸强度。总之，岩体的强度界于结构面的强度和岩石的强度之间。

(11)多节理就产生了几乎均匀的破坏，所以近乎各向同性，但岩体强度急剧降低。

（12）弹性模量比变形莫量大，前者计算时分母不考虑塑性变形。

(13) 岩体分类便于工程设计时根据岩体的稳定性而合理取值设计参数，经济地考虑施