巖體力學習題集%2C答案

1、4所謂洞室圍巖一般是指洞室周圍（）倍半徑范圍內(nèi)的巖體。 巖體力學習題集 一、名詞解釋 1、巖體 2、彈性 3、脆性 4、三軸抗壓強度 5、抗壓強度 6、抗拉強度 7、抗剪強度 8、 莫爾強度理論 9、強度判據(jù) 10、 穩(wěn)定性系數(shù) 11、蠕變 12、殘余強度 13、天然應(yīng)力 14、 剪切剛度 15、強度理論 16、 剪切剛度 17、八面體強度理論 18、極限強度 19、蠕變 20、孔隙比 21、法向剛度 22、圍巖應(yīng)力 23、軟化系數(shù) 24、變形模量 25、幾何邊界條件 26、長期強度 27、主應(yīng)力 29、主平面 30、結(jié)構(gòu)面 31、滑坡 32、塑性 33、圍巖抗力系 數(shù) 34、變形模量 35、

2、彈性模量 36 、動彈性模量 37、天然應(yīng)力 38 、強度曲線 39 、內(nèi)摩 擦角 40、切線模量 41、巖體力學 42、單軸抗壓強度 43、重分布應(yīng)力 44、圍巖壓力 45、 圍巖抗力 46、強度 47、彈性極限 48、強度極限 49 、脆性破壞 50、滲透系數(shù) 51、軟化 系數(shù) 52、割線模量 53、爬坡角 54、巖石吸水率 55、三軸強度 56、尺寸效應(yīng) 57、應(yīng)力 集中系數(shù) 58、初始模量 59、抗凍系數(shù) 60、巖爆 61、泊松比 62、強度包絡(luò)線 63、普氏 系數(shù) 64、自然平衡拱 65、RQD6、6 格里菲斯強度理論 67、單軸抗壓強度 68、橫波 69、 縱波 70、圍巖壓力 7

3、1、飽和吸水率 72、法向剛度 二、填空題 1表征巖石抗剪性能的基本指數(shù)是（）和（ ）。 2如果將巖石作為彈性體看待，表征其變形性質(zhì)的基本指標是（）和（ ）。 3巖石在單軸壓力作用下，隨加荷、卸荷次數(shù)的增加，變形總量逐次（），變形增量逐 次（ ）。 5邊坡巖體中，滑移體的邊界條件包括（）、（ ）和（ ）三種類型。 6垂直于巖石層面加壓時，其抗壓強度（），彈性模量（ ）；順層面加壓時的抗壓強 度（ ），彈性模量（ ）。 7莫爾強度理論認為：巖石的破壞僅與（）應(yīng)力和（ ）應(yīng)力有關(guān)，而與（ ）應(yīng)力 無關(guān)。 8巖石在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生剪切破壞時，破壞面的法線與最大主應(yīng)力之間的夾角總是 等于（ ）的；而

4、破壞面又總是與中間主應(yīng)力（ ）。 9不論何種天然應(yīng)力條件下，邊坡形成后，在邊坡表面巖體中的最大主應(yīng)力的作用方向 與邊坡面（ ），最小主應(yīng)力作用方向與邊坡面（ ）。 10主要的巖體工程分類有（）、（ ）、（ ）、（ ）等。 11水對邊坡巖體的影響表現(xiàn)在（）、（ ）和（ ）。 12天然應(yīng)力場的主要成分有（）、（ ）和（ ）。 13地質(zhì)結(jié)構(gòu)面對巖體力學性質(zhì)的影響表現(xiàn)在（）和（ ）。 14結(jié)構(gòu)面在法向應(yīng)力作用下，產(chǎn)生（）變形，其變形性質(zhì)用指標（ ）表征。 15巖石抗拉強度的試驗室方法有（）和（ ）。 16地質(zhì)結(jié)構(gòu)面按力學條件可分為（）和（ ）。 17巖體結(jié)構(gòu)類型可分為（）、（ ）、 ）、（ ）和（ ）

5、。 18巖體的強度處在（）強度與（ ）強度之間。 19結(jié)構(gòu)面的線連續(xù)性系數(shù)是在（）至（ ）變化的。 20水對巖石力學性質(zhì)的影響表現(xiàn)在（）、（ ）和（ ）。 21格里菲斯強度理論認為材料破壞的原因是（）。 22八面體強度理論認為材料破壞的原因是（）。 23. 有一對共軛剪性結(jié)構(gòu)面，其中一組走向為N30E而另一組為N30W則巖體中最大主 應(yīng)力方向為（ ）。如果服從庫侖納維爾判據(jù)，則巖體的內(nèi)摩擦角為（ ）。 24. 軟弱夾層的基本特點有（）、（ ）、 ）、（ ）和（ ）。 25. 巖體中逆斷層形成時，最大主應(yīng)力方向為（），最小主應(yīng)力方向為（ ）。 26. 原生結(jié)構(gòu)面據(jù)其成因中劃分為（ ）、（ ）、（

6、 ）。 27. 表征巖塊變形特性的指標有（ ）和（）。 28根據(jù)庫侖強度理論，最大主應(yīng)力與破裂面的夾角為（）。 29據(jù)巖體力學的觀點看，巖體的破壞類型有（ ）和（ ）。 30巖體中的結(jié)構(gòu)面據(jù)其地質(zhì)成因分為（ ）、（ ）和（ ）。 31巖體中一點的水平天然應(yīng)力與鉛直天然應(yīng)力之比稱為（）。 32巖體中正斷層形成時的應(yīng)力狀態(tài)是： 最在主應(yīng)力方向為 （ ），最小主應(yīng)力方向為 （ ） 33均質(zhì)各向同性的連續(xù)巖體中的圓形洞室洞壁上一點的剪應(yīng)力為（）。 34洞室圍巖壓力的基本類型有（）、（ ）、（ ）和（ ）。 35邊坡形成后，邊坡表面巖體中的最大主應(yīng)力作用方向與邊坡面（），最小主應(yīng)力作 用方向與邊坡面（

7、）。 36巖體是由（ ）和（ ）兩個最基本的要素組成的。 37根據(jù)邊坡巖體面形態(tài)、數(shù)目、組合特征把巖體邊坡的破壞類型劃分為（）、（ ）、 ）和（ ） 38.大部分巖體屬于（ （A）均質(zhì)連續(xù)材料 （C）非連續(xù)材料 39巖石的彈性模量一般指（ （A）彈性變形曲線的斜率 ）。 （B）非均質(zhì)材料 （D）非均質(zhì)、非連接、各向異性材料 ）。 （B ）割線模量 （C）切線模量 （D ）割線模量、切線模量及平均模量中的任一種 40由于巖石的抗壓強度遠大于它的抗拉強度，所以巖石屬于（）。 （A ）脆性材料（B）延性材料 （C）堅硬材料（D ）脆性材料，但圍壓較大時，會呈現(xiàn)延性特征 41 巖石的抗壓強度隨著圍巖的

8、增大（ ）。 （A）而增大（B）而減小（C）保持不變 （D）會發(fā)生突變 42劈裂試驗得出的巖石強度表示巖石的（）。 （A）抗壓強度（B）抗拉強度（C）單軸抗拉強度 （D）剪切強度 43格里菲斯準則認為巖石的破壞是由于（）。 （A ）拉應(yīng)力引起的拉裂破壞（B ）壓應(yīng)力引起的剪切破壞 （C）壓應(yīng)力引起的拉裂破壞 （D ）剪應(yīng)力引起的剪切破壞 44巖石的吸水率是指（ ）。 （A）巖石試件吸入水的重量和巖石天然重量之比 （B）巖石試件吸入水的重量和巖石干重量之比 （C）巖石試件吸入水的重量和巖石飽和重量之比 （D）巖石試件天然重量和巖石飽和重量之比 45已知某巖石飽水狀態(tài)與干燥狀態(tài)的單軸抗壓強度比為0

9、.78 ，則該巖石（ ） （A ）軟化性強，工程地質(zhì)性質(zhì)不良（B ）軟化性強，工程地質(zhì)性質(zhì)較好 （C）軟化性弱，工程地質(zhì)性質(zhì)較好（D ）軟化性弱，工程地質(zhì)性質(zhì)不良 46在巖石抗壓強度試驗中，若加荷速率增大，則巖石的抗壓強度（）。 （A）增大 （B）減小（C）不變（D）無法判斷 47按照庫侖一莫爾強度理論，若巖石強度曲線是一條直線，則巖石破壞時破裂面與最大主 應(yīng)力作用方向的夾角為（）。 cpcp （A）45（B）45（C） 45（D）60 22 48按照格理菲斯強度理論，脆性巖體破壞主要原因是（）。 （A）受拉破壞（B）受壓破壞（C）彎曲破壞（D）剪切破壞 49在缺乏試驗資料時，一般取巖石抗拉強

10、度為抗壓強度的（） （A） 1/21/5（ B） 1/101/12（ C） 25 倍（D） 1050 倍 50巖體的強度小于巖石的強度主要是由于（） （A）巖體中含有大量的不連續(xù)面 （C）巖體為非均質(zhì)材料 （B）巖體中含有水 （D）巖石的彈性模量比巖體的大 51影響巖體質(zhì)量的主要因素為（ （B）巖石類型、含水量、溫 （D）巖體的完整性、巖石強度、裂隙密度、 （A）巖石類型、埋深 度 （C）巖體的完整性和巖石的強度 埋深 52沉積巖中的沉積間斷面屬于哪一種類型的結(jié)構(gòu)面？（） （A）原生結(jié)構(gòu)面（B）構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（C）次生結(jié)構(gòu)面 53巖體結(jié)構(gòu)體是指由不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面組合圍限起來，將巖體分割成相對的完整

11、堅硬的單 無塊體，其結(jié)構(gòu)類型的劃分取決于（） （B）結(jié)構(gòu)體型式 （D）三者都應(yīng)考慮 。 （B）構(gòu)造應(yīng)力 （D）殘余應(yīng)力 （A）結(jié)構(gòu)面的性質(zhì) （C）巖石建造的組合 54初始地應(yīng)力主要包括（ （A）自重應(yīng)力 （C）自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力 三、辨別正誤 1 石英砂巖的強度隨石英顆粒的含量增加而增大。（） 2 相鄰兩條結(jié)構(gòu)面的垂直距離就是結(jié)構(gòu)面的密度。（） 3般情況下，巖體的強度可以用巖塊的強度來代替。（） 4 從巖體本身性質(zhì)來分析，可以用連續(xù)介質(zhì)理論來解決巖體力學問題。（） 5 巖石的泊松比是指單向壓縮條件下，側(cè)向應(yīng)變與側(cè)向應(yīng)力之比。（） 6. 結(jié)構(gòu)面的密度不隨方向而變化。（） 7 邊坡巖體坡面一點的最

12、大主應(yīng)力是垂直于坡面，而最小主應(yīng)力則平等于坡面，且都不 為零。（） 8. 單位體積內(nèi)巖石的質(zhì)量定義為巖石的顆粒密度。（） 9. 天然鉛直應(yīng)力是隨深度增加而增大的。（） 10. 一般情況下，巖塊的三軸壓縮強度比抗壓強度大 11巖塊在單軸受壓條件下，能承受的最大主應(yīng)力叫巖塊的強度。 （ ） 12在普通試驗機上測出的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，就是巖石的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線。（ ） 13巖塊的彈性模量可以用作用于它上面的應(yīng)力與位移之比來表示。 （ ） 14坡度影響邊坡應(yīng)力軌跡形式。 （ ） 15巖體作為力學介質(zhì)研究時， 其與鋼、混凝土等人工力學介質(zhì)的根本區(qū)別在于巖體中有 天然應(yīng)力、多裂隙交切及是三相介質(zhì)。 （ ）

13、16巖體中地下水的水壓力效應(yīng)，使巖體中結(jié)構(gòu)面抗剪強度增大。 （ ） 17可能滑動面上可供利用力與抗滑力之比值定義為穩(wěn)定性系數(shù)。 （ ） 18研究的巖體實際上是已經(jīng)受過破裂和變形的地質(zhì)體。 （ ） 19天然中鉛直應(yīng)力一般隨深度增加而增大。 （ ） 20在普通試驗機上測出的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，就是巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線。（ ） 21飽水巖樣的單軸抗壓強度與干抗壓強度之比定義為巖石的軟化系數(shù)。 （ ） 22巖體的強度就是巖塊的強度。 （ ） 23從巖體本身性質(zhì)分析，可用連續(xù)介質(zhì)力學理論解決巖體力學問題。 （ ） 24在荷載作用下，結(jié)構(gòu)面抵抗破壞的最大能力叫做剪切強度。 （ ） 25一般情況下巖塊的抗壓

14、強度隨加荷速度的增大而增大。 （ ） 26三向受壓條件下，巖石破壞前的應(yīng)變比單向受壓要大。 （ ） 27飽水巖體的單軸抗壓強度與干抗壓強度之比定義為巖石的軟化系數(shù)。 （ ） 28在荷載作用下，結(jié)構(gòu)面抵抗破壞的最在能力叫剪切強度。 （ ） 29一般來說，巖塊的單軸抗壓強度隨加荷速度的增在而減小。 （ ） 30地下洞室洞壁支護的目的是不讓洞壁圍巖向洞內(nèi)產(chǎn)生位移。 （ ） 四、問答題 1、對巖石進行單軸抗壓試驗，如果發(fā)生剪切破壞，破壞面是否一定是試樣中的最大剪應(yīng) 力面？為什么？如果發(fā)生拉斷破壞，此時的抗壓強度是否即為抗拉強度？為什么？ 2、什么叫巖石？什么叫巖體？兩者主要區(qū)別在哪里？又有何關(guān)系？ 3

15、、什么是巖體的彈性模量？什么是巖體的變形模量？試用圖加以說明。 4、巖體的靜力彈性模量與動力彈性模量哪個大？為什么？ 6、巖石的動力強度與靜力強度那個大？為什么？ 7、巖體中應(yīng)力波波形通常以哪些參數(shù)來標記？試用圖說明。 8、應(yīng)力波對物體的效應(yīng)，與剛體動力學與彈性理論有什么區(qū)別？為什么聲波法或地震法 可以用來測定巖體的某些動力學參數(shù)？確定哪些參數(shù)？ 9、巷道道護形式的選擇與地壓活動類型有無關(guān)系？試舉例說明之。 10、巖石在單軸壓縮下的應(yīng)力應(yīng)變曲線有哪幾種類型？并用圖加以說明。 11、巖石與巖體的主要區(qū)別在哪里？以及其強度之間的關(guān)系是怎樣的？ 12、試分別從地質(zhì)和工程兩個方面，簡要敘述影響圍巖壓力

16、的一些主要因素是什么？ 13、試用莫爾應(yīng)力圓畫出： （1）單向拉伸；（2）單向壓縮；（3）純剪切；（4）雙向壓縮； （5）雙向拉伸。 14、常用的巖石強度指標有哪幾種？ 15、試述巖石力學的研究對象，研究范圍和研究動態(tài)。 16、采用應(yīng)力解除法如何測定巖體中的應(yīng)力？并用示意圖表示。 17、用圖來表示巖體變形與時間的關(guān)系曲線，并指出幾個不同的階段。 18、格里菲斯強度理論的基本要點是什么？并寫出該強度理論的破壞準則。 19、在巖體中傳播的彈性波有哪兩大類型？其特征是什么？并寫出半無限均質(zhì)體波速與其 彈性常數(shù)（彈性模量、泊松比）的關(guān)系式。 20、加載速率對巖石動力強度的影響怎樣？并舉例說明之。 21

17、、巖石在單軸壓縮下典型的應(yīng)力應(yīng)變曲線有哪幾種類型，并用圖線加以說明。 22、什么是變形模量？頁巖和石灰?guī)r的變形模量大致多少？ 23、什么叫滑坡？組成滑坡的要素有哪些？什么叫崩塌？它與滑坡有什么區(qū)別？ 24、影響邊坡穩(wěn)定有哪些主要因素？試舉例說明。 25、用應(yīng)力解除法來測量巖體的原巖應(yīng)力，其工序有哪些？用圖示加以說明。 26、什么叫真三軸試驗機？什么叫假三軸試驗機？ 27、什么叫巖塊的變性模量？以“ S”型應(yīng)力一應(yīng)變曲線為例表示出巖塊的幾種變性模量 （圖加簡要文字說明） 。 28、塑性狀態(tài)下圓形巷道圍巖應(yīng)力分布如何？ 29、試簡單敘述巖體力學的發(fā)展歷史？你對巖體力學的發(fā)展遠景如何看法？ 30、均

18、質(zhì)連續(xù)、 各向同性的彈性巖體中開挖水平圓形洞室時， 圍巖中的重分布應(yīng)力有何特 點 八、 31、邊坡巖體最容易從哪些部位首先破壞？為什么？ 32、試述邊坡穩(wěn)定性研究的基本原則和方法。 33、什么叫蠕變？用圖表示蠕變的應(yīng)力(c)與時間(t)關(guān)系曲線。 34、巖塊的抗壓強度與抗拉強度哪個大？為什么？ 35、如何獲得巖體結(jié)構(gòu)面的強度指標？請用解析法或圖解法說明。 五、計算題 1、 已知 c x = 50MPa = 10MPa T xy = 0,30。 cy (1) 求與X軸夾角40的EF斜面上的法向應(yīng)力 c 及剪應(yīng)力T n。 cn ( 2)作出相應(yīng)的莫爾應(yīng)力圓，并寫出莫爾應(yīng)力圓的方程。 2、 將一個巖

19、石試件置于壓力機上施加壓力，直到iMpa寸發(fā)生破壞。已知破壞面與最大主 應(yīng)力所在的平面成 60，并假定抗剪強度隨正應(yīng)力呈線性變化。試求： ( 1)在正應(yīng)力為零的那個面上的抗剪強度等于多少？ ( 2)破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 3、 擬在地表以下1500m處開挖一水平圓形洞室，已知巖體的單軸抗壓強度c c=100MPa 3 巖體天然密度p =2.75g/cm，巖體中天然應(yīng)力比值系數(shù) 入=1,試評價該地下洞室開挖后的 穩(wěn)定性。 4、 設(shè)已知某地塊處于簡單的壓縮情況，及在走向 NW45的截面上的正應(yīng)力=120MPa 剪應(yīng)力t n = 40MPa求最大壓應(yīng)力的大小及其方向。 5、 在某礦發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r中兩

20、組鉛直的剪切面，其走向分別為NE10和NE65，試求最大主 應(yīng)力的方向。 18、 在石灰?guī)r層中開一圓形洞室，半徑 a=1.5m,埋置深度H= 800m,石灰?guī)r的單軸抗壓強 度tc=40MPa內(nèi)摩擦角 = 32,巖石容重p = 2.8g/cm3,為了便于比較，分別用芬納公 式，修正芬納公式和卡斯特納公式計算塑性區(qū)的半徑 R,以及塑性圈的厚度。 19、某部門擬在地表下1500m處深度開挖一斷面為圓形的洞室，已知巖體的極限抗壓強度 t c=100MPa巖體的天然容重p =2.75g/cm3，巖體的天然應(yīng)力比值系數(shù) 入=1,試評價開后 地下洞室的穩(wěn)定性。 20、在某結(jié)晶巖體中開挖一直徑為 6m的水平圓

21、形洞室，洞的埋深為 2000m巖體的平均 密度p = 2.7g/cm3,假設(shè)巖體中的天然應(yīng)力比值系數(shù) k=1，試求： （1） 9 = 0方向洞壁一點A和距洞壁3m處B點的重分布應(yīng)力值； 若已知圍巖的剪切包絡(luò)線為斜直線，且 C= 5MPa = 30，試判斷A、B兩點是否會 破壞？ 21、已知巖石的單軸抗拉強度 t t=15MPa試用格里菲斯強度曲線來判斷裂隙在側(cè)壓力 t 3 =20MPa時，裂隙進一步破壞的最在主應(yīng)力t 1等于多少？它是屬于何種強度條件下的破 壞？ 22、已知巖石試件的凝聚力C= 9.5MPa,其內(nèi)摩擦角 = 38,試用庫侖準則和格里菲斯 理論求其單向抗壓強度。 23、 已知某采

22、場圍巖的力學指標：t c=100MPa t t=-20MPa凝聚力C= 45MPa內(nèi)摩擦角 = 48,若該采場頂板某點主應(yīng)力 t 1 = 200MPa t 3= 10MPa試求： （1）由莫爾庫侖強度理論判斷，該點是否會破壞？ （2）由格里菲斯強度理論判斷，該點是否破壞？ （3）若會破壞，它們破壞面與最大主應(yīng)力的夾角是多少？ 24、圓形隧道的半徑a=1.5m,埋藏深度H= 100m巖石容重丫 = 2.7g/cm3,泊松比卩=0.2。 （1）試繪出9 =0、n /2處隧道圍巖的徑向和切向應(yīng)力分布圖， 與隧道周邊的距離等于多 少時才是原巖應(yīng)力 （2）試繪應(yīng)力集中系數(shù)圖，分析最大應(yīng)力集中在什么位置。

23、 （3）分析應(yīng)力分布特點是什么？ （4）假若側(cè)壓系數(shù) 入二0時應(yīng)力分布圖又如何？ 25、 已知大理巖單向抗壓強度（T c=80MPa內(nèi)摩擦角 =25,試計算側(cè)壓為40MPa寸，其 三軸抗壓強度為多少？ 26、已知白云質(zhì)灰?guī)r通過彈性波測量，其縱波速度 Vp=5500m/s,橫波速度VS=3300m/s。巖 體的容重丫 =2.71g/cm3,泊桑比卩=0.23。試求巖體的動彈性參數(shù)。 27、圓形洞室半徑a=2.5m,埋藏深度H 120m巖石容重丫= 2.1g/cm3,泊松比卩=0.2 , 側(cè)壓系數(shù)入=0.5，巖體的彈性模量E= 2X 104MPa試求硐頂和硐壁的應(yīng)力以及位移。 28、 在堅硬的巖體

24、中開挖一個近似橢圓形洞室，硐跨 2a=8m硐高2b=12m硐體埋藏深度 H= 200m巖體容重p =2.5g/cm3，泊松比卩=0.35，巖石單軸抗壓強度 c c=96MPa求洞室是 否穩(wěn)定。 29、某礦表土深度為150m表土的平均容重丫 = 1.80g/cm3，粘聚力C= 0,內(nèi)摩擦角 = 20,巖體的平均容重丫= 2.6g/cm3,巖體的泊松比卩=0.25。試求離地表深度150m處表土 內(nèi)的自重應(yīng)力以及300m深度處的原巖自重應(yīng)力，并作出應(yīng)力圓。 30. 已知巖樣的容重 =24.5kN/m3，比重Gs =2.85，天然含水量（同土力學概念） =8% , 試計算該巖樣的孔隙率n,干容重d及飽

25、和容重m。 31. 有一長2.0m、截面積0.5m2的大理巖柱體，求在環(huán)境溫度驟然下降 40C條件下， 巖柱散失的熱量及因溫差引起的變形大??？ （已知大理巖石比熱c = 0.85J/gC，線膨脹系 數(shù)二=1.5 10 冷/ C）。 32. 在由中?；◢弾r構(gòu)成的工程巖體中，有三組原生節(jié)理互成直角相交，各組節(jié)理的間 距分別為20cm 30cm和40cm,試計算裂隙頻率和結(jié)構(gòu)體的大小， 并判斷該巖體屬于哪種結(jié) 構(gòu)類型。 33. 據(jù)現(xiàn)場觀測，中?；◢弾r體中節(jié)理均呈微張開（寬度小于1mm）節(jié)理面有輕度風化， 但保持潮濕狀態(tài)，又實測點荷載指數(shù)為 7.5，如按最有利的條件開鑿直徑5m的隧洞，試估 算無支護條

26、件下的洞壁最長穩(wěn)定時間。 34. 將一個巖石試件進行單軸試驗，當壓應(yīng)力達到 120MPa時即發(fā)生破壞，破壞面與大 主應(yīng)力平面的夾角（即破壞所在面與水平面的仰角）為60,假定抗剪強度隨正應(yīng)力呈線性 變化（即遵循莫爾庫倫破壞準則），試計算： 1）內(nèi)摩擦角。 2）在正應(yīng)力等于零的那個平面上的抗剪強度。 3）在上述試驗中與最大主應(yīng)力平面成 30夾角的那個平面上的抗剪強度。 4）破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 5）預(yù)計一下單軸拉伸試驗中的抗拉強度。 6）巖石在垂直荷載等于零的直接剪切試驗中發(fā)生破壞，試畫出這時的莫爾圓。 7）假若巖石的抗拉強度等于其抗壓強度的 10%你如何改變莫爾包絡(luò)線去代替那種直線 型的破

27、壞包絡(luò)線。 8）假若將一個直徑為8cm的圓柱形試件進行扭轉(zhuǎn)試驗，試預(yù)計一下要用多大的扭矩才 能使它破壞？ 35. 將直徑為3cm的巖心切成厚度為0.7cm的薄巖片，然后進行劈裂試驗，當荷載達到 10000N時，巖片即發(fā)生開裂破壞，試計算試件的抗拉強度。 36. 巖石試件的單軸抗壓強度為130MPa泊松比卩=0.25。 1）巖石試件在三軸試驗中破壞，破壞時的最小主應(yīng)力為130MPa中間主應(yīng)力為260MPa 試根據(jù)八面體剪應(yīng)力理論的破壞準則推算這時的最大主應(yīng)力-1 ； 2）根據(jù)最大正應(yīng)變理論的破壞準則，回答 1）提出的問題。 習題3-4 上題中，設(shè)=50， =35，5 =100 kPa,垂直應(yīng)力二

28、y = 1000kPa。在這 巖體內(nèi)開挖一個洞室，必須對邊墻施加 150kPa的水平壓力才能使邊墻穩(wěn)定，試推算節(jié)理面 上的孔隙水壓力pw。 37. 用直徑為5cm高度為10cm的圓柱形粘土巖試樣進行單軸壓縮試驗，已測得的軸向 力和變形量如表4-7所示，試計算相應(yīng)于彈性變形的 E和。 軸向力 軸向壓縮 量 側(cè)向膨脹量 軸向力 軸向壓縮量 側(cè)向膨脹量 (N) .量 (mm) (mm) (N) (mm) (mm) 0 0 0 0 0.080 0.016 600 0.030 2500 0.140 1000 0.050 5000 0.220 1500 0.070 6000 0.260 2000 0.09

29、0 7000 0.300 2500 0.110 0.018 7500 0.330 0.056 0 0.040 0.009 0 0.120 0.025 2500 0.110 7500 0.330 3000 0.130 9000 0.400 4000 0.170 10000 0.440 0.075 5000 0.220 0.037 0 0.160 0.035 38. 在用地震波法動力測試中，已經(jīng)測得縱波波速Cp= 4500m/s，橫波波速 C 2500m/s，設(shè)巖體的密度二2700kg/m3，試計算E和）。 39. 在圓形試驗洞的洞壁上的測點1處進行應(yīng)力測量（用應(yīng)力解除法），應(yīng)變花按等邊三 角形布

30、置，見題5-1圖中黑粗線，其中有一應(yīng)變元件布置成與z軸平行量測；j見題5-1圖）。 今測得三個方向的應(yīng)變?yōu)椋?；廠402 10“， ；2=334 10“， ；3= 298 10“，已知巖石的彈 性模量E=4X 104MPa泊松比卩=0.25 1）試求測點1處的大小主應(yīng)變；max、；min以及它們的方位。 2）試求大、小主應(yīng)力二max、二min。 3）試求該點處的縱向應(yīng)力；z（即沿z方向的法向應(yīng)力）。 4）今在與點1同一橫斷面上的測點2處測得切向應(yīng)力匚=10.8MPa,試求巖體的初始應(yīng) 力Pv和Ph。 40. 某地擬開挖大跨度的圓形隧洞，需事先確定開挖后洞壁的應(yīng)力值。為此在附近相同 高程的試驗洞內(nèi)

31、作了巖體應(yīng)力測量工作，測得天然應(yīng)力為：Pv=1.4MPa Ph =2MPa試求 開挖后洞壁A、B、C三點的應(yīng)力。 41. 在上題中，將洞室改為寬高比 B/h=0.5的橢圓洞室，試計算相應(yīng)點 A B的應(yīng)力； 其次改為B/h=2的橢圓洞室，計算相應(yīng)點 A、B的應(yīng)力，試討論三種情況中哪一種最有利， 哪一種最不利。 42. 今在K = 1的均質(zhì)石灰?guī)r體地表下100m深度處開挖一個圓形洞室，已知巖體的物理 力學性指標為：咐-25kN/m3，C=0.3MPa,=36試問洞壁是否穩(wěn)定？ 43. 設(shè)有一排寬度為15m高度h=7.5m的圓角矩形洞室。它們的間距（中心到中心）為 25m這排洞室在均質(zhì)、各向同性的砂

32、巖中的300m深度處。巖體的物理力學性指標為： Y=25.6kN/m3,抗壓強度Rc=100MPa抗拉強度Rt=10MPa泊松比卩=0.5，K0=1，試求洞 群的安全系數(shù)。 44. 在地下50m深度處開挖一地下洞室，其斷面尺寸為5mx 5m巖石性質(zhì)指標為：凝聚 力c=200kPa,內(nèi)摩擦角 =33=，容重丫 =25kN/ni，側(cè)壓力系數(shù)K=0.7。已知側(cè)壁巖石不穩(wěn)， 試用太沙基公式計算洞頂垂直山巖壓力及側(cè)墻的總的側(cè)向山巖壓力。 45. 某圓形隧洞直徑8m圍巖裂隙很發(fā)育，且裂隙中有泥質(zhì)填充。隧洞埋深為120m 圍巖的力學指標為：c=400kPa,=40，考慮到隧洞襯砌周圍的回填不夠密，凝聚力和內(nèi)

33、 摩擦角均有相應(yīng)的降低。 1）試求塑性松動圈子的厚度（取cc=0.25c）； 2）試求松動壓力Pa。 46. 設(shè)有一直墻拱頂?shù)叵露词?，圍巖中有一組結(jié)構(gòu)面，其傾角1=46。結(jié)構(gòu)面的強度 指標為Cj =0， =40 。結(jié)構(gòu)面上的孔隙水壓力Pw =200kPa=已知洞室側(cè)壁垂直應(yīng)力為 iy =1MPa洞頂?shù)乃綉?yīng)力 6=500kPa,問側(cè)壁和洞頂是否穩(wěn)定，若不穩(wěn)定，則進行支護， 洞壁支護和洞頂支護上的壓力各為多少？ 47. 在巖石中開挖一圓形洞室，其半徑r。=5m，用噴混凝土層支護。混凝土抗壓強度 為24MPa已知Pi =0.4MPa求噴層厚度。 48. 有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力p =2.8MPa隧洞

34、（內(nèi)）半徑為2.3m，用厚度為0.4m的混凝 土襯砌。已知混凝土的彈性模量E1=1.8 X 104MPa泊松比/ = 0.333。巖石的彈性模量E2=1.1 X 104MPa泊松比卩2=0.367。試求： 1）離中心2.5m處的襯砌內(nèi)的應(yīng)力； 2）離中心3.5m處的圍巖附加應(yīng)力。 49. 有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力p =2.5MPa隧洞直徑為4m用厚度為0.4m的混凝土襯砌， 已知混凝土的彈性模量E =1.5 X 104MPa泊松比=0.3，巖石彈性抗力系數(shù)ko（注意：即半 徑為1m時的k）=5000MPa/m試求離隧洞中心5m處的附加應(yīng)力。 50. 設(shè)巖基上條形基礎(chǔ)受傾斜荷載，其傾斜角=18，基

35、礎(chǔ)的埋置深度為3m,基礎(chǔ)寬 度b=8m巖基巖體的物理力學性指標是： Y=25kN/m, c=3MPa申=31，試求巖基的極限 承載力，并繪出其相應(yīng)的滑動面。 51. 某混凝土壩重90000kN（以單位寬度即1m計），建在巖基上。巖基為粉砂巖，干容重 ?d=25kN/m，孔隙率n=10%壩基內(nèi)有一傾向上游的軟弱結(jié)構(gòu)面 BC該面與水平面成15 角。結(jié)構(gòu)面的強度指標為：凝聚力 Cj=200kPa,內(nèi)摩擦角j=20o建壩后由于某原因在壩 踵巖體內(nèi)產(chǎn)生一條鉛直張裂隙，與軟弱結(jié)構(gòu)面BC相交，張裂隙的深度為25m設(shè)BC內(nèi)的水 壓力按線性規(guī)律減少。問庫內(nèi)水位上升高度 H達到何值時，壩體和地基開始沿 BC面滑動

36、？ 52. 有一巖坡如題9-1圖所示，坡高H=100m坡頂垂直張裂隙深40m坡角a =35 ，結(jié) 構(gòu)面傾角2 -20 o巖體的性質(zhì)指標為：=25kN/m，Cj=0, j =25。試問當裂隙內(nèi)的水深 Zw達何值時，巖坡處于極限平衡狀態(tài)？ 53. 已知均質(zhì)巖坡的=30 ，c=300kPa, =25kN/m，問當巖坡高度為200m時，坡角應(yīng) 當采用多少度？ 54. 上題中如果已知坡角為50度，問極限的坡高是多少？ 55. 設(shè)巖坡的坡高50m，坡角。=55 ：坡內(nèi)有一結(jié)構(gòu)面穿過，其傾角 B =35 在邊坡坡 頂面線10m處有一條張裂隙，其深度為 Z=18m巖石性質(zhì)指標為Y=26kN/m, 假定巖石強度

37、服從莫爾直線型強度理論，則該巖體的內(nèi)摩 擦角為（）。 5、測定巖石抗拉強度的方法有（）和（） 。 6 RMR分類依據(jù)的分類指標為（）、（）、（）、（）和（）。 7、從力學的觀點出發(fā)，巖石的脆性破壞有（）和（）兩種。 8、 天然應(yīng)力為靜水壓力狀態(tài)時，洞壁上一點的剪應(yīng)力為（），徑向應(yīng)力為（），重分布應(yīng)力 中的（）為最大主應(yīng)力， （）為最小主應(yīng)力。 9、巖體天然應(yīng)力的測量方法主要有（） 、（）和（）。 10、按邊坡巖體中滑動面形態(tài)、數(shù)目及組合關(guān)系，把邊坡巖體破壞類型劃分為（）、（）、（） 和（）四種。 三、問答（共 30 分） 1、試述地下洞室彈性圍巖重分布應(yīng)力的基本特點。 （10 分） 2、試述粗

38、糙起伏無充填結(jié)構(gòu)面的剪切強度特征（要求圖加簡要文字說明） 。（10 分） 3、試述巖體中水平天然應(yīng)力的基本特點。 （10 分） 四、計算（共 30 分） 1、某巖塊的剪切強度參數(shù)為：C=50MPa=60,設(shè)巖石強度服從莫爾直線型強度理論。如 用該巖石試件做三軸試驗,當圍壓（T 3和軸壓（T i分別加到50MPa和700MPa后，保持軸壓不 變，逐漸卸除圍壓（7 3，問圍壓卸到多少時，巖石試件破壞？ （15分） 2、在某巖體中開挖一直徑為6m的水平圓形洞室，埋深為400m已知洞室圍巖的剪切強度 參數(shù)為：C=9MPa=400，巖體的平均密度p =2.7g/cm3，設(shè)巖體天然應(yīng)力比值系數(shù) 入=1，

39、試評價該洞室開挖后的穩(wěn)定性。 （15分） 模擬試卷二 一、名詞解釋（每詞 2分，共 20 分） 1 、巖體 2、單軸抗壓強度 3、吸水率 4、強度判據(jù) 5、圍巖 6、剪切剛度 7、重分布應(yīng)力 8、RQDB 9、圍巖抗力系數(shù) 10、變形模量 二、填空（每空 1 分，共 30 分） 1按邊坡巖體中滑動面形態(tài)、數(shù)目及組合關(guān)系，把邊坡巖體破壞類型劃分為（）、（）、（） 和（）四種。 2結(jié)構(gòu)面發(fā)育的密集程度通常用（）和（）表示，結(jié)構(gòu)面的形態(tài)通?？紤]結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘?（）和（）兩個方面。 3表征巖石變形性質(zhì)的基本指標是（）和（） 。 4垂直層面加壓時，巖體的抗壓強度比平行層面加壓時（） ，而變形模量則比平行層

40、面加 壓時（）。 5有一對共軛剪節(jié)理，其中一組走向為 N3dE,另一組走向為N30W問形成該剪節(jié)理的最 大主應(yīng)力的方向為（） ，假定巖石強度服從莫爾直線型強度理論，則該巖體的內(nèi)摩擦角 為（）。 6測定巖石抗拉強度的方法有（）和 （）。 7. RMR分類依據(jù)的分類指標為（）、（）、（）、（）和（）o 8從力學的觀點出發(fā)，巖石的脆性破壞有（）和 （）兩種。 9.天然應(yīng)力為靜水壓力狀態(tài)時，洞壁上一點的剪應(yīng)力為（），徑向應(yīng)力為（），重分布應(yīng)力 中的（）為最大主應(yīng)力，（）為最小主應(yīng)力。 10結(jié)構(gòu)面按地質(zhì)成因可分為（）、（）和（）。 三、問答（共 32 分） 1、 試述巖石邊坡應(yīng)力分布特征。 （8 分）

41、2、試述粗糙起伏規(guī)則鋸齒狀無充填結(jié)構(gòu)面的剪切強度特征（圖示、列出公式、并用文字加 以簡單說明） 。 （8 分） 3、 試述巖體中水平天然應(yīng)力的基本特點。（8分） 4、列出巖石破壞判據(jù)（不少于 3 種）的名稱及其適用條件。 （ 8 分） 四、計算（共 18 分） 1、某巖體，天然應(yīng)力比值系數(shù) 入=1,按自重應(yīng)力考慮，在其中開挖一直徑為 6m的水平圓 形洞室，埋深為400m已知洞室圍巖剪切強度參數(shù)為：C=9MPa=40,巖體的平均密度 3 p =2.7g/cm。（10 分） （1）計算400m深處的鉛直應(yīng)力和水平天然應(yīng)力的大小； （2）計算洞壁上的重分布應(yīng)力大??； （3）評價該洞室開挖后圍巖的穩(wěn)定

42、性。 2某巖塊，進行全過程變形實驗，測得實驗數(shù)據(jù)如下，要求：（8分） （1）在坐標紙中畫出應(yīng)力-應(yīng)變曲線； （2）標出各變形階段； （3）計算各種變形模量的大小。 應(yīng)力 （MPa 應(yīng)變 (X 10-2) 應(yīng)力 （MPa 應(yīng)變 (X 10-2) 應(yīng)力 （MPa 應(yīng)變 (X 10-2) 5 1.2 40 2.95 45 6.6 10 1.8 45 3.4 40 6.7 15 2.15 50 3.9 35 6.9 20 2.3 55 5.0 30 7.0 25 2.5 56.2 5.7 25 7.4 30 2.53 55 6.1 20 8.2 35 2.8 50 6.5 18 9.2 練習與思考 第

43、一章 1、巖體力學包括哪三種分類，各有何側(cè)重？ 2、巖體力學的研究對象是什么？你能舉出幾個巖體變形破壞的事例? 3、巖體力學的研究方法有哪些，有什么區(qū)別？ 4、你對巖體力學的形成與發(fā)展有哪些了解？ 第二章 1、在勘探巷道巖壁上進行結(jié)構(gòu)面測線詳測如圖所示，量得兩組結(jié)構(gòu)面沿測線的間距分別為 0.45m和0.8m,且A組結(jié)構(gòu)面的傾角為 55, B組傾角為20。 1) 計算每組結(jié)構(gòu)面的真間距及兩組結(jié)構(gòu)面沿測線的混合間距及線密度(Kd) 2)估算巖體沿詳測線方向的RQCfio 2、何謂巖石的微結(jié)構(gòu)面，主要指哪些，各有什么特點？ 3、自然界中的巖石按地質(zhì)成因分類，可以分為幾大類，各有什么特點？ 4、主要從

44、哪些方面來研究結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)特征？ 5、構(gòu)成巖石的主要造巖礦物有哪些，各有何特點？ 6區(qū)別巖體、巖石、巖塊與結(jié)構(gòu)體等概念的區(qū)別。 第三章 1、表示巖石物理性質(zhì)的主要指標及其表示方式是什么？ 2、為什么巖石的空隙性與吸水性之間有密切的關(guān)系，關(guān)系如何？ 3、你對巖石的軟化性有什么進一步的認識？ 4、區(qū)別吸水率、含水率概念的區(qū)別。 第四章 1、與材料力學中所學材料相比，巖塊的變形與強度有什么特別的地方？ 2、 如圖，巖塊試件受雙向應(yīng)力狀態(tài)，其應(yīng)力分量：(Tx=12Mpa (Ty=20MPa t xy=MPa 1) 繪出代表應(yīng)力狀態(tài)的摩爾應(yīng)力圓，并根據(jù)圖形確定其主應(yīng)力的大小與方向(T 1與X 軸的夾角)； 2) 用解析法和圖解法求圖中斜面上的正應(yīng)力(T n和剪應(yīng)力T n,并進行對比。 3、 假定巖石中一點的應(yīng)力為： T i=61.2Mpa, T 3= -11.4MPa，室內(nèi)實驗測得的巖石單軸抗 拉強度剪切強度參數(shù)C=30MPa tg=1.54，試用格里菲斯判據(jù)和庫侖-納維爾判據(jù)分別判 斷該巖塊是否破壞，并討論結(jié)果。 4、分析巖塊的單軸抗拉強度比抗壓強度小得多的原因。 5、劈裂實驗中，巖樣承受的是壓力，為什么會在破壞面上出現(xiàn)拉應(yīng)力？ 6、什么是全應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線，為什么在普通材料試驗機上得不到全應(yīng)力 -應(yīng)變曲線？ 7、比較各強度判據(jù)的理論依據(jù)和適用條件。 第五章 1、