《巖石力學(xué)》試題及答案A

1、20_20_學(xué)年第_學(xué)期 級 地質(zhì)、巖土 專業(yè)巖石力學(xué)試題 學(xué)號： 姓名： 密封線 -一- -二二 三 四 五 六 七 八 九 總分 、簡答題：（40分） 1 、巖石力學(xué)的定義（5分） 2、何為巖石的強度？表示巖石強度的指標(biāo)有哪些？（5分） 3、試述學(xué)過的巖石破壞準(zhǔn)則（要求列舉4個）列出相應(yīng)的表達式且說明各自的適用情況。（7 分） 第丄頁共_6_頁 20_20_學(xué)年第_學(xué)期 級地質(zhì)、巖土 專業(yè)巖石力學(xué) 試題 學(xué)號： 姓名： 密封線 4、什么是巖體初始應(yīng)力？試簡要說明研究巖體原始應(yīng)力的工程意義？（5分） 5、詳細介紹壓力拱理論？（ 8分） 6、什么叫滑坡？滑坡動面的形式有幾種？ （5分） 7、什

2、么叫巖基極限承載力？計算時應(yīng)考慮哪能些條件？ （5 分） 第丄頁共_6_頁 20_20_學(xué)年第_學(xué)期 級地質(zhì)、巖土 專業(yè)巖石力學(xué) 試題 學(xué)號： 姓名： 密封線 二、作圖題：（5分） 直剪破壞試驗全過程曲線可分幾段？各區(qū)段的特點是什么？ 三、選擇題：（2/題）（共10分） 1、模量比是指： a. 巖石的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比。（） b. 巖石的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。（） c. 巖體的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比。（） d. 巖體的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比。（） 3、 a. k b. k (1 ) E (1 ) 2、室內(nèi)靜荷載單軸抗壓強度試驗要求加荷速度: a.0

3、.5_ _0.8MPa/s （ ) b. 0.5_1.0MPa/s （ ) c. 0.3_ _0.5MPa/s （ ) d. 0.3_0.8MPa/s （ ) 第4頁共_6_頁 d. E c. k 4、下列研究巖石彈性、塑性和粘性等力學(xué)性制裁的理想力學(xué)模型中，哪一種被稱為凱爾 文模型？（） （A ）彈簧模型（）（B ）緩沖模型（） （C）彈簧與緩沖器并聯(lián)（）（D）彈簧與緩沖器串聯(lián)（） 5、巖坡發(fā)生在巖石崩塌破壞的坡度，一般認(rèn)為是（）。 (a) 45 時 (b) 60 時 (c) 75 時 (d) 90。時 第丄頁 密封線 五、計算題：（45分） 1將直徑為3cm的巖心切成厚度為0.7cm的薄巖

4、片，然后進行劈裂試驗，當(dāng)荷載達到1kN 時，巖片即發(fā)生開裂破壞，試計算試件的抗拉強度。（4分） 2、已知某巖體的容重丫 =26心/忌 抗剪強度c=0.017MPa =30。如果基于這種巖體設(shè)計以 其坡高系數(shù)H =1.6，試求該邊坡的極限高度 H。（4分） 3、設(shè)某花崗巖埋深一公里，其上復(fù)蓋地層的平均容重為一，花崗巖處于彈性狀態(tài), 泊松比；-o該花崗巖在自重作用下的初始垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力分別為多大？（8 分） 20_20_學(xué)年第_學(xué)期 級 地質(zhì)、巖土 專業(yè)巖石力學(xué)試題 學(xué)號： 姓名： 密封線 4、假設(shè)洞室邊墻處的節(jié)理面傾角=500o如圖，內(nèi)摩擦角必=40,粘結(jié)力C=0,即無粘結(jié)力, 由實測知道洞

5、室處平均垂直應(yīng)力-試計算巖石錨桿在邊墻處應(yīng)提供多大水平 應(yīng)力亍時才能維持邊墻的平衡？ （ 10分） 5、在地下100m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(biāo)為：凝 聚力c=200kPa,內(nèi)摩擦角 33，容重 =25kN/m3,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。 （9分） zz 已知.b2r c 仆瓦k0f 已知：q 1 epe K0tg 第_5_頁共_6_頁 20_20_學(xué)年第_學(xué)期 級地質(zhì)、巖土 專業(yè)巖石力學(xué)試題 學(xué)號： 姓名： 密封線 6、有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力 p=2.8MPa,隧洞（內(nèi)）半徑為2

6、.3m,用厚度為0.4m的混凝土襯 砌。已知混凝土的彈性模量 Ej=1.8X 104MPa，泊松比1 0.333。巖石的彈性模量E2=1.1X 104MPa，泊松比2=0.367。試求：（10分）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。（已知：入=0.564） 第_6_頁共_6_頁 No.1巖石力學(xué)考題（地質(zhì)工程、巖土工程）A卷答案 一、簡答題：（40分） 1 、巖石力學(xué)的定義（5分） 巖石力學(xué)它是研究巖石的力學(xué)性態(tài)的理論和應(yīng)用的科學(xué)，是探討巖石對其周圍物理環(huán)境中力場反應(yīng)的 學(xué)科，具體而言，研究巖石荷載作用下的應(yīng)力、變形和破壞規(guī)律以及工程穩(wěn)定性等問題。 2、何

7、為巖石的強度？表示巖石強度的指標(biāo)有哪些？（5分） 巖石低抗破壞的極限能力即為巖石的強度。 表示巖石強度的指標(biāo)有單軸抗壓強度R,抗拉強度R，抗剪強度 C 值 (7 分) 3、試述主要巖石破壞準(zhǔn)則（要求列舉4個以上）列出相應(yīng)的表達式及其各自的適用情況。 最大正應(yīng)力理論（12R2）（ ； R2）（ 2 R2） 單向式脆性巖不在某些二進制賂應(yīng)力狀態(tài)受檢情況。 最大正應(yīng)變： 1( 23) 2 R2 3)2 R2 12)2 R2 0 脆性材料 最大剪應(yīng)力理論（ 八面體剪應(yīng)力理論 2)2 R2 2)2 3)2 3)2 R2 2 2 3） R 0塑性材料 3）2 莫爾庫侖理論: tg 10Mpa 巖石中大部分

8、材料 3 13 2ctg sin 莫爾理論 f f （）剪切破壞只與 3有關(guān)，與 2無關(guān)。 雙曲線或擺線；塑性材料, 包絡(luò)線：脆性材料、 格里菲思，適用于脆性材料（拉應(yīng)力集中） 拋物線。 2 xy 4Rt(Rt y) 第1頁共_5-頁 3)2 8Rt( 1 破裂角: 1 arc as 2 2( Rt 倫特堡塑性材料 修正格里菲斯脆性材料 修正格里菲斯 脆性材料，由于孔隙邊緣壓應(yīng)力集中引起壓剪破壞。 經(jīng)驗公式：帕頓提出的：二丄（mS嚴(yán) RcRc Rc （S=1巖塊 0S45。時（B） 60。時（C） 75。時（D） 90。時 五、計算題：（45分） 1、將直徑為3cm的巖心切成厚度為 0.7cm

9、的薄巖片，然后進行劈裂試驗，當(dāng)荷載達到1kN時，巖片即發(fā) 生開裂破壞，試計算試件的抗拉強度。（4分） 解： 2Pmax R Dl 2、已知某巖體的容重丫 =26KN/m、抗剪強度c=0.017MPa,$ =30。如果基于這種巖體設(shè)計以其坡高系數(shù) H =1.6，試求該邊坡的極限高度Ho （4分） H90 %(45。 2） (2 分) H H/H90 (2 分) ，花崗巖處于彈性狀態(tài)，泊松比 2、設(shè)某花崗巖埋深一公里，其上復(fù)蓋地層的平均容重為 。該花崗巖在自重作用下的初始垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力分別為多大？ （8分） 解答 (1)垂直應(yīng)力計算 6 = z - 26x1000 = 26000 i-l (2

10、)水平應(yīng)力計算 其中：側(cè)壓力系數(shù) 門的大小與巖體的性質(zhì)有關(guān)，當(dāng)巖體處于彈性狀態(tài)時，采用彈性力學(xué)公式；當(dāng)巖體比較 破碎時，采用松散介質(zhì)極限平衡理論公式；當(dāng)巖體處于潛塑狀態(tài)時，采用海姆公式。因為本題巖體處于彈 性狀態(tài)，所以采用彈性力學(xué)公式，側(cè)壓力系數(shù)丄為 0.25 _ 1 _ 1- 0 25 3 所以: 一 1時才能維持邊墻 3、假設(shè)洞室邊墻處的節(jié)理面傾角J=50。如圖，內(nèi)摩擦角 =400,粘結(jié)力C=O,即無粘結(jié)力，由實測知道 洞室處平均垂直應(yīng)力-，試計算巖石錨桿在邊墻處應(yīng)提供多大水平應(yīng)力 的平衡？( 10分) 解：按公式: CTjSin+ 6 cos /5sin 0)+ c.os0 則: 6邸電

11、劉 6 - 0 lcr2 = 0 10 x 20 - 2kgf 即巖石錨桿在邊墻處提供的水平應(yīng)力一應(yīng)等于 1時，才能維持邊墻平衡。 4、在地下100m深度處開挖一地下洞室，其斷面尺寸為5m x 5m。巖石性質(zhì)指標(biāo)為：凝聚力c=200kPa, 內(nèi)摩擦角 33，容重 =25kN/m3，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。 已知: b?r c Ktg kotg zz b；k0tg Pe (9分) 解: b2bh)tg 45 這時, b?r c Ktg kotg z k0tg n pe Pk htg2(45o 2） e2 (h h)t

12、g2(45 2） 丄 h(2h 2 h)tg2(45 5、有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力p=2.8MPa，隧洞（內(nèi) ）半徑為 土的彈性模量 Elx 104MPa，泊松比10.333。巖石的彈性模量 E2=1.1x 104MPa，泊松比 試求：（10分）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。 解：混凝土襯砌傳給巖石的壓力為： 2.3m, 用厚度為0.4m的混凝土襯砌。 （已知：入=0.564） 已知混凝 2 =0.367。 Pb 求離中心3.5m （ r 3.5 m）處的圍巖附加應(yīng)力： MPa 要求襯砌內(nèi)任何點 2,2 2 a br. r 2 . 2 P r ba (a r b)的應(yīng)力 r2