巖石力學(xué)期末試卷及答案

1、巖石力學(xué)期末試卷及答案姓名 學(xué)號(hào) 成績(jī)一、選擇題（每題1分，共20分）1.已知巖樣的容重為,天然含水量為 W0,比重為Gs, 40C時(shí)水的容重為 w,則該巖樣的飽和容重 m為（A ）A.Gs 11W0 GsGs 11W0 GsC.w Gs 11 W0 GsD.Gs 11 W0 Gs2 .巖石中細(xì)微裂隙的發(fā)生和發(fā)展結(jié)果引起巖石的（ A ）A .脆性破壞B.塑性破壞C.弱面剪切破壞 D.拉伸破壞3 .同一種巖石其單軸抗壓強(qiáng)度為Rc ,單軸抗拉強(qiáng)度Rt ,抗剪強(qiáng)度 f之間一般關(guān)系為（C ）A. RtRcf B. Rc Rtf C. Rtf Rc D. Rcf R4 .巖石的蠕變是指（ D ）A.應(yīng)力

2、不變時(shí)，應(yīng)變也不變；B.應(yīng)力變化時(shí)，應(yīng)變不變化；C.應(yīng)力變化時(shí)，應(yīng)變呈線性隨之變化；D.應(yīng)力不變時(shí)應(yīng)變隨時(shí)間而增長(zhǎng)5 .模量比是指（A）A.巖石的單軸抗壓強(qiáng)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(qiáng)度之比C.巖體的單軸抗壓強(qiáng)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(qiáng)度之比6 .對(duì)于均質(zhì)巖體而言，下面巖體的那種應(yīng)力狀態(tài)是穩(wěn)定狀態(tài)（A ）A. sin13 2cctgB.1133 2cctgsinC.1133 2cctgsinD. 一1133 2cctgsin7 .用RMR法對(duì)巖體進(jìn)行分類時(shí)，需要首先確定RMR的初始值，依據(jù)是（ D ）A .完整巖石的聲波速度、RQD值、節(jié)理

3、間距、節(jié)理狀態(tài)與地下水狀況8 .完整巖石的強(qiáng)度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)與不支護(hù)自穩(wěn)時(shí)間C.完整巖石的彈性模量、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)與地下水狀況D.完整巖石的強(qiáng)度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)與地下水狀況8 .下面關(guān)于巖石變形特性描述正確的是（ B ）A.彈性就是加載與卸載曲線完全重合，且近似為直線B.在單軸實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為脆性的巖石試樣在三軸實(shí)驗(yàn)中塑性增強(qiáng)C.加載速率對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒有影響D.巖基的不均勻沉降是由于組成巖基的不同巖石材料含水量不同導(dǎo)致的9 .下面關(guān)于巖石水理性質(zhì)描述正確的是（ B ）A.飽水系數(shù)越大，抗凍性能越好B.凍融系數(shù)是巖石試件經(jīng)反復(fù)凍融后干抗壓強(qiáng)度與凍融前干

4、抗壓強(qiáng)度之比C.抗凍系數(shù)為25%,重力損失率為75%,則該巖石的抗凍性能良好D.巖石的崩解性是指巖石與水相互作用時(shí)體積發(fā)生膨脹的性質(zhì)10 .彈塑性理論芬納公式推導(dǎo)過(guò)程中應(yīng)用到的條件有：（A ）A應(yīng)力平衡條件和塑性平衡條件B僅應(yīng)力平衡條件C僅塑性平衡條件 D以上都不對(duì)11 .下面對(duì)于噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)原則，敘述不正確的是：（D ）A對(duì)于整體圍巖，一般不支護(hù)，對(duì)于大跨度洞室或高邊墻洞室，需要噴錨支護(hù)。B對(duì)于塊狀圍巖，一般噴射混凝土即可，有時(shí)也配以錨桿。C對(duì)于層狀圍巖，主要為錨桿。D對(duì)于軟弱巖石，噴射混凝土即可。12 .在計(jì)算有壓隧洞最小覆蓋比厚度時(shí)，下面哪句話是錯(cuò)的：（C ）A對(duì)于堅(jiān)硬而無(wú)裂縫的巖石，只

5、要覆蓋比大于等于1,圍壓能保持穩(wěn)定。B葉格爾方法認(rèn)為，對(duì)于具有有徑向裂縫的巖石，切向附加應(yīng)力與半徑成反比。C采用葉格爾方法，對(duì)于塑性巖石，塑性條件為Mohr-Coulomb條件。D采用葉格爾方法對(duì)于塑性巖石，塑性區(qū)的開展深度確定最大覆蓋層厚度。13 .驗(yàn)算巖基抗滑穩(wěn)定性，下列哪一種滑移面不在假定范圍之內(nèi)（ B ）。A圓弧滑面 B水平滑面C單斜滑面 D雙斜滑面14 .若巖基表層存在裂隙，為了加固巖基并提高巖基承載力，應(yīng)使用哪一種加固措施？（ A ）A開挖回填B鋼筋混凝土板鋪蓋C固結(jié)灌漿D錨桿加固15 .巖質(zhì)邊坡的破壞類型從形態(tài)上來(lái)看可分為：（A ）。A巖崩和巖滑B平面滑動(dòng)和圓弧滑動(dòng) C圓弧滑動(dòng)和

6、傾倒破壞D傾倒破壞和楔形滑動(dòng)16 .巖石邊坡的穩(wěn)定性主要取決于（ C ）。邊坡高度和邊度角；巖石強(qiáng)度；巖石類型；軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及性質(zhì)；地下水位的高低和邊坡的滲水性能。A，B，C，D，17 .下面哪種實(shí)驗(yàn)方法可以用來(lái)量測(cè)巖體應(yīng)力（ D ）A.承壓板法 B.刻槽法 C.環(huán)形加荷法D.應(yīng)力解除法18 .海姆假說(shuō)指的是在巖體深處的初始應(yīng)力與其上覆巖體的重量成正比，（C ）A.水平應(yīng)力遠(yuǎn)大于垂直應(yīng)力 B.水平應(yīng)力遠(yuǎn)小于垂直應(yīng)力C.水平應(yīng)力大致等于垂直應(yīng)力D.水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的關(guān)系隨地質(zhì)條件的不同而變化19 .下面關(guān)于地應(yīng)力的描述正確的是（ B ）A.地層中由于過(guò)去地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生和現(xiàn)在正在活動(dòng)與變化

7、的力或地質(zhì)作用殘存的應(yīng)力B.巖體在天然狀態(tài)下所存在的內(nèi)應(yīng)力C.由上覆巖體的自重所引起的應(yīng)力D.巖體在外部載荷作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力20 .用Griffith強(qiáng)度理論描述巖石材料是否破壞時(shí)，需要（ B ）A.巖石材料的單軸抗壓強(qiáng)度；B.巖石材料的單軸抗拉強(qiáng)度；C.巖石材料的抗剪弓雖度;D.巖石材料的內(nèi)摩擦角度與凝聚力二、名詞解釋(共6小題，每小題4分,共24分)1 .巖石孔隙率答：巖石試樣中孔隙體積與巖石試樣總體積的百分?jǐn)?shù)稱為孔隙率，可用下式表示：Vn J，孔隙率越大表明空隙和細(xì)微裂紋越多，巖石抗壓強(qiáng)度隨之降低。2 .巖石軟化系數(shù)答：巖石受水飽和狀態(tài)試件的抗壓強(qiáng)度(濕抗壓強(qiáng)度)和干燥狀態(tài)試件的抗壓強(qiáng)

8、度比值稱為巖石軟化系數(shù)。它表征巖石與水相互作用時(shí)降低強(qiáng)度的性能。3 .巖體結(jié)構(gòu)面答：巖體中各類地質(zhì)界面， 包括物質(zhì)分異面和不連續(xù)面，諸如斷層和斷裂面等統(tǒng)稱為巖體結(jié)構(gòu)面。按成因可分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，次生結(jié)構(gòu)面三種。4 .巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD答：采用將鉆孔中直接獲取的巖芯總長(zhǎng)度，扣除破碎巖芯及軟弱物質(zhì)， 測(cè)量大于或等于10cm長(zhǎng)完整巖芯的總長(zhǎng)度。 用這一有效的巖芯長(zhǎng)度與采集巖芯段的鉆孔總進(jìn)尺之比，取其百分?jǐn)?shù)就是RQD。是用于表示巖體良好度的一種方法。5 .巖石變形答：巖石在任何物理因素下形狀和大小的變化，工程中常研究的變形是由于外力引起的。常用彈性模量E和泊松比 來(lái)表示。6 .巖石的滲透性答

9、：巖石的滲透性是指在水壓力作用下，巖石的空隙和裂隙透過(guò)水的能力。常用滲透系數(shù)來(lái)衡量。三、簡(jiǎn)答題(共6小題，每小題5分，任選5題，共30分)1 .巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線可分成哪幾種類型？請(qǐng)畫出相應(yīng)的曲線圖？答：(1)線彈性：對(duì)于較多數(shù)白巖石來(lái)說(shuō)，應(yīng)力 -應(yīng)變曲線具有近似直線的形式，如圖 (a)所示，在直線白未端F點(diǎn)處發(fā)生突然破壞。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系可用下式表示：E(2)完全彈性：如果巖石的應(yīng)力 -應(yīng)變關(guān)系不是直線，而是曲線，但應(yīng)力-應(yīng)變間有著唯一的關(guān)系，則稱這種材料為完全彈性的，即f()(3)彈性：在應(yīng)力-應(yīng)變曲線中，如果應(yīng)力卸載為零時(shí)，應(yīng)變也退為零，但卸載曲線與加載曲線不同，則這種材料也為彈性的。但

10、此時(shí)產(chǎn)生了滯回效應(yīng)，加載過(guò)程做的功大于卸載過(guò)程中做的功。(4)彈塑性：在應(yīng)力-應(yīng)變曲線中，不僅卸載曲線與加載曲線不同，而且應(yīng)力卸載為零時(shí)，應(yīng)變不恢復(fù)為零，則稱這種材料為彈塑性的。2 .摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論的要點(diǎn)是什么？答：材料內(nèi)某一點(diǎn)的破壞主要決定于它的最大和最小主應(yīng)力，即1、3 ,而與中間主應(yīng)力無(wú)關(guān)。根據(jù)不同大小主應(yīng)力比例求得材料的強(qiáng)度資料，在 曲線上繪制一系列的莫爾應(yīng)力圓，每一個(gè)應(yīng)力圓都表示一種極限破壞應(yīng)力狀態(tài)，一系列的極限應(yīng)力圓的包絡(luò)線代表材料的破壞條件或強(qiáng)度條件，包絡(luò)線上各點(diǎn)都反映材料破壞時(shí)的剪應(yīng)力f與正應(yīng)力 的關(guān)系。其普遍形式：f f ()。根據(jù)該理論，在判斷材料內(nèi)某點(diǎn)處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)

11、下是否破壞時(shí)，只要在 平面內(nèi)作該點(diǎn)的莫爾應(yīng)力圓，如果該圓在莫爾包絡(luò)線以內(nèi)則沒有破壞，若剛好與包絡(luò)線相切，則處于極限平衡狀態(tài)，若超過(guò)，表明破壞了，該狀態(tài)實(shí)際不存在。3 .試簡(jiǎn)述由彈性理論確定巖體中自重應(yīng)力的基本方法，以及海姆假說(shuō)的基本內(nèi)容。答：對(duì)于沒有經(jīng)受構(gòu)造作用、 產(chǎn)狀較為平緩的巖層， 它們的應(yīng)力狀態(tài)接近由彈性理論所確定的應(yīng)力狀態(tài)。對(duì)于做表面 xy為表面，z軸垂直向下的半無(wú)限體，在深度 z處的垂直應(yīng)力z z(為巖體容重)，半無(wú)限體中任意微分單元體上的正應(yīng)力x, y, z都是主應(yīng)力；并且水平向應(yīng)力和應(yīng)變彼此相等：x y， x y由此有_( z) 0,E,為泊松比。E E y則有 x y - z

12、Ko z。 1當(dāng)靜止側(cè)壓力系數(shù) Ko 1時(shí)，就出現(xiàn)了側(cè)向水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力相等的所謂靜水壓力情況。海姆假說(shuō)：在巖體深處的初始垂直應(yīng)力與其上覆巖體的重量成正比，而水平應(yīng)力大致與垂直應(yīng)力相等。4 .大壩巖基失穩(wěn)破壞有幾種主要形式？各有什么特點(diǎn)？答：大壩失穩(wěn)形式主要有兩種情況：第一種情況是巖基中的巖體強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壩體混凝土強(qiáng)度，同時(shí)巖體堅(jiān)固完整且無(wú)顯著的軟弱結(jié)構(gòu)面，這時(shí)大壩的失穩(wěn)多半沿著壩體與巖基接觸面產(chǎn)生，稱為表層滑動(dòng)破壞。第二種情況是在巖基內(nèi)部存在節(jié)理、裂隙和軟弱夾層或者其它不利于穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面，容易產(chǎn)生沿著結(jié)構(gòu)面的深層滑動(dòng)。有時(shí)大壩失穩(wěn)一部分沿著混凝土與基巖接觸面，一部分沿著某結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)，稱為混

13、合滑動(dòng)。5 .邊坡破壞的類型和加固措施主要有哪些？答：從破壞形態(tài)分可分為巖崩、巖滑。巖崩一般發(fā)生在邊坡過(guò)陡的巖坡中，這時(shí)大塊的巖體與巖坡分離而向前傾倒或者坡頂巖體因某種原因脫落而在坡腳下堆積，常發(fā)生于坡頂裂隙發(fā)育的地方，其原因是風(fēng)化、雨水入滲、氣溫變化、凍融等。巖滑是指一部分巖體沿著某一軟弱面(層面、斷層、裂隙)的滑動(dòng)，可分為平面滑動(dòng)、楔形 滑動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)。目前還沒有能夠阻止大規(guī)?；碌姆椒?，只能采用監(jiān)測(cè)方法監(jiān)控。 對(duì)于小規(guī)模巖石滑坡或巖崩可采用適當(dāng)方法阻止，常用以下方法：(1)用混凝土填塞巖石斷裂部分；(2)錨栓或預(yù)應(yīng)力纜索加固(3)用混凝土擋墻或支墩加固(4)擋墻與錨栓相結(jié)合的加固。6.

14、“初始應(yīng)力場(chǎng)與山巖壓力是相同的”，該說(shuō)法是否正確？說(shuō)明根據(jù)。答：這種說(shuō)法錯(cuò)誤。工程施工前就存在于巖體中的地應(yīng)力,稱為初始應(yīng)力或天然應(yīng)力，其大小取決于上覆巖層重量、構(gòu)造作用的類型、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)期的長(zhǎng)短等。而山巖壓力是由于洞室開挖后巖體變形和破壞形成的,是由于巖體變形對(duì)支護(hù)或襯砌的壓力，稱為變形壓力等等。初始應(yīng)力場(chǎng)是時(shí)刻存在的，開挖等撓動(dòng)可造成初始應(yīng)力場(chǎng)的改變。 形小，山巖壓力可能為零，二者不是同一概念，所以該說(shuō)法是錯(cuò)誤的。四、計(jì)算題(共兩小題，每小題 13分，共26分)1.一直徑為5cm,高度10cm的巖石試樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，當(dāng)壓力達(dá)到 破壞，破壞面與大主應(yīng)力作用平面夾角 60。假設(shè)抗剪強(qiáng)度滿

15、足莫爾 巖石的抗壓強(qiáng)度(3)破壞面上的正應(yīng)力和剪切應(yīng)力(3)巖石的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力1.一直徑為5cm,高度10cm的巖石試樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，當(dāng)壓力達(dá)到如果圍巖質(zhì)量好，變235kN時(shí)，該巖石-庫(kù)侖準(zhǔn)則，試計(jì)算：破壞，破壞面與大主應(yīng)力作用平面夾角巖石的抗壓強(qiáng)度(3)破壞面上的正應(yīng)力和剪切應(yīng)力(3)巖石的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力60。假設(shè)抗剪強(qiáng)度滿足莫爾235KN時(shí)，該巖石-庫(kù)侖準(zhǔn)則，試計(jì)算：“，、一一P答：(1)抗壓強(qiáng)度：Rc AP_ D2/43235 1032-1203.14 (5 10 ) /4106(2)最大主應(yīng)力120Mpa,最小主應(yīng)力為 0,破壞面與大主應(yīng)力作用平面夾角為60 ,因此有-3co

16、s22120 02120cos120 60Mpa13sin 22120sin120252Mpa(3)根據(jù)莫爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則:4560 ,得 302根據(jù)幾何關(guān)系可得內(nèi)聚力：如圖所示c (_3cot30- 22.如圖，在具有一組平行節(jié)理的巖體中開挖一地下洞注室，巖體節(jié)理面傾角30 ,內(nèi)摩擦角 j 35 ,內(nèi)聚力Cj 0,邊墻處垂直應(yīng)力y 1Mpa ,假設(shè)巖體破壞滿足莫爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則，問(wèn)：(1)巖體干燥時(shí)洞室是否穩(wěn)定？答：根據(jù)莫爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則穩(wěn)定判定標(biāo)準(zhǔn)：(2)節(jié)理中存在孔隙水壓力 pw 150Kpa時(shí)洞室邊墻是否穩(wěn)定？若不穩(wěn)定，應(yīng)給洞室邊墻施加多大的水平支護(hù)力 x才能保持穩(wěn)定？1)巖體干燥時(shí)洞室是否穩(wěn)定？答：根據(jù)莫爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則穩(wěn)定判定標(biāo)準(zhǔn)：1cos sin( j )3sin cos( j ) cj cos j 0代入 1 y 1Mpa, 3x 0有左式=1 cos(30 )sin(3530 ) 0 ,邊墻塊體處于穩(wěn)定狀態(tài)。(2)節(jié)理中存在孔隙水壓力Pw 150 K