礦山巖體力學基礎復習題一

1、礦山巖體力學基礎復習題一一、填空題：1、_、_、構(gòu)造是影響巖石力學性質(zhì)和物理性質(zhì)的三個重要因素。2、已知巖石的孔隙率為5%，則其孔隙比為_。3、巖石在不同的應力作用下，其極限強度的大小滿足抗剪強度 _抗拉強度。 4、巖石形成各向異性的原因是巖石物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)具有_，節(jié)理、結(jié)構(gòu)面、層面具有_。5、巖石蠕變的類型分為_和_兩種。6、馬克斯維爾（M）體描述具有瞬時彈性變形、等速蠕變和松弛性質(zhì)的不穩(wěn)定蠕變，其結(jié)構(gòu)組成為_。7、巖石抗凍系數(shù)為巖樣在_之間反復凍融，其抗壓強度降低值與未凍融前抗壓強度的百分比。8、塑性區(qū)圍巖具有_位移，位移僅與_有關，與_無關。9、目前維護井下巷道圍巖穩(wěn)定，主要從兩個方面入

2、手_、_。10、從支護原理上分析，普通支護為_支護，錨噴支護為_支護。11、錨桿支護設計時一般先確定_力，然后確定_力，再確定錨桿桿徑。二、名詞解釋：1、各向異性：2、軟化系數(shù)： 3、初始碎脹系數(shù)： 4、巖體裂隙度K：5、本構(gòu)方程：6、平面應力問題：三、簡答題：1、什么是全應力應變曲線？為什么普通材料試驗機得不出全應力應變曲線？2、簡述巖石在三軸壓縮下的變形特征。3、按結(jié)構(gòu)面成因，結(jié)構(gòu)面通常分為幾種類型？4、在巷道圍巖控制中，可采取哪些措施以改善圍巖應力條件？5、地應力測量方法分哪兩類？兩類的主要區(qū)別在哪里？每類包括哪些主要測量技術？四、論述題： 試說明普氏、太沙基地壓計算理論，并給予評價。

3、礦山巖體力學基礎復習題一參考答案一、填空題：1、礦物； 結(jié)構(gòu)2、0.0533、> （大于）4、方向性；方向性5、穩(wěn)定蠕變；不穩(wěn)定蠕變 6、M = HN （或元件圖）7、正負258、彈塑性； 應力偏量； 靜水壓力9、增強圍巖強度； 降低圍巖應力。10、被動； 主動11、錨固； 拉斷二、名詞解釋：1、各向異性：巖石的全部或部分物理、力學性質(zhì)隨方向不同而表現(xiàn)出差異的性質(zhì)。2、軟化系數(shù)：飽水巖樣抗壓強度與自然風干巖樣抗壓強度的比值。3、初始碎脹系數(shù)：破碎后樣自然堆積體積與原體積之比。4、巖體裂隙度K：取樣線上單位長度上的節(jié)理數(shù)。5、本構(gòu)方程：描述巖石應力與應變及其與應力速率、應變速率之間關系的方

4、程（物理方程）。6、平面應力問題：某一方向應力為0。（受力體在幾何上為等厚薄板，如薄板梁、砂輪等）三、簡答題：1、答：在單軸壓縮下，記錄巖石試件被壓破壞前后變形過程的應力應變曲線。普通材料實驗機整體剛度相對較小，對試件施加載荷產(chǎn)生的反作用力將使實驗機構(gòu)件產(chǎn)生較大變形（彈性能儲存），當巖石試件被壓壞時，試件抗壓能力急劇下降，致使實驗機彈性變形迅速恢復（彈性能釋放）摧毀巖石試件，而得不到巖石破壞后的應力應變曲線。剛性實驗機在施加載荷時，自身變形極小，儲存的彈性能不足以摧毀巖石試件，因此可以得到巖石破壞后的應力應變曲線。2、答：E、與單軸壓縮基本相同； 隨圍壓增加三向抗壓強度增加； 峰值變形增加；

5、彈性極限增加； 巖石由彈脆性向彈塑性、應變硬化轉(zhuǎn)變。3、答：按成因分類有三種類型： 原生結(jié)構(gòu)面成巖階段形成的結(jié)構(gòu)面； 構(gòu)造結(jié)構(gòu)面在構(gòu)造運動作用下形成的結(jié)構(gòu)面； 次生結(jié)構(gòu)面由于風化、人為因素影響形成的結(jié)構(gòu)面。4、答： 選擇合理的巷道斷面參數(shù)（形狀、尺寸），避免拉應力區(qū)產(chǎn)生（無拉力軸比）； 巷道軸線方向與最大主應力方向一致； 將巷道布置在減壓區(qū)（沿空、跨采、卸壓）。5、答：分為直接測量法和間接測量法。直接測量法是用測量儀器直接測量和記錄各種應力量。間接測量法，不直接測量應力量，而是借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，測量和記錄巖體中某些與應力有關的物理量的變化，通過其與應力之間存在的對應關系求解應力。直接

6、測量法包括：扁千斤頂法、水壓致裂法、剛性包體應力計法和聲發(fā)射法等。間接測量法包括：套孔應力解除法、局部應力解除法、松弛應變測量法、孔壁崩落測量法、地球物理探測法。四、論述題答：普氏認為：頂板巖石受力作用可形成平衡拱（免壓拱），使上覆巖層壓力通過拱軸轉(zhuǎn)移到兩側(cè)圍巖上，當兩側(cè)圍巖穩(wěn)定時，巷道支架僅承受平衡拱內(nèi)巖石的重力作用。兩幫巖體受拱傳遞壓力作用，產(chǎn)生較大變形，當達到其強度時，兩幫巖體將滑移，失去支撐作用，致使拱寬、拱高加大，頂壓與側(cè)壓增大。太沙基認為：跨度為2a 范圍內(nèi)的上部巖石將由于自重而下沉，兩側(cè)摩擦力阻止其下沉，支架所承受的壓力為下滑力與摩擦力之差。評價： 兩種計算方法均為估算法。普氏地

7、壓公式與深度無關，不能解釋應力隨深度增大的現(xiàn)象；適用于松散巖體，對整體性、強度高的巖體，計算結(jié)果與實際有出入；應用簡便（估算）、存在局限性。太沙基公式從另一角度提出地壓計算公式，也反映了免壓拱效應，經(jīng)變換后與普式公式同形。適用于埋深不大、圍巖松散破碎條件。礦山巖體力學基礎復習題二一、判斷題：1.結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體強度越接近于結(jié)構(gòu)面強度。（ ）2.巖石三向抗壓強度不是一個固定值，將隨圍壓變化而改變。（ ）3.流變模型元件并聯(lián)組合時，各元件滿足應力相等，應變相加關系。（ ）4.在未受開采影響的原巖體內(nèi)存在著原巖應力，其方向與水平方向垂直。（ ）5.巖石抗壓強度值的離散系數(shù)越大，說明巖石抗壓強度平

8、均值的可信度越高。（ ）6.根據(jù)服務年限要求，礦井運輸大巷應按照等應力軸比設計其斷面尺寸。（ ）7.巖石蠕變與巖石類別有關，與應力大小有關。（ ）8.有粘聚力的固結(jié)巖體體，由地表開始側(cè)壓力與深度成線性增長。（ ）9.橢圓斷面巷道，其長軸方向與最大主應力方向一致時，周邊受力條件最差。（ ）10.在力學處理上，弱面不僅能承受壓縮及剪切作用，還能承受拉伸作用。( )二、填空題：1.開爾文（K）體描述有彈性后效的穩(wěn)定蠕變，其結(jié)構(gòu)組成為_。2.莫爾認為無論巖石處于何種應力狀態(tài)，破壞均為_破壞。3.依據(jù)回采空間是否移動，分為_、_。4.一般講，巖體強度介于_強度與_強度之間。5.ISRM 建議：加載速率為

9、 _MPa/s；破壞時間一般為_分鐘。6.巖石破壞后所具有的殘余強度是指_。7.一般以高于（低于）原巖應力_為界，劃分集中應力影響范圍。三、名詞解釋：1平面應變問題2給定載荷3長時強度4擴容現(xiàn)象5支承壓力四、簡答題：1巖石的塑性和流變性有什么不同?2試敘述構(gòu)造應力對原巖應力場的影響及其特點。3簡述圍壓對巖石力學性質(zhì)的影響。4影響巷道圍巖穩(wěn)定的主要因素有哪些？5采用錨桿支護時如何選擇錨桿的桿徑？五、論述題：試說明并評價普氏、太沙基地壓計算理論，說明適用條件。六、計算題：（10分）如果某種巖石的強度條件為=tg30°十10(MPa)，試求，(1)這種巖石的單軸抗壓強度；(2)設1>

10、2>3(壓應力為正，單位為MPa)，則應力狀態(tài)為(53.7，30，1)時巖石是否破壞。礦山巖體力學基礎復習題二參考答案一、判斷題：1. 2. 3.× 4.× 5.× 6. × 7. 8.× 9.× 10.×二、填空題1K = H|N （或元件圖）2剪切3移動支承壓力 固定支承壓力4巖石 結(jié)構(gòu)面（弱面）50.51.0 5106破裂巖塊之間因相互錯動摩擦產(chǎn)生的摩擦阻力。75%三、名詞解釋1平面應變問題受力體呈等截面柱體，受力后僅兩個方向有應變，此類問題在彈性力學中稱為平面應變問題。2給定載荷巷道圍巖相對孤立，支架僅承受孤立

11、圍巖的載荷。3長時強度作用時間為無限大時的強度（最低值）。4擴容現(xiàn)象巖石破壞前，因微裂隙產(chǎn)生及內(nèi)部小塊體相對滑移，導致體積擴大的現(xiàn)象5支承壓力回采空間周圍煤巖體內(nèi)應力增高區(qū)的切向應力。四、簡答題1解答：塑性指巖石在高應力（超過屈服極限）作用時，產(chǎn)生不可恢復變形的性質(zhì)。流變性指巖石在任何應力作用下，隨時間增長而產(chǎn)生的不可恢復的變形。相同點：均為不可恢復變形；不同點：變形產(chǎn)生的原因、機理不同。2解答：影響：加大了水平應力和應力不均衡分布。構(gòu)造應力特點：1）分布不均，在構(gòu)造區(qū)域附近最大；2）水平應力為主，淺部尤為明顯；3）具有明顯的方向性；4）堅硬巖層中明顯，軟巖中不明顯；5）3解答：圍壓可改變巖石

12、的力學性狀。圍壓增大致使塑性增大、峰值強度增高、破壞前變形加大。實驗時加載速率大，導致彈性摸量大、強度指標高。4解答：圍巖強度、應力集中程度、原始應力大小、巷道支架的支撐力5解答：錨桿桿徑確定：一般先確定錨固力，然后由拉斷力錨固力確定拉斷力，再確定桿徑。五、論述題 普氏認為：頂板巖石受力作用可形成平衡拱（免壓拱），使上覆巖層壓力通過拱軸轉(zhuǎn)移到兩側(cè)圍巖上，當兩側(cè)圍巖穩(wěn)定時，巷道支架僅承受平衡拱內(nèi)巖石的重力作用。兩幫巖體受拱傳遞壓力作用，產(chǎn)生較大變形，當達到其強度時，兩幫巖體將滑移，失去支撐作用，致使拱寬、拱高加大，頂壓與側(cè)壓增大。太沙基認為：跨度為2a 范圍內(nèi)的上部巖石將由于自重而下沉，兩側(cè)摩擦

13、力阻止其下沉，支架所承受的壓力為下滑力與摩擦力之差。評價： 兩種計算方法均為估算法。普氏地壓公式與深度無關，不能解釋應力隨深度增大的現(xiàn)象；適用于松散巖體，對整體性、強度高的巖體，計算結(jié)果與實際有出入；應用簡便（估算）、存在局限性。太沙基公式從另一角度提出地壓計算公式，也反映了免壓拱效應，經(jīng)變換后與普式公式同形。適用于埋深不大、圍巖松散破碎條件。六、計算題解答：由知 ，；（1）由 有（2）由三向抗壓強度有：（53.7，30，1）時三向抗壓強度，已破壞；礦山巖體力學基礎復習題三一、填空題：1描述不穩(wěn)定蠕變的馬克斯維爾（M）體結(jié)構(gòu)組成為_。2礦物、_、_是影響巖石力學性質(zhì)和物理性質(zhì)的三個重要因素。3

14、巖體由_、_組成。 4格里菲斯認為不論巖石受力狀態(tài)如何，最終在本質(zhì)上都是_引起巖石破壞。5錨桿的作用原理有懸吊、_、_、抗剪切等不同解釋。6巖石塑性變形有真塑性和假塑性之說，其中假塑性變形是指_。7當側(cè)壓系數(shù)為_時，圓形巷道周邊恰恰不產(chǎn)生拉應力。二、判斷題：1結(jié)構(gòu)面組數(shù)越多，巖體越接近于各向異性。（ ）2流變模型元件串聯(lián)組合時，各元件滿足應變相等，應力相加關系。（ ）3軟弱巖層受力后變形較大，表明構(gòu)造應力在軟弱巖層中表現(xiàn)顯著。（ ）4巖石限制性剪切強度不是固定值，與剪切面上作用的正壓力有關。（ ）5軟巖破壞為漸進過程，首先對破壞部位支護，可使軟巖控制取得好的效果。（ ）6隨開采深度增加，巷道圍

15、巖變形將明顯增大。（ ）7從巷道周邊圍巖受力情況看，拱型斷面巷道要比梯形巷道斷面差。（ ）8塑性變形與靜水應力無關，只與應力偏量有關，與剪應力有關。（ ）9對無粘聚力的松散體，由地表開始側(cè)壓力即與深度成線性增長。（ ）10巷道返修是一種較好的巷道支護對策。（ ）三、名詞解釋：1平面應力問題2給定變形3準巖體強度4剪脹現(xiàn)象5滯環(huán)四、簡答題：1巖石受載時會產(chǎn)生哪些類型的變形?2程巖體比尼奧斯基分類法依據(jù)哪些指標對巖體進行分類？3巖體與巖石相比，其變形性質(zhì)有何特點？4試分析支承壓力的有利因素與不利因素。5采用錨桿支護時，如何選擇錨桿的類型？五、論述題：試分析莫爾與格里菲斯強度理論的基本觀點并給予評價

16、，說明各自適用條件。六、計算題：在均質(zhì)巖體中開一巷道，巳知巖石的內(nèi)摩擦角=30°，內(nèi)聚力C=30MPa,由實測知道巷道圍巖所受平均垂直應力為200MPa，這種情況下至少應對巷道邊幫提供多大的側(cè)向應力才能維持巷道邊幫的平衡?礦山巖體力學基礎復習題三參考答案一、填空題1M = HN （或元件圖）2結(jié)構(gòu) 構(gòu)造3巖塊 結(jié)構(gòu)面4拉伸應力5組合梁 擠壓拱6巖石內(nèi)部存在的節(jié)理裂隙被壓閉合在宏觀表現(xiàn)上的變形。71/3二、判斷題1× 2.× 3.× 4. 5. 6. 7.× 8. 9. 10.×三、名詞解釋1平面應力問題受力體呈等厚薄板狀，所受應力為平

17、面應力，在彈性力學中稱為平面應力問題。2給定變形圍巖與母體巖層存在力學聯(lián)系，支架承受圍巖變形而產(chǎn)生的壓力，這種工作方式稱為給定變形。3準巖體強度考慮裂隙發(fā)育程度，經(jīng)過修正后的巖石強度稱為準巖體強度。4剪脹現(xiàn)象巖石受力破壞后，內(nèi)部斷裂巖塊之間相互錯動增加內(nèi)部空間在宏觀上表現(xiàn)體積增大現(xiàn)象。5滯環(huán)巖石屬滯彈性體，加卸載曲線圍成的環(huán)狀圖形，其面積大小表示因內(nèi)摩擦等原因消耗的能量。四、簡答題1解答：巖石受載可發(fā)生彈性變形、塑性變形和粘性變形。一般巖石呈現(xiàn)粘彈性性質(zhì)（滯彈性），即應變的產(chǎn)生和恢復滯后于應力變化。2解答：依據(jù)巖塊強度、RQD、節(jié)理間距、節(jié)理條件、地下水條件五個指標進行分類。3解答：巖體變形與

18、巖石相比E低，峰值強度低，殘余強度低，高；達到峰值后，巖體呈柔性破壞，并保留一定殘余強度；各向異性顯著，不同結(jié)構(gòu)面分布呈現(xiàn)不同變形性質(zhì)。4解答：有利：壓酥煤體，便于落煤，節(jié)省能耗。不利：破壞煤體引起片幫，不利頂板管理； 破壞頂板，生成采動裂隙，造成頂板破碎不易管理； 高應力引起巷道圍巖變形嚴重，維護量大不安全；高應力易引發(fā)沖擊地壓。5解答：堅硬、厚層狀巖體多選用端頭錨固型；松軟破碎、裂隙發(fā)育巖體多選用全長錨固；為增加錨桿作用效果，錨固經(jīng)常與噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼板條帶等聯(lián)合使用。五、論述題（10分） 莫爾認為：無論巖石處于何種應力狀態(tài)，破壞均為剪切破壞； 破壞時，剪切面上所需的剪應力不僅與巖石

19、性質(zhì)有關，而且與作用在剪切面上的正應力有關。格里菲斯認為：不論巖石受力狀態(tài)如何，最終在本質(zhì)上都是拉伸應力引起巖石破壞。 評價： 莫爾理論較好解釋了巖石抗拉強度遠遠低于抗壓強度特征，解釋了三向等拉時破壞，三向等壓時不破壞現(xiàn)象，但忽視了中間應力的作用。 格式理論推導巖石抗壓強度為抗拉強度的8倍，反映了巖石的真實情況，較好證明了巖石在任何應力狀態(tài)下都是由于拉伸引起破壞，但對裂隙被壓閉合抗剪強度增高解釋不夠。 莫爾理論適用于塑性巖石，及脆性巖石的剪切破壞；不適用于拉斷破壞。 格式理論適用于脆性巖石及材料破壞。六、計算題（10分）解答：本題實質(zhì)為求三向受力下最大主應力為200不破壞時的最小側(cè)壓。由有需提

20、供最小側(cè)向應力為0.64。礦山巖體力學基礎復習題四一、填空題：1、已知巖石的孔隙比為0.053，則其孔隙率為_。2、巖石在不同的應力作用下，其極限強度的大小滿足三向抗壓強度_單軸抗壓強度。3、結(jié)構(gòu)面密集程度由_與_表征。4、巖石的破壞類型分為_、_兩種。5、典型蠕變曲線分為 _、_、_三階段。6、開爾文（K）體描述有彈性后效的穩(wěn)定蠕變，其結(jié)構(gòu)組成為_。7、巷道圍巖受地壓作用產(chǎn)生的三區(qū)分別為_、_、_。8、彈性區(qū)圍巖具有_或_位移，位移與巖石彈性性質(zhì)有關。9、大量實驗表明，塑性變形與_無關，只與_有關，與剪應力有關。10、錨桿施工時要注意兩點_、_。二、名詞解釋：1、巖石的視密度：2、擴容現(xiàn)象：

21、3、巖體切割度Xe：4、彈性后效：5、粘彈性：6、軟巖（地質(zhì)定義）：三、簡答題：1、在巷道圍巖控制中，采用哪些措施可使支護更加合理？2、峰前區(qū)應力應變曲線有幾種類型，各表示巖石何種性質(zhì)？3、巖體結(jié)構(gòu)基本類型有哪些？4、結(jié)構(gòu)面的剪切變形、法向變形與結(jié)構(gòu)面的哪些因素有關？5、簡述水壓致裂法主要測量步驟及適用條件。四、論述題分析庫侖、莫爾、格里菲斯強度理論的基本觀點并給予評價。礦山巖體力學基礎復習題四參考答案：一、填空題：（每空1分，共20分）1、5%2、> （大于）3、裂隙度K ； 切割度Xe4、斷裂破壞（劈裂）； 流動破壞（剪切）5、初始蠕變； 定常蠕變； 加速蠕變6、K = H | N

22、（或元件圖） 7、塑性區(qū)； 彈性區(qū)； 原始應力區(qū)8、彈性； 粘彈性9、靜水應力； 應力偏量10、足夠、可靠的錨固力； 穩(wěn)定、完整的巖幫二、名詞解釋：1、巖石的視密度：單位體積巖石（包括空隙）的質(zhì)量。2、擴容現(xiàn)象：巖石破壞前，因微裂隙產(chǎn)生及內(nèi)部小塊體相對滑移，導致體積擴大的現(xiàn)象。3、巖體切割度Xe：巖體被裂隙割裂分離的程度：4、彈性后效：停止加、卸載，應變需經(jīng)一段時間達到應有值的現(xiàn)象。5、粘彈性：巖石在發(fā)生的彈性變形具有滯后性，變形可緩慢恢復。6、軟巖（地質(zhì)定義）：單軸抗壓強度小于25MPa的松散、破碎、軟弱及風化膨脹類巖石。三、簡答題：1、答： 對于位移明顯巷道，采用恒阻可伸縮支護形式； 對于變形量較大的軟巖，采用二次支護； 支架與圍巖要整體接觸，使應力均勻傳遞； 加強支護與圍巖間