巖石力學(xué)期末考試試卷及答案

1、填空題【1】彈性體的特征：在外力作用下物體變形，當(dāng)外力不超過一定限度時，除去外力后變形能完全恢復(fù)?！?】彈性力學(xué)的平面問題包括：平面應(yīng)力問題和平面應(yīng)變問題；【3】變質(zhì)巖分類包括片理狀巖類（片麻狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造）和塊狀巖類（塊狀構(gòu)造）；【4】巖石的密度：巖石單位體積所具有的質(zhì)量?！?】巖石的容重：巖石單位體積所具有的重量?！?】巖石的容重取決于：（1）巖石的礦物成分；（2）孔隙發(fā)育程度；（3）含水量【7】巖石強度：是指巖石在外荷載作用下，達(dá)到破壞前所能承受的最大應(yīng)力。【8】巖石的三軸抗壓強度：是指巖石在三圍荷載作用下，達(dá)到破壞前所能承受的最大壓應(yīng)力?！?】三軸壓縮試驗的加載

2、方式（1）真三軸加載；（2）偽三軸加載；【10】巖石的變形有：（1）彈性變形；（2）塑性變形；（3）黏性變形；【10】巖體的結(jié)構(gòu)單元有：（1）結(jié)構(gòu)面（堅硬結(jié)構(gòu)面、軟弱結(jié)構(gòu)面）；（2）結(jié)構(gòu)體（塊狀結(jié)構(gòu)體、板狀結(jié)構(gòu)體）；【11】巖體的賦存環(huán)境包括：（1）地應(yīng)力；（2）地下水；（3）地溫；【12】根據(jù)結(jié)構(gòu)面的成因不同分：（1）原生結(jié)構(gòu)面（2）構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（3）次生結(jié)構(gòu)面【13】流變現(xiàn)象：是指應(yīng)力-應(yīng)變曲線與時間因素有關(guān)的性質(zhì)，巖體在變形過程中有時間效應(yīng)的現(xiàn)象?！?4】巖石的流變包括：（1）蠕變（當(dāng)應(yīng)力不變時，變形隨時間的延長而增加的現(xiàn)象）；（2）松弛（當(dāng)變形一定時，應(yīng)力隨時間的延長而減小的現(xiàn)象）；（3

3、）彈性后效（當(dāng)瞬間加載或卸載時，應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象）。【15】圍巖-支護共同作用：是指圍巖與支護形成一個共同體，使其兩者之間產(chǎn)生相互耦合和相互影響的情況。【16】馬克斯威爾體（本構(gòu)方程、蠕變方程、松弛方程）和凱爾文體（本構(gòu)方程、蠕變方程、彈性后效（卸載效應(yīng)）的相關(guān)方程答：馬克斯威爾體具有瞬間變形、等速蠕變和松弛的性質(zhì)；凱爾文體具有彈性后效、穩(wěn)定蠕變，沒有松弛的性質(zhì)；【17】巖石種類：巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖。巖漿巖：深成巖、淺成巖、噴出巖。沉積巖：火山碎屑巖、膠結(jié)碎屑巖、黏土巖、化學(xué)巖和生物化學(xué)巖。變質(zhì)巖：接觸變質(zhì)巖、動力變質(zhì)巖、區(qū)域變質(zhì)巖。【18】通過試件所確定的各種巖石強度指標(biāo)值受以下因素

4、的影響：試件尺寸、試件形狀、試件三維尺寸比例、加載速率、濕度【19】單軸壓縮條件下巖石變形特征：（1）孔隙裂隙壓密階段（2）彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段（3）非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段（累進性破裂階段）（4）破裂后階段?！?0】地應(yīng)力成因：大陸板塊邊界受壓引起的應(yīng)力場、地幔熱對流引起的應(yīng)力場、由地心引力引起的應(yīng)力場、巖漿侵入引起的應(yīng)力場、地溫梯度引起的應(yīng)力場、地表剝蝕產(chǎn)生的應(yīng)力場二、名詞解釋【1】巖體完整性系數(shù)：又稱裂隙系數(shù)，為巖體與巖石的縱波速度之比的平方?！?】應(yīng)力集中系數(shù)：是指產(chǎn)生應(yīng)力集中時的最大應(yīng)力除以平均應(yīng)力。【3】巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD：是指10cm及以上長度巖芯累計長度與鉆孔長度比值的百

5、分比；【4】巖石的物理性質(zhì)：是指巖石固有的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征所決定的基本屬性?！?】單軸抗壓強度:是指巖石在單軸壓縮荷載作用下達(dá)到破壞前所能承受的最大壓應(yīng)力，也稱為非限制性抗壓強度?！?】巖石的擴容:是指巖石在荷載作用下，在其破壞之前產(chǎn)生的一種明顯的非彈性體積變形。【7】巖石的各向異性：是指巖石的全部或部分物理.力學(xué)性質(zhì)隨方向不同而表現(xiàn)出差異的現(xiàn)象。【8】地應(yīng)力：是指存在于地層中的未受工程擾動的天然應(yīng)力，也稱其為巖體的初始應(yīng)力、絕對應(yīng)力、原巖應(yīng)力?！?】巖石的長期強度：巖石的強度隨著荷載作用時間的延長而降低，通常將t趨于無窮時的強度?！?0】彈性理論：是指研究彈性物體在外力和其他外界因素的作用

6、下產(chǎn)生的變形和內(nèi)力?！?1】巖石的孔隙率：巖石孔隙的體積與巖石總體積的比值的百分比【12】巖石軟化系數(shù)：巖樣飽水狀態(tài)的單軸抗壓強度與自然風(fēng)干狀態(tài)單軸抗壓強度的比值【13】單軸抗拉強度：是指巖石在單軸拉伸荷載作用下達(dá)到破壞時所能承受的最大拉應(yīng)力【14】圍巖-支護共同作用：是指共同體兩方面的耦合作用和互為影響的情況。【15】巖石的彈性：是指巖石在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力去除時，又恢復(fù)到原來的狀態(tài)?！?6】蠕變：當(dāng)應(yīng)力保持不變時，變形隨時間增加而增長的現(xiàn)象?！?7】松弛：當(dāng)應(yīng)變保持不變時，應(yīng)力隨時間增加而減小的現(xiàn)象。【18】錨桿作用機理：懸吊作用、減跨作用、組合梁作用、組合拱作用、加固作用三、簡答

7、題【1】理想彈性體的基本假設(shè)：（1）物體的連續(xù)性；（2）完全弾性；（3）均勻性；（4）各向同性；（5）假定形變和位移是微小的?！?】影響巖石試件強度的因素：1）試件尺寸，2）試件形狀，3）試件三圍尺寸比例，4）加載速率，5）濕度。【3】單軸壓縮荷載作用下破壞形式分為：1）X狀共軛斜面剪切破壞，2）單斜面剪切破壞，3）拉伸破壞?！?】巖石全應(yīng)力-應(yīng)變曲線的變形特征：1）孔隙裂隙壓密階段（0A段）。2）彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定階段（AC段）。3）非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段，或稱累進性破裂階段（CD段）。4）破裂后階段（D點以后階段）?！?】簡述地應(yīng)力分布的基本規(guī)律：（1）地應(yīng)力是一個具有相對穩(wěn)定的非穩(wěn)定應(yīng)

8、力場，它是時間和空間的函數(shù)。（2）實測垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層重量（3）淺層地殼中，實測水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力；（4）平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力比值相當(dāng)分散，隨深度增加比值減??；（5）最大水平應(yīng)力與最小水平應(yīng)力比值隨深度增加呈線性增長；（6）最大水平應(yīng)力與最小水平應(yīng)力比值相差較大，顯示出很強的方向性；（7）地應(yīng)力分布規(guī)律受地形和斷層影響較大。【6】地應(yīng)力對巖體力學(xué)性質(zhì)的影響：（1）地應(yīng)力影響巖體的承載能力。（2）地應(yīng)力影響巖體的變形和破壞機制。（3）地應(yīng)力影響巖體中的應(yīng)力傳播法則?！?】維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則：（1）合理利用和充分發(fā)揮巖體的強度：1地下的地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜。2避免巖石強度的

9、損壞3充分發(fā)揮巖體的承載能力4加固巖體（2）改善圍巖的應(yīng)力條件：1選擇合理的隧道斷面形狀和尺寸2選擇合理的位置和方向3卸壓方法（3）合理支護（4）強調(diào)監(jiān)測控制和信息反饋四、論述題【1】簡述巖石地下工程穩(wěn)定性的基本原則：（1）合理利用和充分發(fā)揮巖體的強度；（2）改善圍巖的應(yīng)力條件；（3）合理支護；（4）強調(diào)監(jiān)測控制和信息反饋。【2】簡述水壓致裂法的基本原理與步驟：基本原理：水壓致裂法屬于地應(yīng)力直接測量方法之一，其原理是由測量儀器直接測量和記錄各種應(yīng)力量；實施步驟：(1)打鉆孔到準(zhǔn)備測量應(yīng)力的部位，并將鉆孔中待加壓段用隔離器隔離開來；(2) 向隔離段鉆孔內(nèi)注入高壓水，不斷加大水壓，至孔壁出現(xiàn)裂隙，記錄初始開裂水壓Pi；(3) 繼續(xù)施加水壓，至裂隙深度達(dá)到3倍鉆孔直徑，關(guān)閉高壓水系統(tǒng)，保持水壓恒定，并記錄次關(guān)閉水壓Ps，然后卸壓使裂隙閉合；(4)重新向密閉段注射高壓水，是裂隙重新打開，并記錄裂隙重開時的壓力Pr和隨后的關(guān)閉水壓Ps；(5)重復(fù)上述步驟2-3次，以提高測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；卸壓，退出裝置，完成實驗?！?】論述什么是平面應(yīng)變問題及其力學(xué)特征？并舉兩個簡單例子以任意橫截面為x-y面，任意縱線為z軸，所受荷載都垂直于z軸，而且沿z軸方向沒有變化，則所有一切應(yīng)力應(yīng)變和位移分量都不沿z方向變化，而只是x和y的函數(shù)。如果近似地認(rèn)為墻的兩端受到光滑平面的約束