礦山巖石力學答案

1、第一章習題答案（1） B巖體是巖石和結構面組成的，對這2組成部分無主次之分；（2） D（1）基本研究內(nèi)容：以地壓為核心，從地壓顯現(xiàn)入手，研究巖體強度、變形，判定穩(wěn)定 性，制定地壓控制措施（2）巖石、巖體的關系：分別敘述巖石、巖體的概念，再說明巖體是由巖石和結構面組 成的，復存在一定地質(zhì)環(huán)境（地應力、地溫、地下水）中（3）聯(lián)系：巖體是由巖石、結構面組成的。區(qū)別：巖體中有各種結構面，還賦存在一定 地質(zhì)環(huán)境中；巖石是從地質(zhì)環(huán)境中取出的巖塊，無貫通結構面，無原巖應力一一地應力等（4）有原巖應力，結構面的不連續(xù)、不均勻、各向異性和不可確定性，是殘余強度（5）P7-9（6） p6（9）p141.3.4第二

2、自然段(10)p13 1.3.3(1)(4)(7)P101.2.3(8)P101.2.2第二章習題答案（1）C（2）C（3）A（4）D（5）B （6）D（7）B （8）C（9）C（10） D（11）B（1）P24 2.2下的第三段幾組大括號（2）p704段標題（3）P40-45（4）隨圍壓增大，巖石的強度增大，巖石逐漸從脆性變成延性|線彈性體完全彈性體Y寺例：滯彈性體jLe線彈性體y（5）彈性體I非完全彈性體（6）74-77作圖方法：單軸抗拉、抗壓圓作公切線；一組三軸試驗值作莫爾圓畫包絡線;變角剪切試驗作莫爾圓的包絡線（7）P18-20容重與密度、孔隙率、吸水性（8）廣義地說，泊松比取值可以大

3、于等于0.5。0.5時是凈水壓力狀態(tài)；大于0.5、小于1 是構造應力場的環(huán)境，水平應力大于垂直應力；大于1時是溫度應力的場所，如受壓的冰塊 凍融，垂直受壓，水平受拉的。在礦山巖石力學的狹義環(huán)境 重力應力場環(huán)境，不存在泊 松比大于等于0.5的情況。（9）巴西圓盤試驗是縱向壓縮而導致橫向受拉，力學原理及公式、圖見P33（10）不一定，可能像巴西圓盤試驗+橫向拉伸，效果都是顯現(xiàn)單向的橫向拉伸破壞（11 ）P49（12）按圖2.74，熟練應用圓與切線等的平面幾何去證明（13）本構關系：表示巖體應力應變關系的數(shù)學表達式，有經(jīng)驗模型、微分方程（14）圖2.74，左邊圓與橫軸的交點一一單向抗拉；莫爾庫倫曲線

4、與縱軸的交點一一純 剪切；右邊通過圓點的圓與橫軸的交點一一單向抗壓；右邊不通過圓點的圓與橫軸的交點一 一三軸壓縮；圓點右邊橫軸上的任意一點一一三向等壓；圓點左邊橫、莫爾庫倫曲線與橫軸 交點的右邊橫軸上的任意一點一一三向等拉；莫爾庫倫曲線與橫軸交點一一三向等拉破壞， 其左側(cè)的點都表示三向等拉破壞。所以三向等壓不會破壞，因為總在莫爾庫倫曲線之下（15）p50-51（16）流變方程主要有馬克斯威爾體和開爾文體，其他都是他們再和基本原件的串聯(lián)或并基本原件三種：虎克體、庫侖體和牛頓體巖石強度準則又稱破壞判據(jù)，表征巖石在極限應力狀態(tài)(破壞條件)下的應力狀 態(tài)和強度參數(shù)之間的關系庫倫準則是正應力-剪應力坐標

5、系中的一條直線；莫爾強度準則是該坐標系下巖石 破壞的莫爾圓的包絡線，可能是直線，也可能是曲線；即庫倫準則是莫爾強度準則的特例。 格里菲斯強度準則只適用于玻璃等脆性材料的破壞與否的判定；破壞判據(jù)見2.99式。極端各向異性一一各個方向巖石力學彈性性質(zhì)都不相同正交各向異性一一僅對稱面內(nèi)巖石力學彈性性質(zhì)都相同橫貫各向同性一一某一平面內(nèi)巖石力學彈性性質(zhì)都相同，這個面稱各向同性面各向同性一一巖石力學彈性性質(zhì)在各個方向都相同3(6)直接用莫爾庫倫強度準則求強度、破壞面方向的公式(9) 11年印刷的(11)：莫爾庫倫準則求單軸抗壓、抗拉的強度公式； 格里菲斯強度準則的單向抗壓強度值是上述抗拉強度值的8倍。第三

6、章習題答案(1)A(2)C(3)CA(5)D(6)A(7)C(8)D(9)A(10)D(11)C (12)D(13)D(14)B(15)D(16)B(1)地應力、地下水、地溫巖體結構包括結構面和結構體，結構面是巖體結構劃分的分割程度的依據(jù)，結構體 是決定形態(tài)的依據(jù)原生結構面、構造結構面、次生結構面尺寸效應：隨節(jié)理尺寸增大，峰值強度時的位移量增大，節(jié)理剪切破壞從脆性向延 性轉(zhuǎn)化，峰值剪脹角減小；隨著節(jié)理粗糙度減小，節(jié)理的尺寸效應也減小。平直結構面剪斷的節(jié)理強度與正應力成正比，即弓=頁8勺未剪斷的平直節(jié)理的強度取決與節(jié)理內(nèi)聚力及內(nèi)摩擦角的綜合力學效應，即1=非平直節(jié)理，在正應力較 小時，節(jié)理內(nèi)摩擦

7、角不起作用，但要產(chǎn)生剪脹角，即=5晶；在正應力較大時，要克 服內(nèi)摩察角，不會產(chǎn)生剪脹角，即%=%+呵。沿節(jié)理面破壞的充分必要條件為：1京勺兀/2, 2也卻卻2。有區(qū)別。巖石由于不含貫通結構面，在帶伺服系統(tǒng)的剛性試驗機下加載破壞，一般 不會發(fā)生自動卸載過程;而巖體內(nèi)部由于賦存有大量結構面，在試驗過程中隨結構面的破壞， 會不斷地產(chǎn)生卸載回滯環(huán)，即使在達到峰值強度后巖體在殘余強度階段也會不斷產(chǎn)生卸載回 滯環(huán)，直到巖體最終破壞。有區(qū)別，不相同，垂直層理的彈模大于平行層理時的彈模，垂直層理時的強度取決 于巖石的強度，平行層理時的強度取決于裂隙張拉的拉伸強度。對角剪切、共軛剪切，莫爾庫倫強度曲線與莫爾圓也

8、是對稱相切的。節(jié)理面的傾角滿足1)u.n/2, 2也卻卻2時，巖體的強度取決于節(jié)理面破壞的 強度；當片 /2+n/4時，節(jié)理面的強度最低，巖體總?cè)菀籽毓?jié)理面破壞；2)&2，且B 接近n/2時，即當最大主應力平行節(jié)理面時，巖體的強度取決于裂隙張拉的拉伸強度。總之， 巖體的強度界于結構面的強度和巖石的強度之間。多節(jié)理就產(chǎn)生了幾乎均勻的破壞，所以近乎各向同性，但巖體強度急劇降低。彈性模量比變形莫量大，前者計算時分母不考慮塑性變形。巖體分類便于工程設計時根據(jù)巖體的穩(wěn)定性而合理取值設計參數(shù)，經(jīng)濟地考慮施工、勘察、支護等定額。（15）巖體滲流是個不全貫通的裂隙流；土體滲流是全貫通的滲流，完全滿足達西定律。

9、（16）物理作用有動水壓力沖刷、脹裂巖體，靜水壓力產(chǎn)生浮托力，并有潤滑和軟化巖 體的作用；化學作用有水合、化學腐蝕。（17）莫爾-庫倫強度準則的變化模式，類似解析幾何證明3提示（1）莫爾庫倫強度準則（2） p101公式3.18按圖3.18寫和記憶公式。（3）莫爾庫倫強度準則及節(jié)理面強度準則3.20公式的應用（4）且p接近.或0，即當最大主應力垂直節(jié)理面時，巖體的強度取決于巖石的強度。（5）p1283.7.3國家工程巖體分級標準的具體應用（6）莫爾-庫倫強度準則求強度，再按節(jié)理面強度準則3.20公式求強度，判定若后者 小，則沿該節(jié)理面破壞。后者“1=32.91MPae1m_c=83.2MPa，因

10、此沿節(jié)理面破壞，節(jié)理面傾 角為件兀闋=90-33=57（0）。（7）RQD值的概念，公式3.54第四章習題答案（1）C （2）A （3）B（4）B（5）C （6）B（7）B（1）地應力測量的重要性：（a）應力測量為各種巖體工程進行科學合理的開挖設計和施 工提供依據(jù)；（b）地應力狀態(tài)對地震預報、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價、油田油井的穩(wěn)定性、核廢 料儲存、巖爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球動力學的研究也有重要的意義。（2）地應力是存在于地層中的未受工程擾動的天然應力，也稱巖體初應力、絕對應力或 原巖應力。地應力主要與地球的各種動力運動過程有關，包括板塊邊界受壓、地幔熱對流、地 球內(nèi)應力、地心引力、地球旋轉(zhuǎn)、

11、巖漿入侵和地殼非均勻擴容等a）、大陸板塊邊界受壓引 起的應力場。b）、地幔熱對流引起的應力場。c）、由地心引力引起的應力場。d）、巖漿入 侵引起的應力場。e）、地溫梯度引起的應力場。f）、地表剝蝕產(chǎn)生的應力場?？刂颇骋还こ虆^(qū)域地應力狀態(tài)的主要因素是構造應力場和重力應力場。（3）地應力分布的一些基本規(guī)律：（a）地應力是一個相對穩(wěn)定的應力場，它是時間和空 間的函數(shù)；（b）實測垂直應力基本等于上覆巖層的重量（c ）水平應力普遍大于垂直應力；（d） 平均水平應力與垂直應力的比值隨深度的增加而減??；（e）最大水平應力與最小水平應力也 隨深度呈線形增長關系；（f）最大水平主應力和最小水平主應力之值一般相差

12、較大，顯示出 很強的方向性。地應力的上述分布規(guī)律還會受到地形、地表剝蝕、風化、巖體結構特征、 巖體力學性質(zhì)、溫度、地下水等因素的影響。（4）重力應力場：由地心引力引起的應力場。分布特點為：1）水平應力。x、o y小 于垂直應力。z； 2）o x、o y、o z均為壓應力；3）o z只與巖體密度和深度有關，而o x、o y還同時與巖體彈性常數(shù)E、以有關；4）結構面影響巖體自重應力分布。構造應力：由地質(zhì)構造作用產(chǎn)生的應力。或地殼內(nèi)長期存在著的一種促使構造運 動發(fā)生和發(fā)展的內(nèi)在力。巖體構造應力是構造運動中積累或剩余的一種分布力，它可以為拉 也可以為壓應力，當以水平應力場為主時水平應力大于垂直應力，分

13、布很不均勻，通常以地 殼淺部為主，與褶皺、斷層等各種構造行跡共生。（6）軸對稱：形狀對稱，受力也對稱。重力應力場可以理解為以垂直應力為軸線的軸 對稱問題，因此，=0，所以o =o或o 或yH。r”x y z （7）廣義地說，泊松比取值可以大于等于0.5。0.5時是凈水壓力狀態(tài)；大于0.5、小 于1是構造應力場的環(huán)境，水平應力大于垂直應力；大于1時是溫度應力的場所，如受壓的 冰塊凍融，垂直受壓，水平受拉的。在礦山巖石力學的狹義環(huán)境一一重力應力場環(huán)境，不存 在泊松比大于等于0.5的情況。（8）第三主應力垂直于正斷層的斷層面；第一主應力垂直于逆斷層的斷層面；第一、 三主應力都以45度角斜交平移斷層的斷面。（9）直接法和簡介法；直接法是通過壓力儀表等測試的壓力直接計算測點地應力，間 接法是借助測點的應變測量、借用彈性力學公式推算測點的應力；典型的直接法包括應力補 償法、水壓致裂法、聲發(fā)射應力測量法，典型的間接法包括鉆孔應力解除法、孔壁應力解除 法。（1