礦山巖石力學(xué)答案

1、第一章習(xí)題答案（1） B巖體是巖石和結(jié)構(gòu)面組成的，對(duì)這2組成部分無主次之分；（2） D（1）基本研究?jī)?nèi)容：以地壓為核心，從地壓顯現(xiàn)入手，研究巖體強(qiáng)度、變形，判定穩(wěn)定 性，制定地壓控制措施（2）巖石、巖體的關(guān)系：分別敘述巖石、巖體的概念，再說明巖體是由巖石和結(jié)構(gòu)面組 成的，復(fù)存在一定地質(zhì)環(huán)境（地應(yīng)力、地溫、地下水）中（3）聯(lián)系：巖體是由巖石、結(jié)構(gòu)面組成的。區(qū)別：巖體中有各種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)面，無原巖應(yīng)力一一地應(yīng)力等（4）有原巖應(yīng)力，結(jié)構(gòu)面的不連續(xù)、不均勻、各向異性和不可確定性，是殘余強(qiáng)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(xí)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(hào)（2）p704段標(biāo)題（3）P40-45（4）隨圍壓增大，巖石的強(qiáng)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：?jiǎn)屋S抗拉、抗壓圓作公切線；一組三軸試驗(yàn)值作莫爾圓畫包絡(luò)線;變角剪切試驗(yàn)作莫爾圓的包絡(luò)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(shí)是凈水壓力狀態(tài)；大于0.5、小于1 是構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的環(huán)境，水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力；大于1時(shí)是溫度應(yīng)力的場(chǎng)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(xué)的狹義環(huán)境 重力應(yīng)力場(chǎng)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(yàn)是縱向壓縮而導(dǎo)致橫向受拉，力學(xué)原理及公式、圖見P33（10）不一定，可能像巴西圓盤試驗(yàn)+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(yīng)用圓與切線等的平面幾何去證明（13）本構(gòu)關(guān)系：表示巖體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，有經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、微分方程?4）圖2.74，左邊圓與橫軸的交點(diǎn)一一單向抗拉；莫爾庫倫曲線

4、與縱軸的交點(diǎn)一一純 剪切；右邊通過圓點(diǎn)的圓與橫軸的交點(diǎn)一一單向抗壓；右邊不通過圓點(diǎn)的圓與橫軸的交點(diǎn)一 一三軸壓縮；圓點(diǎn)右邊橫軸上的任意一點(diǎn)一一三向等壓；圓點(diǎn)左邊橫、莫爾庫倫曲線與橫軸 交點(diǎn)的右邊橫軸上的任意一點(diǎn)一一三向等拉；莫爾庫倫曲線與橫軸交點(diǎn)一一三向等拉破壞， 其左側(cè)的點(diǎn)都表示三向等拉破壞。所以三向等壓不會(huì)破壞，因?yàn)榭傇谀獱枎靷惽€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?cè)俸突驹拇?lián)或并基本原件三種：虎克體、庫侖體和牛頓體巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則又稱破壞判據(jù)，表征巖石在極限應(yīng)力狀態(tài)(破壞條件)下的應(yīng)力狀 態(tài)和強(qiáng)度參數(shù)之間的關(guān)系庫倫準(zhǔn)則是正應(yīng)力-剪應(yīng)力坐標(biāo)

5、系中的一條直線；莫爾強(qiáng)度準(zhǔn)則是該坐標(biāo)系下巖石 破壞的莫爾圓的包絡(luò)線，可能是直線，也可能是曲線；即庫倫準(zhǔn)則是莫爾強(qiáng)度準(zhǔn)則的特例。 格里菲斯強(qiáng)度準(zhǔn)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(gè)方向巖石力學(xué)彈性性質(zhì)都不相同正交各向異性一一僅對(duì)稱面內(nèi)巖石力學(xué)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(xué)彈性性質(zhì)都相同，這個(gè)面稱各向同性面各向同性一一巖石力學(xué)彈性性質(zhì)在各個(gè)方向都相同3(6)直接用莫爾庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則求強(qiáng)度、破壞面方向的公式(9) 11年印刷的(11)：莫爾庫倫準(zhǔn)則求單軸抗壓、抗拉的強(qiáng)度公式； 格里菲斯強(qiáng)度準(zhǔn)則的單向抗壓強(qiáng)度值是上述抗拉強(qiáng)度值的8倍。第三

6、章習(xí)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(yīng)力、地下水、地溫巖體結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)面是巖體結(jié)構(gòu)劃分的分割程度的依據(jù)，結(jié)構(gòu)體 是決定形態(tài)的依據(jù)原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)：隨節(jié)理尺寸增大，峰值強(qiáng)度時(shí)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?。浑S著節(jié)理粗糙度減小，節(jié)理的尺寸效應(yīng)也減小。平直結(jié)構(gòu)面剪斷的節(jié)理強(qiáng)度與正應(yīng)力成正比，即弓=頁8勺未剪斷的平直節(jié)理的強(qiáng)度取決與節(jié)理內(nèi)聚力及內(nèi)摩擦角的綜合力學(xué)效應(yīng)，即1=非平直節(jié)理，在正應(yīng)力較 小時(shí)，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(yīng)力較大時(shí)，要克 服內(nèi)摩察角，不會(huì)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(jié)構(gòu)面，在帶伺服系統(tǒng)的剛性試驗(yàn)機(jī)下加載破壞，一般 不會(huì)發(fā)生自動(dòng)卸載過程;而巖體內(nèi)部由于賦存有大量結(jié)構(gòu)面，在試驗(yàn)過程中隨結(jié)構(gòu)面的破壞， 會(huì)不斷地產(chǎn)生卸載回滯環(huán)，即使在達(dá)到峰值強(qiáng)度后巖體在殘余強(qiáng)度階段也會(huì)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(shí)的彈模，垂直層理時(shí)的強(qiáng)度取決 于巖石的強(qiáng)度，平行層理時(shí)的強(qiáng)度取決于裂隙張拉的拉伸強(qiáng)度。對(duì)角剪切、共軛剪切，莫爾庫倫強(qiáng)度曲線與莫爾圓也

8、是對(duì)稱相切的。節(jié)理面的傾角滿足1)u.n/2, 2也卻卻2時(shí)，巖體的強(qiáng)度取決于節(jié)理面破壞的 強(qiáng)度；當(dāng)片 /2+n/4時(shí)，節(jié)理面的強(qiáng)度最低，巖體總?cè)菀籽毓?jié)理面破壞；2)&2，且B 接近n/2時(shí)，即當(dāng)最大主應(yīng)力平行節(jié)理面時(shí)，巖體的強(qiáng)度取決于裂隙張拉的拉伸強(qiáng)度?？傊?巖體的強(qiáng)度界于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度和巖石的強(qiáng)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(qiáng)度急劇降低。彈性模量比變形莫量大，前者計(jì)算時(shí)分母不考慮塑性變形。巖體分類便于工程設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)巖體的穩(wěn)定性而合理取值設(shè)計(jì)參數(shù)，經(jīng)濟(jì)地考慮施工、勘察、支護(hù)等定額。（15）巖體滲流是個(gè)不全貫通的裂隙流；土體滲流是全貫通的滲流，完全滿足達(dá)西定律。

9、（16）物理作用有動(dòng)水壓力沖刷、脹裂巖體，靜水壓力產(chǎn)生浮托力，并有潤(rùn)滑和軟化巖 體的作用；化學(xué)作用有水合、化學(xué)腐蝕。（17）莫爾-庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則的變化模式，類似解析幾何證明3提示（1）莫爾庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則（2） p101公式3.18按圖3.18寫和記憶公式。（3）莫爾庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則及節(jié)理面強(qiáng)度準(zhǔn)則3.20公式的應(yīng)用（4）且p接近.或0，即當(dāng)最大主應(yīng)力垂直節(jié)理面時(shí)，巖體的強(qiáng)度取決于巖石的強(qiáng)度。（5）p1283.7.3國(guó)家工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的具體應(yīng)用（6）莫爾-庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則求強(qiáng)度，再按節(jié)理面強(qiáng)度準(zhǔn)則3.20公式求強(qiáng)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(xí)題答案（1）C （2）A （3）B（4）B（5）C （6）B（7）B（1）地應(yīng)力測(cè)量的重要性：（a）應(yīng)力測(cè)量為各種巖體工程進(jìn)行科學(xué)合理的開挖設(shè)計(jì)和施 工提供依據(jù)；（b）地應(yīng)力狀態(tài)對(duì)地震預(yù)報(bào)、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、油田油井的穩(wěn)定性、核廢 料儲(chǔ)存、巖爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球動(dòng)力學(xué)的研究也有重要的意義。（2）地應(yīng)力是存在于地層中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力，也稱巖體初應(yīng)力、絕對(duì)應(yīng)力或 原巖應(yīng)力。地應(yīng)力主要與地球的各種動(dòng)力運(yùn)動(dòng)過程有關(guān)，包括板塊邊界受壓、地幔熱對(duì)流、地 球內(nèi)應(yīng)力、地心引力、地球旋轉(zhuǎn)、

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

12、較大，顯示出 很強(qiáng)的方向性。地應(yīng)力的上述分布規(guī)律還會(huì)受到地形、地表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)特征、 巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度、地下水等因素的影響。（4）重力應(yīng)力場(chǎng)：由地心引力引起的應(yīng)力場(chǎng)。分布特點(diǎn)為：1）水平應(yīng)力。x、o y小 于垂直應(yīng)力。z； 2）o x、o y、o z均為壓應(yīng)力；3）o z只與巖體密度和深度有關(guān)，而o x、o y還同時(shí)與巖體彈性常數(shù)E、以有關(guān)；4）結(jié)構(gòu)面影響巖體自重應(yīng)力分布。構(gòu)造應(yīng)力：由地質(zhì)構(gòu)造作用產(chǎn)生的應(yīng)力?；虻貧?nèi)長(zhǎng)期存在著的一種促使構(gòu)造運(yùn) 動(dòng)發(fā)生和發(fā)展的內(nèi)在力。巖體構(gòu)造應(yīng)力是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中積累或剩余的一種分布力，它可以為拉 也可以為壓應(yīng)力，當(dāng)以水平應(yīng)力場(chǎng)為主時(shí)水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)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(gòu)造行跡共生。（6）軸對(duì)稱：形狀對(duì)稱，受力也對(duì)稱。重力應(yīng)力場(chǎng)可以理解為以垂直應(yīng)力為軸線的軸 對(duì)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(shí)是凈水壓力狀態(tài)；大于0.5、小 于1是構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的環(huán)境，水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力；大于1時(shí)是溫度應(yīng)力的場(chǎng)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(xué)的狹義環(huán)境一一重力應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境，不存 在泊松比大于等于0.5的情況。（8）第三主應(yīng)力垂直于正斷層的斷層面；第一主應(yīng)力垂直于逆斷層的斷層面；第一、 三主應(yīng)力都以45度角斜交平移斷層的斷面。（9）直接法和簡(jiǎn)介法；直接法是通過壓力儀表等測(cè)試的壓力直接計(jì)算測(cè)點(diǎn)地應(yīng)力，間 接法是借助測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變測(cè)量、借用彈性力學(xué)公式推算測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力；典型的直接法包括應(yīng)力補(bǔ) 償法、水壓致裂法、聲發(fā)射應(yīng)力測(cè)量法，典型的間接法包括鉆孔應(yīng)力解除法、孔壁應(yīng)力解除 法。（1