北京科技大学岩石力学试题及答案安全工程

1、四、简答题1、什么是岩石的硬度？硬度与抗拉强度的辩证关系是什么？答：岩石抵抗其他较硬物体侵入的能力叫岩石的硬度。硬度与抗压强度既有联系又有区别，对于凿岩而言，岩石的硬度比岩石单向抗压强度更具有实际意义，因为钻具对孔底岩石的破碎方式多数情况下是局部压碎。所以，硬度指标更接近于反映钻凿岩石的实质和难易程度。2、写出二维直角坐标下的岩石在弹性状态下的平衡微分方程、几何方程、和物理方程？（1）平衡微分方程 （2）几何方程 （3）物理方程 3、岩石应力应变曲线，并简述各个阶段的特点？岩石全应力应变曲线可分为四个区段：在区段内，该曲线稍微向上弯曲。属于压密阶段，这是由于细微裂隙受压闭合造成的；在区段内，很

2、接近于直线。相应于弹性工作阶段，应力与应变关系曲线为直线；区段内，曲线向下弯曲，直至点的最大。为材料的塑性性状阶段，主要是由于平行于荷载轴的方向内开始强烈地形成新的细微裂隙，点是岩石从弹性转变为塑性的转折点，也就是所谓屈服点，相应于该点的应力称为屈服应力；下降段。最后区段为材料的破坏阶段，点的纵坐标就是单轴抗压强度。4、什么是围岩应力？以及什么是巷道围岩控制原理？答：在岩体内开挖地下硐室，围岩将在径向、环向分别发生引张及压缩变形，使得原来的径向压应力降低，而环向压应力升高，通常，将这种应力重分布所波及的岩石称之为围岩，重分布后的应力状态叫围岩应力。巷道围岩控制原理是：人们根据巷道围岩压力、围岩

3、强度以及他们之间的相互关系，选择合适的巷道保护及支护方式，降低围岩应力，增加围岩强度，改善围岩受力条件和赋存环境，高效的控制围岩的变形、破坏。五、综合分析题1、论述影响岩石力学性质的因素。答：有水、温度、风化程度、加荷速度、围压的大小、各向异性等等，对岩石的力学性质都有影响。现分述如下：（1）水对岩石力学性质的影响。水具有连接贯通作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用；（2）温度对岩石力学性质的影响。随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低；（3）风化对岩石力学性质的影响。产生新的裂隙、矿物成分发生变化、结构和构造发生变化。（4）加荷速度对岩石力学性质的影响。随着

4、加荷速度的降低，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低；（5）围压对岩石力学性质的影响。随着围岩的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，强度也降低；2、衡量矿山压力显现程度的指标有哪些？并各有什么特点？答：顶板下沉：指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移动量；顶板下沉速度：单位时间内的顶底板移近量；支柱变形与折损：顶板下沉，回采工作面支柱受载他逐渐增加，柱帽的变形，剧烈时可以观察到支柱的折损；局部冒顶：指回采工作面顶板形成局部塌落；顶板破碎情况：常常以单位面积中冒落面积所占的百分数来表示；大面积冒顶：指来回工作面由于顶板来压导致顶板沿工作面切落。四、简答题1、什么是全应力应变曲线？为什么普通材料试验

5、机得不出全应力应变曲线？答：在单轴压缩下，纪录岩石试件被压破坏前后变形过程的应力应变曲线。普通材料试验机整体刚度相对较小，对试件施加载荷产生的反作用力将使试验机构件产生较大变形，当岩石试件被压坏时，试件抗压能力急剧下降，致使试验机弹性变形迅速恢复摧毁岩石试件，而得不到岩石破坏后的应力应变曲线。刚性试验机在施加载荷时，自身变形极小，储存的弹性能不足以摧毁岩石试件，因此可以得到岩石破坏后的应力应变曲线。2、岩石蠕动变形的影响因素有哪些？答：岩性及构造因素压力级因素围压的影响温度、湿度的影响其他因素如：颗粒几何形状、胶状物的特性、颗粒间相互作用等3、采用锚杆支护时，应如何选择锚杆的类型？答：坚硬、厚

6、度状岩体多选用端口锚固型；松软破碎、裂隙发育岩体多选用全长锚固；为增加锚杆作用效果，锚固经常与喷射混凝土、钢筋网、钢板条带等联合使用。五、综合分析题1、简述普通压力机和刚性压力机的区别答：普通压力机当载荷达到或刚好通过应力-应变曲线的峰值时，岩石试样就会突然的崩解，从而终止实验，不能获得全过程的应力-应变曲线而刚性压力机是通过增大压力机的轴向刚度来实现的。目前常采用伺服控制系统通过控制压力机和压板的位移、位移速率及加载速度来改进柔性压力机的缺点，从而获得全应力-应变曲线。3、什么是蠕变的三个阶段？什么是稳定蠕变和不稳定蠕变？答：初始蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段称为蠕变的三个阶段，只有初

7、始蠕变阶段和等速蠕变阶段的蠕变是稳定蠕变，具有初始蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段的蠕变是不稳定蠕变。4、将某一岩石试件进行单轴压缩实验，其压应力达到40MPa时发生破坏，破坏面与水平面的夹角为60°设该岩石满足摩尔-库仑破坏准则，试求：（1）该岩石的内摩擦角和粘聚力C？（2）当对其进行三轴压缩实验，围压为10MPa时，轴向压应力达到多少时岩石破坏？解：（1）根据摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时的破坏面与水平面的夹角为，并由题意知，所以得岩石的内摩擦角。再由摩尔-库仑破坏准则知岩石破坏时主应力符合，由题意知岩石单轴压缩实验时，继而求得。（2）当进行三轴实验时，由摩尔-库仑破坏准则知

8、岩石破坏时主应力符合，即求得，即轴向压应力达到70MPa时岩石破坏。4、论述岩石力学即其特点答：岩石力学是研究岩石的力学性质性状的一门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对周围物理环境中力场的反应。主要特点：1）岩体是非 均质各向异性体；2）岩体内存在着初始应力场（原应力场）3）岩体内存在着裂隙系统。岩体既不是理想的弹性体，又不是典型的塑性体；既不是连续介质，又不是松散介质，而是一种特殊的，复杂的地质体，这就造成了研究它的困难性和复杂性。二、填空题1. 岩石与岩体的关系是 岩体是由岩石和结构面组成的 2. 岩石的相对密度是指 岩石固体实体积的 质量与同体积水的质量之比值；3. 岩石的

9、吸水率是指岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比4. 岩体的主要引起岩体应力的变化因素有自重应力、静水应力和构造应力 5. 格里菲斯认为断裂破坏是由于物体内部细小的缺陷或微小的裂纹所引起的应力集中的缘故。6. 岩石流变力学特性主要包括：端变现象、应力松弛、流动特性和长期强度7. 剪胀（或扩容）表示岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象8. 煤的普氏系数f= Rc/10 9. 巷道围岩指的是在巷道周围，出现次生应力场的那部分岩体10. 根据回采工作面前后的应力分布情况，可将工作面前后划分为减压区、增压区、和稳压区。11. 根据破断的程度，回采工作面上覆岩层可分为：冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。12. 采空区处理方法有煤柱支撑法、缓慢下沉法、采空区充填法和全部垮落法。13. 直接顶的完整程度取决于岩层本身的力学性质，直接顶岩层内由各种原因造成的层理和裂隙的发育程度。14. 初撑力是指支柱对顶板的主动作用力。15. 节理裂隙分为原生裂隙，构造裂隙，压裂裂隙。16. 蠕变变形曲线可分为稳定蠕变和不稳定蠕变两类。17.