岩石力学考试试卷

1、岩石力学考试试卷（附答案）一、单项选择题（5x4）1、按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（A）（A）受拉破坏（B）受压破坏 （C）弯曲破坏（D）剪切破坏2、按照库仑一莫尔强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主 应力作用面的夹角为（B）。（A）45（B）45o +中/2（C）45。中/2（D）603、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（A）（A）岩石的单轴饱和抗压强度（B）岩石的抗拉强度（C）岩石的变形模量（D）岩石的粘结力4、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面（A）（A）原生结构面 （B）构造结构面（C）次生结构面5、在我国工程岩体分级标准

2、中，岩体基本质量指标是由哪两个指标确定的（B）（A）RQD和节理密度 （B）岩石单轴饱和抗压强度和岩体的完整性指数（C）地下水和RQD（D）节理密度和地下水二、填空题（10 x4）1、岩石的变形特性常用弹性模量E和泊松比队两个常数来表示。2、岩石的物理性质指标有容重、比重、孔隙率、吸水率、膨胀性、崩解性。3、岩石的容重愈大，其性质愈好。4、岩石的水理性质包括渗透性、膨胀性、崩解性、软化性。5、岩石的软化性高低一般用软化系数表示，其定义为岩石受水饱和状态下的抗压强度与干 燥状态下的抗压强度的比值。6、结构面产状三要素走向、倾向、倾角。7、岩石质量指标RQD是采用修正的岩心采取率。8、RMR岩体分

3、类考虑了完整岩石的强度、RQD、节理间距、节理状态、地下水状况等五项 要素。9、岩石破坏表现出脆性破坏、延性破坏、弱面剪切破坏等三种形式。10、岩体的强度决定于岩块和结构面的强度。三、问答题（4x5）1、结构面的定义答：具有一定的延伸方向，长度、厚度相对较小的地质界面。2、结构面的密集程度的双重含义答：一是结构面的组数，即不同产状和性质、不同规模的结构面数目；另一是单位面积（体 积或长度）内结构面的数量。3、什么是莫尔强度包络线？如何根据试验结果绘制莫尔强度包络线？答：三轴抗压强度实验得出：对于同一种岩石的不同试件或不同实验条件（不同的围压时的 最大轴向压力值）给出了几乎恒定的强度指标值（直线

4、性强度曲线时为岩石的内聚力和内摩 擦角）。这一强度指标以莫尔强度包络线（Mohrs strength envelop）的形式给出。在不同围 压条件下，得出不同的抗压强度，因而可以做出不同的莫尔应力圆，这些莫尔应力圆的包 络线就是莫尔强度包络线。4、岩体结构划分的主要依据是什么？答：岩体结构单元有结构面和结构体两种基本要素。因此，岩体结构分类主要依据结构面及结构体的类型进行分类。四、计算题(2x10)1、某均质岩石的强度曲线为t =otane + c，其中c=40Mpa,祖=30,试求在侧压为。3= 20Mpa,的条件下，岩石的极限抗压强度。并求出破坏面的方位。解答：由公式：b = 2-C0S小

5、气(1 + SW)11 - sin 中已知：b = 20Mpa, c = 40Mpa,中=30o2 x 40 cos 30o + 20(1 + sin 30o)b =11 - sin 30o求出：b1 = 198.56Mpa以=生 + 里=45。+15。= 60。f 4 22、将一个岩石试件进行单轴试验，当其压应力达到27.6Mpa时，即发生破坏，破坏面与最 大主应力面的夹角为600。设抗剪强度随正应力呈线性变化，试计算：在正应力等于零的那个面上的抗剪强度；在上述试验中与最大主应力面的夹角为300的那个面上的抗剪强度；内摩擦角；破坏面上的正应力和剪应力。解答已知：岩石进行单轴压缩，b = 0,

6、3b 1 = 27.6Mpa，a= 600，由a = 45o +生，得内摩擦角甲=2 x (600 - 45) = 302b 1 = 27.6Mpa，b3 = 0时，岩石破坏由公式：b = 2ccos甲+b3(1 + sin甲)11 一 sin 甲得 c = 7.97Mpa在正应力为零的面上，即位于莫尔圆的圆点:T = C + btg 甲t = 7.97 + 0 = 7.97Mpa (2)a= 30o的面上：b 1 +b3 + b 1 -b3 cos2a =2227.6 + 0 27.6 - 0 小1cos 60。22b -b=20.7Mpa,T = 12 3 sin 2a破坏面为a = 60

7、o=c + btg 甲=7.97 + 20.7 x tg 30Tft = 19.92Mpa(3)内摩擦角甲=2 x (600 -45o) = 30oT =b =b + 2 cos 2a = 76 + cos120。2222b = 6.9Mpa次3 sin2a=T =丝一0 sin120022t = 11.95Mpa1、自然界中的岩石按地质成因分类，可分为几大类？答：根据地质学的岩石成因分类可把岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。2、劈裂法实验时，岩石承受对称压缩，为什么在破坏面上出现拉应力？说明劈裂法试验的 基本原理。答：由弹性理论可得出在对径压缩方向上，圆 盘中心线平面内（y轴）的应力状态为 在

8、对径压缩时圆盘中心点的压应力值为拉应 力值的3倍，而岩石的抗压强度是抗拉强度 的520倍。岩石在受压破坏前就被抗拉应力 所破坏。所以破坏面上出现拉应力破坏。P- 一试件劈裂破坏发生时的最大压力值；D- 一岩石圆盘试件的直径；T岩石圆盘试件 的厚度。3、岩石的抗剪强度与剪切面所受正应力有什么关系？试绘图加以说明。4、什么是岩石的扩容？5、什么是岩石的各向异性？什么是正交各向异性？什么是横观各向异性？写出正交各向异 性和横观各向异性岩石的应力-应变关系式。答：岩石的全部或部分物理、力学性质（岩石的E, u等）随方向不同而表现出差异的现象 称为岩石的各向异性。如果在弹性体中存在着三个相互正交的弹性对

9、称面，在各个面两边的 对称方向上，弹性相同，但在这个弹性主向上弹性并不相同，这种物体称为正交各向异性体。 岩石在某一平面内的各方向弹性性质相同，这个面称为各向同性面，而垂直此面方向的力学 性质是不同的，具有这种性质的物体称为横观各向同性体。6、影响岩石力学性质的主要因素有哪些，如何影响的？答：影响岩石力学性质的主要因素有水、温度、加载速度、风化程度及围压。（1）水对岩石力学性质的影响。1）连结作用：束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧，起连接 作用。2）润滑作用：由可溶盐、胶体矿物连接的岩石，当有水入侵时，可溶盐溶解，胶体 水解，导致矿物颗粒间连接力减弱，摩擦力减低，从而

10、降低岩石的强度。3）水楔作用：当 两个矿物颗粒靠得很近，有水分子补充到矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸附力将水分子 拉倒自己周围，在两个颗粒接触处由于吸着力作用使水分子向两个矿物颗粒之间的缝隙内挤 入，这种现象称水楔作用。（a）使岩石体积膨胀，产生膨胀压力（b）水胶连接代替胶体连接 产生润滑作用，降低岩石强度。4）孔隙压力作用：岩石受压时，岩石内孔隙水来不及排出， 在孔隙内产生很高的孔隙压力，降低了岩石的内聚力和内摩擦角，减小了岩石的抗剪强度。 5）溶蚀-潜蚀作用：岩石中渗透水在流动过程中可将岩石中可溶物质溶解带走，从而使岩 石强度大为减低。（2）温度对岩石力学性质的影响：如图1-39所示。随

11、着温度的增高，岩石的延性加大，屈 服点降低，强度也降低。加载速度对岩石力学性质的影响：加载速率越快，测得的弹性模量越大，获得的强度指 标越高。ISRM （国际岩石力学学会）建议的加载速率为0.51Mpa/s。（4）围压对岩石力学性质的影响：岩石在三轴压缩条件下，岩石的强度和弹性极限都有显著 增加。（5）风化对岩石力学性质的影响a）降低岩体结构面的粗糙程度并产生新的裂隙；b)岩石在化学风化过程中，矿物成分发生变化，岩体强度降低。7、岩体结构划分的主要依据是什么？答：岩体结构单元有结构面和结构体两种基本要素。因此，岩体结构分类主要依据结构面及 结构体的类型进行分类。8、结构面产状三要素9、地应力是

12、如何形成的？控制某一工程区域地应力状态的主要因素是什么？答：地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初应力、绝对应力或原岩 应力。地应力主要与地球的各种动力运动过程有关，包括板块边界受压、地幔热对流、地球 内应力、地心引力、地球旋转、岩浆入侵和地壳非均匀扩容等。控制某一工程区域地应力状 态的主要因素是构造应力场和重力应力场。1)大陆板块边界受压引起的应力场。2)地幔热对流引起的应力场。3)由地心引力引起的应力场。4)岩浆入侵引起的应力场。5)地温梯度引起的应力场。6)地表剥蚀产生的应力 场。10、简述地壳浅部地应力分布的基本规律。地应力是一个相对稳定的应力场，它是时间和空间的函数

13、;实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量；水平应力普遍大于垂直应力；平均水平应力与垂直应力的比值随深度的增加而减小，。=M,maxh ,minh,av2也 + 0.3 * 住 + 0.5HH最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。地应力的 上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地 下水等因素的影响。11、岩体应力的现场量测方法水压致裂法(常用)、应力解除法、应力恢复法。12、什么叫蠕变、松弛、弹性后效和流变？答：蠕变：当应力不变时，变形随时间增加而增加的现象。松弛：当应变不变时，应力随时 间的增加而减小的现象。弹性后效：加载和卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。