矿山岩石力学答案

1、第一章习题答案（1） B岩体是岩石和结构面组成的，对这2组成部分无主次之分；（2） D（1）基本研究内容：以地压为核心，从地压显现入手，研究岩体强度、变形，判定稳定 性，制定地压控制措施（2）岩石、岩体的关系：分别叙述岩石、岩体的概念，再说明岩体是由岩石和结构面组 成的，复存在一定地质环境（地应力、地温、地下水）中（3）联系：岩体是由岩石、结构面组成的。区别：岩体中有各种结构面，还赋存在一定 地质环境中；岩石是从地质环境中取出的岩块，无贯通结构面，无原岩应力一一地应力等（4）有原岩应力，结构面的不连续、不均匀、各向异性和不可确定性，是残余强度（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第二章习题答案（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下的第三段几组大括号（2）p704段标题（3）P40-45（4）随围压增大，岩石的强度增大，岩石逐渐从脆性变成延性|线弹性体完全弹性体Y寺例：滞弹性体jLe线弹性体y（5）弹性体I非完全弹性体（6）74-77作图方法：单轴抗拉、抗压圆作公切线；一组三轴试验值作莫尔圆画包络线;变角剪切试验作莫尔圆的包络线（7）P18-20容重与密度、孔隙率、吸水性（8）广义地说，泊松比取值可以大

3、于等于0.5。0.5时是净水压力状态；大于0.5、小于1 是构造应力场的环境，水平应力大于垂直应力；大于1时是温度应力的场所，如受压的冰块 冻融，垂直受压，水平受拉的。在矿山岩石力学的狭义环境 重力应力场环境，不存在泊 松比大于等于0.5的情况。（9）巴西圆盘试验是纵向压缩而导致横向受拉，力学原理及公式、图见P33（10）不一定，可能像巴西圆盘试验+横向拉伸，效果都是显现单向的横向拉伸破坏（11 ）P49（12）按图2.74，熟练应用圆与切线等的平面几何去证明（13）本构关系：表示岩体应力应变关系的数学表达式，有经验模型、微分方程（14）图2.74，左边圆与横轴的交点一一单向抗拉；莫尔库伦曲线

4、与纵轴的交点一一纯 剪切；右边通过圆点的圆与横轴的交点一一单向抗压；右边不通过圆点的圆与横轴的交点一 一三轴压缩；圆点右边横轴上的任意一点一一三向等压；圆点左边横、莫尔库伦曲线与横轴 交点的右边横轴上的任意一点一一三向等拉；莫尔库伦曲线与横轴交点一一三向等拉破坏， 其左侧的点都表示三向等拉破坏。所以三向等压不会破坏，因为总在莫尔库伦曲线之下（15）p50-51（16）流变方程主要有马克斯威尔体和开尔文体，其他都是他们再和基本原件的串联或并基本原件三种：虎克体、库仑体和牛顿体岩石强度准则又称破坏判据，表征岩石在极限应力状态(破坏条件)下的应力状 态和强度参数之间的关系库伦准则是正应力-剪应力坐标

5、系中的一条直线；莫尔强度准则是该坐标系下岩石 破坏的莫尔圆的包络线，可能是直线，也可能是曲线；即库伦准则是莫尔强度准则的特例。 格里菲斯强度准则只适用于玻璃等脆性材料的破坏与否的判定；破坏判据见2.99式。极端各向异性一一各个方向岩石力学弹性性质都不相同正交各向异性一一仅对称面内岩石力学弹性性质都相同横贯各向同性一一某一平面内岩石力学弹性性质都相同，这个面称各向同性面各向同性一一岩石力学弹性性质在各个方向都相同3(6)直接用莫尔库伦强度准则求强度、破坏面方向的公式(9) 11年印刷的(11)：莫尔库伦准则求单轴抗压、抗拉的强度公式； 格里菲斯强度准则的单向抗压强度值是上述抗拉强度值的8倍。第三

6、章习题答案(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)地应力、地下水、地温岩体结构包括结构面和结构体，结构面是岩体结构划分的分割程度的依据，结构体 是决定形态的依据原生结构面、构造结构面、次生结构面尺寸效应：随节理尺寸增大，峰值强度时的位移量增大，节理剪切破坏从脆性向延 性转化，峰值剪胀角减小；随着节理粗糙度减小，节理的尺寸效应也减小。平直结构面剪断的节理强度与正应力成正比，即弓=页8勺未剪断的平直节理的强度取决与节理内聚力及内摩擦角的综合力学效应，即1=非平直节理，在正应力较 小时，节理内摩擦

7、角不起作用，但要产生剪胀角，即=5晶；在正应力较大时，要克 服内摩察角，不会产生剪胀角，即%=%+呵。沿节理面破坏的充分必要条件为：1京勺兀/2, 2也却却2。有区别。岩石由于不含贯通结构面，在带伺服系统的刚性试验机下加载破坏，一般 不会发生自动卸载过程;而岩体内部由于赋存有大量结构面，在试验过程中随结构面的破坏， 会不断地产生卸载回滞环，即使在达到峰值强度后岩体在残余强度阶段也会不断产生卸载回 滞环，直到岩体最终破坏。有区别，不相同，垂直层理的弹模大于平行层理时的弹模，垂直层理时的强度取决 于岩石的强度，平行层理时的强度取决于裂隙张拉的拉伸强度。对角剪切、共轭剪切，莫尔库伦强度曲线与莫尔圆也

8、是对称相切的。节理面的倾角满足1)u.n/2, 2也却却2时，岩体的强度取决于节理面破坏的 强度；当片 /2+n/4时，节理面的强度最低，岩体总容易沿节理面破坏；2)&2，且B 接近n/2时，即当最大主应力平行节理面时，岩体的强度取决于裂隙张拉的拉伸强度。总之， 岩体的强度界于结构面的强度和岩石的强度之间。多节理就产生了几乎均匀的破坏，所以近乎各向同性，但岩体强度急剧降低。弹性模量比变形莫量大，前者计算时分母不考虑塑性变形。岩体分类便于工程设计时根据岩体的稳定性而合理取值设计参数，经济地考虑施工、勘察、支护等定额。（15）岩体渗流是个不全贯通的裂隙流；土体渗流是全贯通的渗流，完全满足达西定律。

9、（16）物理作用有动水压力冲刷、胀裂岩体，静水压力产生浮托力，并有润滑和软化岩 体的作用；化学作用有水合、化学腐蚀。（17）莫尔-库伦强度准则的变化模式，类似解析几何证明3提示（1）莫尔库伦强度准则（2） p101公式3.18按图3.18写和记忆公式。（3）莫尔库伦强度准则及节理面强度准则3.20公式的应用（4）且p接近.或0，即当最大主应力垂直节理面时，岩体的强度取决于岩石的强度。（5）p1283.7.3国家工程岩体分级标准的具体应用（6）莫尔-库伦强度准则求强度，再按节理面强度准则3.20公式求强度，判定若后者 小，则沿该节理面破坏。后者“1=32.91MPae1m_c=83.2MPa，因

10、此沿节理面破坏，节理面倾 角为件兀阕=90-33=57（0）。（7）RQD值的概念，公式3.54第四章习题答案（1）C （2）A （3）B（4）B（5）C （6）B（7）B（1）地应力测量的重要性：（a）应力测量为各种岩体工程进行科学合理的开挖设计和施 工提供依据；（b）地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废 料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球动力学的研究也有重要的意义。（2）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、

11、岩浆入侵和地壳非均匀扩容等a）、大陆板块边界受压引 起的应力场。b）、地幔热对流引起的应力场。c）、由地心引力引起的应力场。d）、岩浆入 侵引起的应力场。e）、地温梯度引起的应力场。f）、地表剥蚀产生的应力场。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。（3）地应力分布的一些基本规律：（a）地应力是一个相对稳定的应力场，它是时间和空 间的函数；（b）实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量（c ）水平应力普遍大于垂直应力；（d） 平均水平应力与垂直应力的比值随深度的增加而减小；（e）最大水平应力与最小水平应力也 随深度呈线形增长关系；（f）最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差

12、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。（4）重力应力场：由地心引力引起的应力场。分布特点为：1）水平应力。x、o y小 于垂直应力。z； 2）o x、o y、o z均为压应力；3）o z只与岩体密度和深度有关，而o x、o y还同时与岩体弹性常数E、以有关；4）结构面影响岩体自重应力分布。构造应力：由地质构造作用产生的应力。或地壳内长期存在着的一种促使构造运 动发生和发展的内在力。岩体构造应力是构造运动中积累或剩余的一种分布力，它可以为拉 也可以为压应力，当以水平应力场为主时水平应力大于垂直应力，分

13、布很不均匀，通常以地 壳浅部为主，与褶皱、断层等各种构造行迹共生。（6）轴对称：形状对称，受力也对称。重力应力场可以理解为以垂直应力为轴线的轴 对称问题，因此，=0，所以o =o或o 或yH。r”x y z （7）广义地说，泊松比取值可以大于等于0.5。0.5时是净水压力状态；大于0.5、小 于1是构造应力场的环境，水平应力大于垂直应力；大于1时是温度应力的场所，如受压的 冰块冻融，垂直受压，水平受拉的。在矿山岩石力学的狭义环境一一重力应力场环境，不存 在泊松比大于等于0.5的情况。（8）第三主应力垂直于正断层的断层面；第一主应力垂直于逆断层的断层面；第一、 三主应力都以45度角斜交平移断层的断面。（9）直接法和简介法；直接法是通过压力仪表等测试的压力直接计算测点地应力，间 接法是借助测点的应变测量、借用弹性力学公式推算测点的应力；典型的直接法包括应力补 偿法、水压致裂法、声发射应力测量法，典型的间接法包括钻孔应力解除法、孔壁应力解除 法。（1