武汉科技大学802岩石力学20042005,2012-2020+答案考研真题

武汉科技大学2004年硕士研究生入学考试试题课程名称：岩体力学 总页数：2第1页说明：1.适用专业：采矿工程，岩土工程2.答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效。.填空（30分，每空1分）.岩石抗剪强度的测定方法有：、、O.加载速度增加，岩石应力应变曲线斜率,弹性模量 o.在不同应力条件下，岩石的蠕变曲线可分为、和三种类型.流变模型的三个基本元件是：、、-.巷道稳定性的判别方法有:、、o.影响结构面抗剪性能的主要因素有：—、—、—、—o.极限平衡法只研究滑动面上的和的关系，不研究内部的受力状态。.用赤平极射投影方法确定优势结构面的主要步骤z9:、、o.边坡的破坏类型主要有：、、、和o.巷道断面的比断面的对围岩应力分布的影响更明显。.解释下列术语（20分，每个4分）.地压 2.莫尔强度理论 3.主动压力4.围岩应力5.岩爆第2页三.由岩石的单向压缩实验得出的应力应变曲线可确定哪几种弹性模量？分别简述其确定方法，弹性摸量与变形摸量有何不同？（15分）.露天边坡有失稳迹象时，应采取哪些主要措施？（10分）.简述岩体的强度特征。（15分）.简述结构面抗摩擦强度的测定方法和影响结构面抗剪性能的主要因素。（15分）.简述自重应力场和构造应力场的分布特点。（10分）.何谓岩石的水理性质？岩石的水理性质主要有哪几种？（10分）.绘出岩石试件受压的应力应变曲线，并简要说明受压直至破坏经历的各阶段主要特征。（15分）十.简述预应力锚杆群承载的力学作用。（10分）武汉科技大学2005年硕士研究生入学试题考试科目及代码：岩石力学代码414 总页数：2第1页说明：L适用招生专业：采矿工程、岩土工程2.答题内容写在答题纸上，写在试卷和草稿纸上一律无效。解释下列名词：（每小题5分，共30分）.蠕变.莫尔强度理论.围岩应力.岩爆.吴氏赤平投射网.真三轴试验简答题（每小题9分，共45分）.从岩石力学的角度出发，如何选择合理的巷道断面形状和尺寸？.简述岩石的流变性。.简述岩体结构分类要考虑的主要因素。.简述初始应力场形成的影响因素。.简述露天边坡的破坏类型。论述题（每小题15分，共75分）.绘图说明岩石单向受压时的应力应变的关系。第2页.详述围岩与支架的应力应变关系和特性曲线。.地下工程支护中有那几种类型的锚杆，锚杆群的作用原理有哪些?.分析水对矿山大规模地压活动或滑坡影响。.试分析岩爆发生的条件及引起岩爆的因素。武汉科技大学2004年硕士研究生入学试题（标答）考试科目及代码：岩石力学代码414 总页数：2第1页说明：L适用招生专业：采矿工程、岩土工程2.答题内容写在答题纸上，写在试卷和草稿纸上一律无效。解释下列名词：（每小题5分，共30分）.蠕变使之介质在大小和方向均不改变的外力作用下，介质的变形随时间变化而增大的现象；.莫尔强度理论该理论认为材料在压应力作用下发生破坏或屈服，主要因某一截面上的剪应力达到一定限度，但也和作用在该面上的正应力有关；.围岩应力岩体在开挖以后，破坏了初始应力的平衡状态，为建立新的平衡，应力重新分布，这种新的应力称为围岩应力；.岩爆岩爆是岩体在高应力地段发生脆性破坏的一种深部地压现象。发生岩爆时矿石或岩石被剧烈破碎弹射入巷道内。.吴氏赤平投射网是由基圆和一系列经纬网格组成的投射网。.真三轴试验是在高压容器中的试件借助两对相互垂直的活塞，对试件的三个面施加不等的侧向应力。简答题(每小题9分，共45分).从岩石力学的角度出发，如何选择合理的巷道断面形状和尺寸？答：1)巷道断面的最大尺寸应当沿着最大来压方向布置；2)在顶压为主的条件下，巷道顶板应采用各种曲线型或拱形的周边；3)顶压为主时，巷道断面形状按稳定程度来排列的次序为：椭圆形、圆形、三心拱、梯形、矩形。.简述岩石的流变性答：流变性是指介质在外力不变条件下，应力或应变随时间而变化的性质。与岩石的一般性质不同，它的永久变形不一定要外载荷达到一定数值才发生，也不一定要在高温下才发生。即使在常温条件下，尽管作用在岩石上的荷载很小，只要它的作用时间相当长，岩石也会发生永久变形。流变的客观表现形式有两种：蠕变和松弛。.简述岩体结构分类要考虑的主要因素答：主要因素有：岩体的工程地质特征与节理化程度；结构体几何尺寸与工程规模的对比情况；岩体在工程范围内所产生的力学效应。.简述初始应力场形成的影响因素答：初始应力场的形成受下列因素影响：岩石的组合、厚度、岩相变化和物理力学性质；岩体的结构特征，如褶皱、断裂、裂隙等的空间分布；地形条件。.简述露天边坡的破坏类型答：常见的破坏形式有以下四种：平面破坏边坡岩一主要结构面发生破坏;楔体破坏发生在边坡中有两组结构面与边坡斜交，且相互交成楔形体。圆弧型破坏滑动面为圆弧型。倾倒破坏当岩体中结构面或层面很陡时，岩体发生倾倒破坏。论述题(每小题15分，共75分).绘图说明岩石单向受压时的应力应变的关系。答：(绘图略)从图上所示的应力应变曲线可以看出，试件受载后直到破坏历经以下四个阶段：微裂隙压密阶段；弹性变形阶段；裂隙发生和扩展阶段；裂隙不稳定发展直到破坏阶段；.详述围岩与支架的应力应变关系和特性曲线。答：支架受到围岩压力时产生相应的变形。这种变形是由支架构件间的相互转动或伸缩以及支架构件本身的变形而产生的，通常称为支架的可缩性。以一个最简单的带有柱帽的立柱来说，加压后由于柱帽被压扁和立柱被压短而使整个支架的高度缩短。缩短的量就是支架的变形量或压缩量。每一具体的支架在某一时刻的压缩量是由该时刻所受的外力大小和支架材料的性质来决定的。根据支架上所受的荷载Pa和支架的压缩量小可以作出和材料试验一样的荷载变形曲线，即Pa一九图。a=中(Pa)曲线称为支架特性曲线，可以通过实验或理论分析求得。支架可以分为刚性支架与可压缩支架。.地下工程支护中有那几种类型的锚杆，锚杆群的作用原理有哪些？答：按锚固方式的不同，锚杆可归纳为三种类型：端部固定式锚杆；全长锚固式锚杆：(1)全长粘结式锚杆；(2)全长摩擦式锚杆；先端部锚固后全长锚固的锚杆。锚杆群的作用原理:悬吊作用；组合作用；加固作用。上述三种作用不是孤立存在的。对于地质条件复杂多变的岩体来说，有的是一种作用起主导，有的则是几种作用并存。.分析水对矿山大规模地压活动或滑坡影响。答：地下水渗透到岩体中，可能削弱岩体的强度，改变岩体的力学性质，主要影响表现在：对软弱夹层的软化作用，使软弱夹层和结构面上的泥质物质发生软化和泥化，降低岩体强度；裂隙静水压力作用，使岩体抗剪强度下降；裂隙的动水压力作用，地下水沿贯通的结构面流动，冲刷充填的物质，或泥化产生润滑作用，降低岩体等读摩擦角，易产生岩移和滑坡。试分析岩爆发生的条件及引起岩爆的因素。答：岩爆是自然地质条件与采矿技术条件下按一定方式组合条件下发生的。这两种组合是多种多样的，而且受很多因素影响。引起岩爆的主要因素有：矿石、岩石的物理力学性质；开采深度；构造破坏严重；采场中留有孤立矿柱或半岛形矿柱，承受高应力作用；爆破附近处于高应力状态地段受到附加脉冲荷载叠加，往往导致岩爆。

二0一二年招收硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目及代码：802岩石石力学 适用专业：矿业工程、土木工程二0一二年招收硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目及代码：802岩石石力学 适用专业：矿业工程、土木工程 可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。.. 考试时间3小时，总分值150分。蜜中生*1、岩石的比重2,岩石的变形3、岩石的松弛4、岩体的结构体二、填空题（每空2分，共20分）1、一般通过实验可测得的岩石强度有：单向—强度、单向—强度、剪切强度、三轴抗压强度等。2、岩石力学对正应力正负号的规定是：压应力为—，拉应力为一。3、若c为岩石的内聚力，小为岩石的内摩擦角，。为剪切面上的正应力，则该剪切面上岩石的库仑强度准则表示为t=+o4、岩体结构要素包括结构—和结构—o5,地应力测量方法按测量原理（是否直接测得应力值）不同分为测量法和测量法。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）1、可以通过纯剪切强度试验得到岩石的莫尔强度包络线。（）2、岩石力学中的“巴西试验法”俗称劈裂试验法，主要是用来测定岩石的抗剪强度。（）3、岩石的强度不是岩石的固有属性，与加载条件和试验条件有关。（）4、岩石容重无单位，岩石比重的单位为kN/n?。（）5,连结作用、润滑作用、水楔作用是岩石中的重力水/自由水对岩石力学性质的影响而产生的作用。（）6、岩石的全应力-应变曲线揭示：岩石一旦破裂就完全丧失承载能力。（）7、岩石力学对应变正负号的规定是：正应变以伸长为负，压缩为正。（）8、若等厚薄板，所受荷载都与z轴垂直，在z方向不受力，gz=0,Tzx=rzy=0,只剩下平行于xy平面的三个应力分量，即。X、°y、Txy=Tyx，它们只是x，y的函数，与z轴无关，这种平面问题称为平面应变问题。（）9、求解岩石力学问题的本构方程与材料的性质无关。（）10、对于弹性平面问题，若体力是常量，则材料的应力分布状态与材料的弹性常数有关。（）11、描述岩石流变性质的粘性元件，有蠕变特性，无松驰、弹性后效特性。（）12、描述岩石流变性质的三个基本元件组成串联组合体时，组合体的总应力等于各串联元件的应力之和，组合体的总应变等于各串联元件的应变。（）13、岩体强度与岩石的强度不同，除与应力状态有关外，还与结构面的方位有关。（）14、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道逆节理的倾向掘进比顺节理倾向掘进的不利影响小。（）15、地应力测量的声发射法是间接测量法。（）四、简答题（每题6分，共24分）1、什么是岩石的全应力-应变曲线？绘制岩石全应力-应变曲线示意图，并结合曲线图说明全应力-应变曲线四个阶段的名称。2、在正应力与剪应力坐标系（。-t）中，绘制以下5种岩石受力状态的莫尔应力圆：（1）单向拉伸；（2）纯剪切；（3）单向压缩；（4）双向压缩，（5）双向拉伸。3、绘制描述岩石流性质的三种基本元件的示意图并标出各元件的特征参数，写出各元件的本构方程并绘制本构方程的应力一应变（或应变速率）曲线。4、简述测量地应力的水压致裂法的优缺点。五、分析与计算题（共30分）1、马克斯威尔（Maxwell）体如图所示，请推导其本构方程，蠕变方程和松驰方程，并绘制蠕变方程和松驰方程曲线。（10分）^^\A/V~大& 曲2、将一个岩石试件进行单轴压缩试验，当其压应力达到30Mpa时，即发生破坏，破坏面法线方向与最大主应力方向所夹锐角为60°。设抗剪强度满足库仑准则，试计算：（1）在正应力等于零的那个面上的抗剪强度：（2）在上述试验中与最大主应力面的夹角为45°的那个面上的抗剪强度；（3）内摩擦角；（4）破坏面上的正应力和剪应力。（8分）3、一圆形无内支护的岩石隧道，半径a=4m,容重丫=25KN-m。，埋深Z=500m。根据轴对称圆形巷道围岩弹性应力分布情况（=A土二，其中A、B是需要根据初始条件确定

b/厂的积分常数），确定常数A、B,绘出巷道周围的径向应力和切向应力随半径变化的应力分布图，并指出最大应力，确定々=1.05YZ、1.10YZ时的影响圈半径。（7分）4、有一砂质干坡，坡体的内摩擦角为28度，坡角为25度24分，试问此坡的稳定安全系数是多少？（5分）

二0一二年招收硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目及代码：802岩石石力学 适用专业：矿业工程、土木工程二0一二年招收硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目及代码：802岩石石力学 适用专业：矿业工程、土木工程 可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。.. 考试时间3小时，总分值150分。蜜中生*1、岩石的比重：岩石固体部分的重量与4℃时同体积纯水重量的比值。2,岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）的变化。3、岩石的松弛：岩石在应变不变情况下，应力随时间增加而减小。4、岩体的结构体：被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体，通俗的说法称为岩块。二、填空题（每空2分，共20分）1、一般通过实验可测得的岩石强度有：单向抗压强度、单向抗拉强度、剪切强度、三轴抗压强度等。2、岩石力学对应力正负号的规定是：压应力为止，拉应力为负。3、若c为岩石的内聚力，小为岩石的内摩擦角，。为剪切面上的正应力，则岩石的库仑强度准则表示为t=c+Qtan4>4、岩体结构要素包括结构面和结构体。5、地应力测量方法按测量原理（是否直接测得应力值）不同分为直接测展法和间接测最法。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打，；对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）1、可以通过姓剪切强度试验得到岩石的莫尔强度包络线。（义改为限制性）2,岩石力学中的“巴西试验法”俗称劈裂试验法，主要是用来测定岩石的抗剪强度。（X改为“抗拉强度”）3、岩石的强度不是岩石的固有属性，与加载条件和试验条件有关。（。）4、岩石容重无单位，岩石比重的单位为kN/n?。（X岩石容重的单位为kN/n?,岩石比重无单位）5、连结作用、润滑作用、水楔作用是岩石中的重力水/自由水对岩石力学性质的影响而产生的作用。（义改为结合水/束缚）6、岩石的全应力-应变曲线揭示：岩石一旦破裂就完全丧失承载能力。（X改为“破裂后，仍具有一定的承载能力”）7、岩石力学对应变正负号的规定是：正应变以伸长为负，压缩为正。（V）

8、若等厚薄板，所受荷载都与8、若等厚薄板，所受荷载都与Z轴垂直，在Z方向不受力，%=。，T：=t7V=0,只剩下平行于xy平面的三个应力分量，即、°y、txy=Tyx，它们只是—y的函数，与z轴无关,这种平面问题称为平面应变问题。（X改为“应力”）9,求解岩石力学问题的本构方程与材料的性质无去。（X改为“有关”）10、对于弹性平面问题，若体力是常量，则材料的应力分布状态与材料的弹性常数直去。（X改为“无关”）11、描述岩石流变性质的粘性元件，有蠕变特性，无松驰、弹性后效特性。（J）12、描述岩石流变性质的三个基本元件组成里联组合体时，组合体的总应力等于各里联元件的应力之和，组合体的总应变等于各室联元件的应变。（又改“串”为“并”，或者改为“描述岩石流变性质的三个基本元件组成串联组合体时，组合体的总应力等于各串联元件的应力，组合体的总应变等于各串联元件的应变之和。”）13、岩体强度与岩石的强度不同，除与应力状态有关外，还与结构面的方位有关。（V）14、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道逆节理的倾向掘进比顺节理倾向掘进的不利影响小。（X改为“大”）15、地应力测量的声发射法是回接测量法。（X改为“直接”）四、简答题（每题6分，共24分）1、什么是岩石的全应力-应变曲线？绘制岩石全应力-应变曲线示意图，并结合曲线图说明全应力-应变曲线四个阶段的名称。答：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与力学性质的变化规律。岩石全应力-应变曲线示意图如图所示，四个阶段分别为：①孔隙裂隙压密阶段（OA段）;②弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC段）；③非稳定破裂发展阶段，或称累进性破裂阶段（CD段）：④破裂后阶段（D点以后段）2、在正应力与剪应力坐标系（。-t）中，绘制以下5种岩石受力状态的莫尔应力圆：（1）单向拉伸：（2）纯剪切；（3）单向压缩：（4）双向压缩，（5）双向拉伸。答：莫尔应力圆如图所示:3、绘制描述岩石流性质的三种基本元件的示意图并标出各元件的特征参数，写出各元件的本构方程并绘制本构方程的应力一应变（或应变速率）曲线。答：⑴弹性元件（H）力学模型： VvV本构方程：o=Ke K为弹性系数应力一应变曲线：。(2)塑性元件(C)力学模型：0" u本构方程：£=0,(当b<b0时)ef8,(当。2bo时)应力一应变曲线:(3)粘性元件(N)力学模型：本构方程：cr-rj—,〃为粘性系数dtha应力一应变速率曲线： dt4、简述测量地应力的水压致裂法的优缺点。答：水力致裂法的优点：(a)能测量深部应力(已知最深为5000米)；(b)在没有地下工程或碉室的条件下，对露天边坡工程的地应力进行估算。缺点：(a)只能确定垂直钻孔平面内的最大主应力和最小主应力的大小和方向；(b)只适用与完整的脆性岩石中。五、分析与计算题(共30分)1、马克斯威尔(Maxwell)体如图所示，，请推导其本构方程，蠕变方程和松驰方程，并绘制蠕变方程和松驰方程曲线。(10分)

答：本构方程推导：因为串联，CT=CT,=cr2,£=£1+£2,且£=£1+4• (7对H体：0=K与,£：,=—对N体：S=〃£2，e2=—n•1•1所以本构方程为：£=—(TH <7KT]蠕变方程：*当t=0时，施加(T=cr0=const,则(7=0•11代入本购方程得£=—。0,积分得£=—5/+C初始条件：t=0, =—>得c=o/K°K0得蠕变方程£=工5/+生，蠕变方程曲线为HK等速蠕变，不稳定松弛方程：•,1•1保持£不变，则£=0，代入本构方程£=一CT+一CTkn得_L；+J_b=O,一阶可分离变量的微分方程积分得-£，=lncr+CKn 7初始条件：t=0,。=。0 （。（）为瞬时应力），得。=—In。。所以松弛方程为b=b。”'，松驰方程曲线为。2、将一个岩石试件进行单轴压缩试验，当其压应力达到30Mpa时，即发生破坏，破坏面法线方向与最大主应力方向所夹锐角为60°。设抗剪强度满足库仑准则，试计算：(1)在正应力等于零的那个面上的抗剪强度；(2)在上述试验中与最大主应力面的夹角为45°的那个面上的抗剪强度：(3)内摩擦角；(4)破坏面上的正应力和剪应力。(8分)解：已知。=5+[=60°得。=30°,岩石进行单轴压缩，所以q=。，当5当5=3OMPa时,岩石破坏，则l+sin。 2・C・cos。a.= -cr,+ -l-sin01-sin^l+sin30°八2xCxcos30°30= x0+ jr-1-sin30°l-sin300得O8.66(MPa)得O8.66(MPa)(1)由库仑准则可知，S=b•tg(/)+C当。二0时，剪切强度s：S=mg0+C=Oxfg30。+8.66=8.66(MPa)(2)与最大主应力面的夹角为45°时，即6=45°该面上为正应力cr,剪应力为7,剪切强度S.CT,+(T,CT,-CF,“30+030-0c,uo 、CT=- -+- -cos20= 1 cos2x450=15(MPa)2 2 2 2S=cr-tg</>+C=15x次30°+8.66=17.32(MPa)(3)已知。=5+[=60°得岩石内摩擦角。=30°jrfh(4)破坏面为6=—F—=60°426+6cr,-a,-八30+030-0 ,“()-一小、所以，cr=- +— -cos2^= + cos2x60=7.5(MPa)2 2 2 2t=————sin20= sin2x60°=12.99(Mpa)2 23、一圆形无内支护的岩石隧道，半径a=4m,容重丫=25KhTm',埋深Z=500m。根据轴对称圆形巷道围岩弹性应力分布情况=A土与，其中A、B是需要根据初始条件确定Jr的积分常数)，确定常数A、B,绘出巷道周围的径向应力和切向应力随半径变化的应力分布图，并指出最大应力，确定q,=1.05YZ、1.10YZ时的影响圈半径。(7分)

解：已知。=46重力应力：P=rH=25000x500=12500000=12.5MPa由初始条件，尸时，crr=0,所以A=gL>8时，=尸，所以A=p=12.5A/Pa,B=Pa2=200MPcfm2b1 r2在圆巷周围的径向应力区和切向应力b。为：。=/1±9),随半径增大的应力分布(Jr\ r如图所示。因此最大应力出现在巷道壁处，即尸％=a外a2此时(Jr=尸(1 T)=0(y0=P(l+g=2P=2XP=25(MPa)当。8=1.05当。8=1.05历时，。0=尼(1+2%)=1.05纬得出1^=20Xa2=320,则r«\7,9m当=l.lrZ时，=4(1+5)=1.14得出inox6/2=160,贝h《12.6wr答：最大应力为々=25Mpa,影响半径分别为17.9m和12.6m。4、有一砂质干坡，坡体的内摩擦角为28度，坡角为25度24分，试问此坡的稳定安全系数是多少？(5分)“tanc?tan28 0.5317 ,解：K,=--= = =1.12tan尸 tan25°24'0.4748答：稳定安全系数为1.12

二0一三年招收硕士研究生入学考试试题（A卷）考试科目代码及科目名称：802岩石石力学可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。一、名词解释（每题4分，共16分）1、岩石的容重：2、岩石的弹性后效：3、岩体裂隙度：a中因郭蛉4、a中因郭蛉氮mr烝EE郛三版氮mr烝EE郛三版5、岩石中的水通常有两种存在方式：、.6、岩石力学对应变正负号的规定是：正应变以伸长为—，压缩为一。7,对弹性平面问题的应力状态研究通常有两类：平面 问题与平面 问题。8、岩体赋存环境包括：、和地温三部分。9、在声发射法、空心包体应变法两种地应力测量方法中，是直接测量法，是间接测量法。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打J;对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）10、不能通过三轴压缩强度试验得到莫尔强度包络线。（）11、同一岩石，其饱和岩石的抗压强度与干燥岩石的抗压强度之比大于等于1。（）12、在普通材料试验机上进行岩石单轴抗压强度试验时，一定能得到岩石的全应力-应变曲线。（）13、岩石的比重、容重、孔隙率等物理性质不是岩石的固有属性。（）14、孔隙压力作用、溶蚀一潜蚀作用是岩石中的结合水/束缚水对岩石力学性质的影响而产生的作用。（）15、岩石的全应力-应变曲线揭示：岩石一旦破裂就完全丧失承载能力。（）16、岩石力学对应力正负号的规定是：压应力为负，拉应力为正。（）17、对于很长的柱形体，任一横截面xy面在z方向都没有位移即3=0；所受荷载都垂直于z轴且沿z方向没有变化，长柱体两端受到光滑约束，即Tzx=Tzy=。，但。z手°，这种平面问题称为平面应力问题。（）18、重力、惯性力、流体压力和接触力都是体积力。（）19、物体的弹性变形和塑性塑性变形与时间有关：而岩石的流变与时间无关。（）20、描述岩石流变性质的三种基本元件都没有蠕变特性。（）21、描述岩石流变性质的三个基本元件组成并联组合体时，组合体的总应力等于各并联元件的应力，组合体的总应变等于各并联元件的应变之和。（）22、岩体的强度与地应力的大小无关。（）23、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道逆节理的倾向掘进比顺节理倾向掘的不利影响大。（）24、边坡稳定分析的刚体极限平衡条分法分析求解的边坡通常是静定问题。（）四、简答题（每题6分，共24分）25、绘图说明如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆。26、以弹性元件和粘性元件为例，分别说明描述岩石流变性质的基本元件串联与并联组合时,组体的应力、应变与各组成元件的应力、应变之间的关系。27、绘制水压曲线图说明水压致裂法的主要测量步骤。28、边坡稳定分析的极限平衡法中边坡稳定系数（安全系数）是如何定义的？五、分析与计算题（共30分） —— 29、如图所示为圣维南体的力学模型， A °， ，试推导其本构方程，绘制本构方程曲线，并分析其卸载特征、流变特性。（8分）30、将一个圆柱形材料放在厚壁圆桶内承受轴向压缩，使之无法产生横向应变，（1）试利用泊送比确定水平应力与垂直应力之比，（2）当泊松比为0.2和0.4时，试计算上述的应力比;（3）试确定各向同性弹性岩石的（Ox+Oy+Oz）与体积变化之间的关系。（8分）31、将岩石试件进行一系列单轴试验，求得抗压强度的平均值为0.3Mpa,将同样的岩石在0.6Mpa的围压下进行一系列三轴试验，求得主应力的平均值为2.5Mpa。请你在正应力。剪应力t坐标系中，绘制其受力状态的莫尔应力圆，确定其内摩擦角及粘结力。（8分）32、有一无粘结力的砂质干土坡，砂土的内摩擦角为25度，要保证此坡的稳定系数不小于1.2,坡角应为多少？（6分）二o一四年招收硕士研究生入学考试试题（A卷）考试科目代码及科目名称：802岩石力学可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。、名词解释（每题4分，共28分）.岩石扩容.流变性.岩石质量指标RQD氮mr烝E氮mr烝EE郛三版a中因郭蛉.最大线应变理论。.构造应力.结构面线连续性系数二、填空题（每空2分，共44分）.岩石的渗透性用—来表征，其大小取决于岩石中一的大小、数量、相互贯通情况。.岩石内聚力随含水率的增加呈—关系降低。.岩石的水理性质主要有渗透性、、—、o.试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其横截面的断裂破坏，岩石的拉伸破坏试验方法有试验和试验两类。.剪切破坏一要克服,二要克服o.岩石的破坏类型主要有：、一、—三种类型。.岩体压缩变形峰值强度后，岩体开始破坏，应力下降较缓慢，仍有 应力，这是岩体效应。.岩体压缩试验，在中途卸载有现象和变形。.开挖巷道后围岩的应力与开挖巷道前围岩的应力比值称为系数。.如果莫尔圆与强度曲线,说明该研究点破坏。.岩体的原生结构面是岩体在 所形成的结构面，构造结构面是岩体在 作用下形成的结构面。.地应力是一个具有相对稳定性的 应力场，它是时间和空间的函数。三、问答题（共58分）.分析在普通材料试验机上测岩石单轴抗压强度时试件发生崩裂的原因。（8分）.根据岩石蠕变试验，作出岩石发生蠕变的典型蠕变曲线，并分析应变与时间关系可划分的各阶段特征。（8分）.简述地应力分布的一般规律。（8分）.边坡的破坏形式有哪些？分别简述在什么条件下发生这些破坏。（8分）.开采水平矿床时，采场顶板上部岩层受采动影响后应力发生变化，试分析在单一矩形采场顶板岩层中受采动影响后的应力分区情况及各区的应力分布特点。（8分）.表土地压的基本类型有哪些？分别简述各种类型表土地压的主要表现形式。（9分）.简述判断巷道围岩稳定性的主要方法及各方法的适用条件。（9分）四、分析与计算题（共20分）.圆形巷道开挖后应力重新分布，应力超过屈服极限，巷道周边将出现非弹性位移，试作简图说明巷道周边围岩的分区情况，并简述各区的变形及应力特征。（12分）.已知岩石的C=10Mpa,4）=45°,应用莫尔强度理论求该岩石的单向抗压强度和单向抗拉强度，以及当侧压力为20Mpa时的抗压强度及试件的破坏方向。（8分）二0一三年招收硕士研究生入学考试试题参考答

案考试科目代码及科目名称：802岩石石力学 A卷可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。一、名词解释（每题4分，共16分）1、岩石的容重：岩石单位体积（包括岩石内孔隙体积）的重量。a中因郭蛉2,a中因郭蛉氮mr烝氮mr烝EE郛三版4、岩石的蠕变：岩石在应力不变情况下，应变随时间增加而增长的现象。二、填空题（每空2分，共20分）5、岩石中的水通常有两种存在方式：结合水/束缚水、重力水/自由水。6、岩石力学对应变正负号的规定是：正应变以伸长为负，压缩为亚。7,对弹性平面问题的应力状态研究通常有两类：平面应力问题与平面应变问题。8、岩体赋存环境包括：地应力、地下水和地温三部分。9,在声发射法、空心包体应变法两种地应力测量方法中，声发射法是直接测量法,空心包体应变法是间接测量法。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）10、丕能通过三轴压缩强度试验得到莫尔强度包络线。（X改为可以）11、同一岩石，其饱和岩石的抗压强度与干燥岩石的抗压强度之比大王等于1.（X改为“小于“）12、在普通材料试验机上进行岩石单轴抗压强度试验时，一定能得到岩石的全应力-应变曲线。（义改为“一般得不到”）13、岩石的比重、容重、孔隙率等物理性质丕是岩石的固有属性。（X改为“是”）14、孔隙压力作用、溶蚀一潜蚀作用是岩石中的结合水/束缚水对岩石力学性质的影响而产生的作用。（X改为重力水/自由）15、岩石的全应力-应变曲线揭示：岩石一旦破裂就完全丧失承载能力。（X改为“破裂后，仍具有一定的承载能力”）16、岩石力学对应力正负号的规定是：压应力为负，拉应力为亚。（X“歪”与“负”对换）17、对于很长的柱形体，任一横截面xy面在z方向都没有位移即3=0；所受荷载都垂直于z轴且沿z方向没有变化，长柱体两端受到光滑约束，即Tzx=Tzy=。，但。z于0，这种平面问题称为平面应力问题。（X改为“应变”）18、重力、惯性力、流体压力和接触力都是体积力。（义重力、惯性力为体积力，流体压力和接触力是表面力）19、物体的弹性变形和塑性塑性变形与时间直去；而岩石的流变与时间无关。（X“有关”与“无关”对换）20、描述岩石流变性质的三种基本元件都没有蠕变特性。（又改为"都没有弹性后效、松驰特性”）21、描述岩石流变性质的三个基本元件组成北联组合体时，组合体的总应力等于各注联元件的应力，组合体的总应变等于各正联元件的应变之和。（X改“并”为“串”，或者改为“描述岩石流变性质的三个基本元件组成并联组合体时，组合体的总应力等于各并联元件的应力之和，组合体的总应变等于各并联元件的应变J）22、岩体的强度与地应力的大小无关。（义地应力对岩体形成的围压越大，其承载能力越大，岩体的强度就越大）23、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道逆节理的倾向掘进比顺节理倾向掘的不利影响大。（J）24、边坡稳定分析的刚体极限平衡条分法分析求解的边坡通常是靛定问题。（又改为《超静定”）四、简答题（每题6分，共24分）25、绘图说明如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆。答：如图所示，左半部分OEC代表达到峰值强度时，积累在岩石试件中的应变能，右边CED代表试件从破坏到破坏整个过程所消耗的能量。如果A>B,可能产生岩爆，如果A<B,则不会产生岩爆。26、以弹性元件和粘性元件为例，分别说明描述岩石流变性质的基本元件串联与并联组合时,组体的应力、应变与各组成元件的应力、应变之间的关系。答：串连即两个或多个元件首尾依次相联的模型，如图所示并联即两个或多个元件首与首、尾与尾相联的模型。

并联性质27、绘制水压曲线图说明水压致裂法的主要测量步骤。答：水压力曲线图如图所示：'a=<r并联性质27、绘制水压曲线图说明水压致裂法的主要测量步骤。答：水压力曲线图如图所示：'a=<r1+a2+---主要测量步骤：(a)打钻孔到准备测量应力的部位；并将钻孔中待加压段用封隔器密封起来；(b)向隔离段注入高压水，记录孔裂开时的压力值P”继续加压，直到裂隙扩张到孔径的3倍，关闭高压水系统，保持水压恒定，此时的应力为关闭应力，记为R,最后卸压，使裂隙闭合，此时孔内压力为P。。(c)重新向密闭段注入高压水，使裂隙重新打开，记录裂隙重新打开时的压力P,,和随后的恒定关闭压力Pso(d)将封隔器卸压，从孔中取出，(e)记录孔内的水压致裂裂隙，天然节理、裂隙的位置、方向和大小。28、边坡稳定分析的极限平衡法中边坡稳定系数(安全系数)是如何定义的？答：为沿着最危险破坏面作用的最大抗滑力(或力矩)与下滑力(或力矩)的比值。F=抗滑力/下滑力五、分析与计算题(共30分) WW—— 29、如图所示为圣维南体的力学模型， * °， ，试推导其本构方程，绘制本构方程曲线，并分析其卸载特征、流变特性。(8分)答：本构方程推导：因为串联，＜7=CT,=CF2,£=£x+£2时，对于H,8X=a/K加载 y对于c,时，对于C,务—>8(T<CT,£=<j/K.J' 即为圣维南体的本构议程。。=0\,£->00本构关系曲线为：卸载时，<T=0,弹性变形完全恢复，塑性变形停止但不恢复。圣维南体代表理想弹塑性体，无蠕变，无松弛，无弹性后效。30、将一个圆柱形材料放在厚壁圆桶内承受轴向压缩，使之无法产生横向应变，(1)试利用泊送比确定水平应力与垂直应力之比，(2)当泊松比为0.2和0.4时，试计算上述的应力比;(3)试确定各向同性弹性岩石的(。*+。丫+。2)与体积变化之间的关系。(8分)解：(1)设垂直应力为两个水平应力为和by,对应的垂直应变与水平应变分别为和£x、EyO由于无法产生横向应变，即£,=£,=(),代入广义胡可定律：J=［。*一〃(%,+巴)］E%.=不［%+6)］ (1)E工=4［巴一〃(4+CT)］E得：%-〃(*+q)=0’ (2)by_〃(b*+bz)=0〃BnO*叫〃er=crv= 即—=--= ［一〃crza:1-//(2)当u=0.4时，crt_〃_0.4_2a. 1-0.43当U=0.2时，(3)由(1)可得：1一2〃， 、£x+£y+£z=-~~(4+CTV+q)体积变化(体积应变)£,=Ex+£1,,+£z

所以，£v= -+（Tv+<7.）E31、将岩石试件进行一系列单轴试验，求得抗压强度的平均值为0.3Mpa,将同样的岩石在0.6Mpa的围压下进行一系列三轴试验，求得主应力的平均值为2.5Mpa。请你在正应力。剪应力T坐标系中，绘制其受力状态的莫尔应力圆，确定其内摩擦角及粘结力。（8分）解：已知er,.=0.3MPa，当Q,=U.6MPa时,5=25MpaMohr应力圆:Mohr应力圆:(1)2xcxcos0l-sin。(1)_1+sin^2-C-cos^CTi- CTqH \Z)1-sin。1一sin。由(1)和(2)式可求出C和。值.l+sin°2・C・cos°1 = i+l-sin01-sin^25=11^0.6+0.3-sin。2.2=tg266=tg2^x0.6tg2j=3.667吆6=1.915得，6=62.42°,冗（t>由e=—।—420=2x（6>-^）=34.84°2XCXCOS0O"= "-sin。Cj『”sin也0.3x（1234*=。。,以则）cos</>2xcos34.8432、有一无粘结力的砂质干土坡，砂土的内摩擦角为25度，要保证此坡的稳定系数不小于1.2,坡角应为多少？（6分）5 “tan®八tan0解：Ks=—上 tan£=—上tanB K、Kx>1.2,9=25。tany?<tan tan25° 0.4663ccc“c)。―-= = =0.3886,BW21.24。1.2答：坡角应W21.24。，才能保证此坡的稳定系数不小于1.2。二0一四年招收硕士研究生入学考试试题参考答

案考试科目代码及科目名称：802岩石石力学 A卷可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。、名词解释（每题4分，共28分）.岩石扩容：岩石试件随载荷增加直到破坏，试件体积增大的现象。a中因郭蛉.a中因郭蛉氮mr烝EE郛三版氮mr烝EE郛三版.次生应力：岩体开挖后应力重新分布形成的平衡应力。.最大线应变理论：材料发生拉伸破坏的决定因素是拉伸破坏，不论单元体在何应力状态下，当最大伸长线应变达到单向拉伸破坏时的极限应变值，岩石将发生断裂破坏。.构造应力：地壳中促使地壳发生变动的力在空间的分布状态。.结构面线连续性系数：研究岩体范围内一定方向断面内，结构面的总面积与整个断面面积的比值（沿结构面延伸方向上，结构面各段长度之和与整个测线长度比值）。二、填空题（每空2分，共44分）岩石的渗透性用渗透系数来表征,其大小取决于岩石中孔隙的大小、数量、相互贯通情况。岩石内聚力随含水率的增加呈指数关系降低。岩石的水理性质主要有渗透性、溶蚀性、软化性、膨胀性..试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其横截面的断裂破坏，岩石的拉伸破坏试验方法有直接拉伸试验和间接（劈裂法）试验两类。.剪切破坏一要克服内聚力,二要克服摩擦力。.岩石的破坏类型主要有：脆性拉伸破坏、剪切破坏、沿结构面滑移三种类型。.岩体压缩变形峰值强度后，岩体开始破坏，应力下降较缓慢，仍有残余应力,这是岩体结构效应。.岩体压缩试验，在中途卸载有弹性后效现象和残余变形。.开挖巷道后围岩的应力与开挖巷道前围岩的应力比值称为应力集史系数。.如果莫尔圆与强度曲线相切或相割,说明该研究点破坏。.岩体的原生结构面是岩体在成逊段所形成的结构面，构造结构面是岩体在构造运动作用下形成的结构面。.地应力是一个具有相对稳定性的韭稳定应力场，它是时间和空间的函数。三、问答题（共58分）.分析在普通材料试验机上测岩石单轴抗压强度时试件发生崩裂的原因。（8分）答：试件的刚度大，材料试验机的刚度小，试验机构件发生很大变形，储存弹性变形能，试件破坏时，其承载能力突然降低，而施加的载荷没相应改变，导致储存在加载系统的应变能突然释放，冲击岩石试件，使试件崩裂。.根据岩石蠕变试验，作出岩石发生蠕变的典型蠕变曲线，并分析应变与时间关系可划分的各阶段特征。（8分）答：岩石发生蠕变，应变与时间关系可划分4个阶段：1）瞬时弹性变形（0-A）：加载后近于声速速度的弹性变形2）蠕变开始阶段（A-B）：蠕变速度递减3）蠕变第二阶段（B-C）：蠕变速度保持不变，稳定蠕变阶段。4）蠕变第三阶段（C-D）：蠕变速度以加速形式迅增，直至破坏。3.简述地应力分布的一般规律。（8分）答：1）地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数。2）实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量3）水平应力普遍大于垂直应力4）平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小，但在不同地区，变化的速度很不相同。5）最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系，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。.边坡的破坏形式有哪些？分别简述在什么条件下发生这些破坏。（8分）答：1）平面滑动。边坡中存在一组结构面与边坡倾向一致，倾角大于内摩擦角小于边坡角2）楔形滑动。边坡中存在两组结构面斜交，组合交线倾向与边坡倾向一致，交线倾角大于内摩擦角小于边坡角3）圆弧形滑动。土体、高度蚀变风化的岩体易发生4）倾倒破坏。边坡倾角陡，导致向临空面弯曲倒塌.开采水平矿床时，采场顶板上部岩层受采动影响后应力发生变化，试分析在单一矩形采场顶板岩层中受采动影响后的应力分区情况及各区的应力分布特点。（8分）答：根据应力大小，顶板岩层中可划分4个应力区：1）拉应力区：分布紧靠顶板下表面，分布深度与矿房跨度有关，中心点为最大拉应力点。2）卸载区：位于拉应力上方，水平应力比开采前低，上部边界为拱形，称为卸压拱。3）压缩区：位于卸载区上方或采动影响范围的上界，引导垂直应力向矿房侧壁传递。4）支撑压力区（压应力集中区）：矿房侧壁承受采场顶板传递下来压力形成，该区内的应力大于原岩应力。.表土地压的基本类型有哪些，分别简述各种类型表土地压的主要表现形式。（9分）答：表土地压三种类型：散体地压，变形地压，动土压力。散体地压表现为土层剪切滑移；变形地压表现为土体膨胀引起井壁凸裂：动土压力表现为流砂与潜蚀，产生涌砂涌水，引起土层坍塌与地表下沉。.简述判断巷道围岩稳定性的主要方法及各方法的适用条件。（9分）答：1）强度准则法：将巷道周边的最大环向应力达到极限应力值作为失去稳定性的条件,有应力集中系数法和应力变化系数法，重点考察顶底板和两帮中点上的环向应力。适用脆性围岩2）变形准则法：用巷道围岩的实际变形与极限变形值比较来判断围岩是否失稳。适用弹塑性围岩。3）稳定性分级法：用综合指标和单一指标将岩体划分为具有不同程度的有限级别，适用各类工程评价围岩稳定程度时应用。四、分析与计算题（共20分）.圆形巷道开挖后应力重新分布，应力超过屈服极限，巷道周边将出现非弹性位移，试作简图说明巷道周边围岩的分区情况，并简述各区的变形及应力特征。（12分）解:围岩的分区：1、2—塑性变形区；3、4—弹性变形区；一松动区；2塑性强化区；3—弹性承载区；4一原岩应力区围岩各区变形和应力分布特征：一松动区：岩体被切割、松动破坏，强度明显降低、应力低于原岩应力；2—塑性强化区：岩体呈塑性状态、处于塑性强化阶段，应力高于原岩应力：3-弹性承载区：岩体处于弹性性变形阶段，应力高于原岩应力；4—原岩应力区：未受开挖影响、处于原岩状态。.已知岩石的C=10Mpa,4）=45°,应用莫尔强度理论求该岩石的单向抗压强度和单向抗拉强度，以及当侧压力为20Mpa时的抗压强度及试件的破坏方向。（8分）解：C=（Sc*St严/2tg巾=(Sc5)//2(Sc**产由上述2式，可求得Sc=48.3Mpa：St=8.3Mpa当o3=20Mpa时o]=Sc+[(1+Sin4>)/(1-Sin(t>)]*。3=164.8Mpaa=45°+6/2=67.5°-0-三年招收硕士研究生入学考试试题（B卷）考试科目代码及科目名称：802岩石石力学可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。一、名词解释（每题4分，共16分）1、地应力：2、岩石中的微结构面：3、岩石的单轴抗压强度：a中因郭蛉4、a中因郭蛉氮mr烝EE郛三版氮mr烝EE郛三版5、岩石中的水通常有两种存在方式：结合水或束缚水、重力水或自由水。连结作用、润滑作用、水楔作用是岩石中的—水对岩石力学性质的影响而产生的作用，孔隙压力作用、溶蚀一潜蚀作用是岩石中的—水对岩石力学性质的影响而产生的作用。6、岩石的库仑强度准则表示为t=c+otan,其中c为岩石的.。为岩石的,。为剪切面上的正应力。7、岩石的流变的种类包括蠕变、、三种，描述岩石流变性质的三个基本元件是：弹性元件、塑性元件和粘性元件。8、岩体的结构面是岩体在成岩阶段所形成的结构面，结构面是岩体在构造运动作用下形成的结构面，次生结构面是在外力作用下（风化、地下水、卸载、爆破等）形成的各种界面。9、构造应力场和重力应力场为现今地应力场的主要组成部分，作用和运动是引起地应力的主要原因。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）10、岩石力学中的“巴西试验法”俗称劈裂试验法，圆盘的拉伸破坏是从受压处的直径两端开始向圆盘中心发展。（）11、岩石的比重、容重、孔隙率等物理性质和岩石的强度是岩石的固有属性。（）12、在普通的试验机上，岩石达到其峰值强度后发生突发性破坏的根本原因是试验机的刚度不够大。（）13、岩石的全应力-应变曲线揭示岩石破裂后，仍具有一定的承载能力。（）14、真三轴压缩试验的压力条件是：。1＞。2=。3。（）15、岩石在单轴压缩条件下，弹性限度内，应力一应变曲线具有近似直线的形式，反复加卸载应力一应变曲线仍为直线，具有这种应力一应变关系的岩石称为线弹性岩石。（）16、若某岩石工程是xy平面的平面应力问题，则三个应力分量％、为、txy=Tyx，它们是x、y、z三个坐标的函数。（）17、重力是表面力，接触力是体积力。（）18、岩石弹性后效是指岩石所受荷载在加载或卸载时，弹性应变超前于应力的现象。（）19、描述岩石流变性质的三种基本元件都没有弹性后效特性。（）20、岩石的长期强度一般大于岩石的瞬时强度。（）21、地应力对岩体形成的围压越小，其承载能力越大，岩体的强度就越高。（）22、岩体的强度只取决于岩块的强度。（）23、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道顺节理倾向掘进比逆节理倾向掘的不利影响小。（）24、水压致裂法测量地应力时，压裂的裂隙延伸方面与小主应力方向平行，裂隙面与小主应力方向垂直。（）四、简答题（每题6分，共24分）25、简述弹性体和塑性体在外力施加和解除时，其变形特征。26、如图所示为岩石单轴压缩时的全应力-应变曲线，请用图中的字母表达该曲线分为哪几个阶段及各阶段的岩石的变形特征？27、简述水压致裂法进行地应力测量的基本原理。28、简述影响边坡稳定性的因素。五、分析与计算题（共30分）29、根据广义胡克定律、平面应力条件、平面应变条件分别推导平面应力问题与平面应变问题的本构方程。（8分）30、某均质岩石的强度曲线为t=。tg@+C，其中C=50Mpa,6=45°,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。（6分）31、一圆形无内支护的岩石隧道，半径a=3m,密度丫=25KN・mH埋深Z=400m。根据轴对称圆形巷道围岩弹性应力分布情况(0"1=A土与，其中A、B是需要根据初始条件确定厂的积分常数)，确定常数A、B,作出巷道周围的径向应力和切向应力随半径变化的应力分布图，并指出最大应力，确定々=l.lrZ、1.15rZ时的影响圈半径。(8分)32、设竖向原岩应力为Po,水平应力为入Po,通过如下吉尔西解表达式，求出深部半径为Ro的圆形地下隧道周壁的弹性应力表达式，并画出入=0,X=l/3,和A=1时隧道周壁的应力分布图。(8分)D r2 n2n4ar=-^-[(1+2)(1一一^-)-(1-2)(1-4-2-+3吾)cos2。]TOC\o"1-5"\h\zn r2%=学(1+2)(1+黄)+(1-2)(1+3詈)cos28] >D d2r4t「e--^-[(1—A)(l+2—1—3-j-)sin20]二0一三年招收硕士研究生入学考试试题参考答

案考试科目代码及科目名称：802岩石石力学 B卷可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。一、名词解释（每题4分，共16分）a中因郭蛉1a中因郭蛉氮mr烝E氮mr烝EE郛三版3、岩石的单轴抗压强度：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度或称为非限制性抗压强度。4、岩石的流变：岩石的应力一应变关系与时间因素有关的性质。二、填空题（每空2分，共20分）5、岩石中的水通常有两种存在方式：结合水/束缚水、重力水/自由水。连结作用、润滑作用、水楔作用是岩石中的结合水/束缚水对岩石力学性质的影响而产生的作用,孔隙压力作用、溶蚀一潜蚀作用是岩石中的重力水值由水对岩石力学性质的影响而产生的作用。6、岩石的库仑强度准则表示为『=c+otani,其中c为岩石的内聚力,6为岩石的内摩擦角,。为剪切面上的正应力。7、岩石的流变的种类包括蠕变、松弛、弹性后效三种,描述岩石流变性质的三个基本元件是：弹性元件、塑性元件和粘性元件。8、岩体的原生结构面是岩体在成岩阶段所形成的结构面，构造结构面是岩体在构造运动作用下形成的结构面，次生结构面是在外力作用下（风化、地下水、卸载、爆破等）形成的各种界面。9、构造应力场和重力应力场为现今地应力场的主要组成部分，重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）10、岩石力学中的“巴西试验法”俗称劈裂试验法，圆盘的拉伸破坏是从受压处的直径两端开始向圆盘中心发展。（X改为“从受压处的直径中心（圆盘中心）开始向直径两端”）11、岩石的比重、容重、孔隙率等物理性质和岩石的强度是岩石的固有属性。（X改为“岩石的比重、容重、孔隙率等物理性质是岩石的固有属性，但岩石的强度不是岩石的固有属性”）12、在普通的试验机上，岩石达到其峰值强度后发生突发性破坏的根本原因是试验机的刚度不够大。（V）13、岩石的全应力-应变曲线揭示岩石破裂后，仍具有一定的承载能力。（J）14、真三轴压缩试验的压力条件是：Qi>QQ3（X改为“。1〉。2>。3”）15、岩石在单轴压缩条件下，弹性限度内，应力一应变曲线具有近似直线的形式，反复加卸载应力一应变曲线仍为直线，具有这种应力一应变关系的岩石称为线弹性岩石。（J）16、若某岩石工程是xy平面的平面应力问题，则三个应力分量％、%、工xy=Tyx，它们是x、y、z三个坐标的函数。（X改为“它们只是x、y、z三个坐标的函数，与z轴无关”）17、重力是表面力,接触力是体积力。（X“重力”与“接触力”对换，或“表面力”与“体积力”对换）18、岩石弹性后效是指岩石所受荷载在加载或卸载时，弹性应变超前于应力的现象。（X改为“滞后”）19、描述岩石流变性质的三种基本元件都没有弹性后效特性。（。）20、岩石的长期强度一般大王岩石的瞬时强度。（X改为“小于”）21、地应力对岩体形成的围压越小，其承载能力越大,岩体的强度就越高。（X“越大”改为“越小”，“越高”改为“越低”）22、岩体的强度以里虹岩块的强度。（又取决于岩块/结构体与结构面的强度）23、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道顺节理倾向掘进比逆节理倾向掘的不利影响小。（V）24、水压致裂法测量地应力时，压裂的裂隙延伸方面与公主应力方向平行，裂隙面与小主应力方向垂直。（义改为“大主应力”）四、简答题（每题6分，共24分）25、简述弹性体和塑性体在外力施加和解除时，其变形特征。答：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力（卸载）后又能立即恢复其原有形状和尺寸。物体受力后产生变形，在外力去除（卸载）后变形不能完全恢复，不能恢复的那部分变形称为塑性变形，或称永久变形，残余变形。26、如图所示为岩石单轴压缩时的全应力-应变曲线，请用图中的字母表达该曲线分为哪几个阶段及各阶段的岩石的变形特征？答：岩石全应力一应变曲线可分为下列四个阶段：①孔隙裂隙压密阶段（0A段）：即试件中原有张开性结构面或微裂隙逐渐闭合，岩石被压密，形成早期的非线性变形，。一£曲线呈上凹型。在此阶段试件横向膨胀较小，试件体积随载荷增大而减小。本阶段变形对裂隙化岩石来说较明显，而对坚硬少裂隙的岩石则不明显，甚至不显现。②弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC段）：该阶段的应力一应变曲线成近似直线型。其中，AB段为弹性变形阶段，BC段为微破裂稳定发展阶段。③非稳定破裂发展阶段，或称累进性破裂阶段(CD段)：C点是岩石从弹性变为塑性的转折点，称为屈服点。相应于该点的应力为屈服极限，其值约为峰值强度的2/3。进入本阶段后，微破裂的发展出现了质的变化，破裂不断发展，直至试件完全破坏。试件由体积压缩转为扩容，轴向应变和体积应变速率迅速增大。本阶段的上界应力称为峰值强度。④破裂后阶段(D点以后段)：岩块承载力达到峰值强度后，其内部结构遭到破坏，但试件基本保持整体状。到本阶段，裂隙快速发展，交叉且相互联合形成宏观断裂面。此后，岩块变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑移，试件承载力随变形增大迅速下降，但并不降到零，说明破裂的岩石仍有一定的承载力。27、简述水压致裂法进行地应力测量的基本原理。答：由弹性理论可知，钻孔位于无限岩体，受到二维应力场(。皿o2h)的作用，如图所示：在钻孔周围的应力为：。°=。lh+o2h-2(Olh-o2h),cos2o (1)°r=0 (2)O»一钻孔周边的切向应力；一钻孔周边的径向应力；6一周边一点与。1轴的夹角。当9=0时，。，取最小值，01t=3。2-。I在孔内加入压力Pi,当Pi超过孔壁处的最小压应力和岩体的抗拉强度之和时，孔壁就会破裂，此时，在。=0的方向，即。”，轴的方向会产生裂隙，即：TOC\o"1-5"\h\zPi=3o2h-oih+T ⑶如果继续加压，直到裂隙深度达到3倍孔径时，此时已接近原岩应力状态，停止加压，保持压力恒定，将该恒定压力记为P”Ps与。相平衡，即Ps=。2h (4)只要测量出岩体的抗拉强度T和记录的P,和R就可由(3),(4)式求出。I和。2。这样就可得出。巾和。2b的大小和方向。如果孔内有裂隙水压P。,则(3)式变为：Pi=3o2h~oih+T-Po (5)在不测试岩体的抗拉强度条件下，通过增加一个环节，即可求出。I和。2。在初始裂隙产生后，将水压卸除，使裂隙闭合，然后再重新向封隔段加压，使裂隙重新打开，记录裂隙重新开时的压力匕,则有：Pr=3O2h-。lh-Po (6)由(5)和(6)式，可求出。也和。的。28、简述影响边坡稳定性的因素。答：①不连续面在边坡破坏中的作用。岩体所含的不连续面倾向于坡面，倾角又在30度到70度之间，就会发生简单的滑动破坏。②改变斜坡外形，引起坡体应力分布的变化。河流、水库及湖海的冲刷及掏刷，人工削坡，使边坡外形发生变化，当侵蚀或切露坡体底部的软弱结构面，使坡体处于临空状态。③改变斜坡岩体的力学性质，使坡体强度发生变化。风化作用以及水的软化作用使坡体强度减小，坡体稳定性大大降低。④斜坡直接受到各种力的作用。区域构造应力的变化、地震、爆破、地下静水压力和动水压力，以及施工荷载等。五、分析与计算题(共30分)29、根据广义胡克定律、平面应力条件、平面应变条件分别推导平面应力问题与平面应变问题的本构方程。(8分)解：根据平面应力条件，在平面内的任何一点：。7=0,T八=T_v=0, 、Ov、TYV=Tvx，是X,y的函数，与Z轴无关。L LA L, A V AyVA根据胡克定有律：Ex=[Gx-U(CTy+CTZ)]/EEy=[oy-u(ax+CTZ)]/EEz=[az-U(ay+oX)]/EE——弹性模量；u——泊送比；G——剪切模量。G=E/[2(l+u)]平面应力本构方程) _2(1+〃)] yxy-E根据平面应变条件，在平面内的任何一点：在Z方向没有位移，3=0,Tzx=Tzy=0,az*o根据胡克定有律：Ex=[ax-p(oy+aZ)]/EEy=[ay-U(ax+cZ)]/EEz=[az-U(ay+aX)]/EYyx=tzy/G，Yzx='z/。＞Yyz=Tyz/GE——弹性模量；u——泊送比；G——剪切模量。G=E/[2(l+u)]平面应变本构方程%=-———crjE1一〃' 2(1+〃).= 30、某均质岩石的强度曲线为T=otg4)+C淇中C=50Mpa,巾=45°,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。(6分)皿l+sin。2-C-cos^解：ct.= %+ -1-sin^' 1-sin。1+sin45°“2x50xcos45°1-sin45° 1-sin45°=358(Mpa)。=工+幺=45。+22.5°=67.5°4231、一圆形无内支护的岩石隧道，半径a=3m,密度丫=25KN・m*埋深Z=400m。根据轴对称圆形巷道围岩弹性应力分布情况（°"}=A土与，其中A、B是需要根据初始条件确定（rrJr的积分常数），确定常数A、B,作出巷道周围的径向应力和切向应力随半径变化的应力分布图，并指出最大应力，确定々=LlrZ、L15rZ时的影响圈半径。（8分）解：已知。=3〃？重力应力：P= =2500x400=\00kg/m2=\0MPaD由初始条件，xro=a时，b1=0,所以A==）—>8时，Oe=Or=P，所以A=P,B=Pcr[ 2在圆巷周围的径向应力crr和切向应力加为:1=尸（1±乌），随半径增大的应力分布叫J 厂如图所示。crr=P(1—-T-)=0广2a0=P(14--7-)=2P=2XP=20(Mpa)广2当08=1.1芯时，(ye=fjj(1+—)=1.17^)得出JulOXa?=90,则ra95%尸当=1.15rZ时，b。=综(1+「)=1.154得出F二、Xq2=60,则ra7.8机r 3答：最大应力为％=20Mpa,影响半径分别为9.55m和7.8m。32、设竖向原岩应力为Po,水平应力为人外，通过如下吉尔西解表达式，求出深部半径为Ro的圆形地下隧道周壁的弹性应力表达式，并画出入=0,X=l/3,和入=1时隧道周壁的应力分布图。(8分)r2 r2r4 、(Jr--^-[(1+4)(1—^-)—(1—A)(l—4—y+3——)cos2^]tr,= +2)(1+ +(1-2)(1+3-^-)cos2^] >Tre='y-tG~^)0+2^--3-j-)sin20]解：隧道壁处lRo,所以得a0=(1+入)P0+2(1-入)P0cos264=%=°X=0,入=1/3,和入=1时隧道周壁的应力分布如图所示一武彦利拉上号2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目名称：岩石力学（口人卷口8卷）科目代码：802

考试时间：3小时满分150分可使用的常用工具：□天口］计算器©宜尺口圆规（请在使用工具前打•）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释（共4小题，每小题4分，共16分）1,岩石的扩容2,岩石的蠕变3、岩石的次生应力4、岩体的结构面二、填空题（共10空，每空2分，共20分）a中因郭蛉5、自然界中的岩石按地质成因可分为三大类：、a中因郭蛉6、岩石的流变的种类包括蠕变、、三种。听•E然舶7、岩石的库仑准则表示为T=Otg@+c,其中c为岩石的听•E然舶8、根据成因，岩体结构面通常分为三类：、构造结构面和.9、—作用和一运动是引起地应力的主要原因。三'判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，共15小题，每小题3分，共45分）10、在进行岩石力学的静载强度试验时加载速率越高越好。（）11、应力一应变曲线具有近似直线的形式的岩石是完全弹性岩石。（）12、岩石的全应力-应变曲线揭示岩石破裂后，仍具有一定的承载能力。（）13、在限制性剪切强度试验中，剪切面上正应力越大，试件被剪破坏前所能承受的剪应力越小。（）14、在普通的试验机上，岩石达到其峰值强度后发生突发性破坏的根本原因是试验机的刚度不够大。（）15、岩石力学问题求解的平衡方程和几何方程与材料的性质有关。（）16、对于弹性平面问题，如果体力是常量，应力分布状态与材料的弹性常数无关。（）17、描述岩石流变性质的弹性元件在外载作用下的变形有弹性后效特性。（）18、描述岩石流变性质的三个基本元件组成并联组合体时，组合体的总应力等于各并联元件的应力之和，组合体的总应变等于各并联元件的应变。（）19、莫尔强度理论的包络线包括了库仑准则的直线型。（）20、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线垂直时，隧道若沿倾向掘进比反倾向掘的不利影响大。（）21、测量地应力的应力解除法是一种直接测量法。（）22、边坡稳定分析极限平衡法对岩土体采用的强度准则是库仑准则。（）23、描述岩石流变性质的三个基本元件组成并联组合体时，组合体的总应力等于各并联元件的应力之和，组合体的总应变等于各并联元件的应变。（）24、岩体的强度只取决于岩块的强度（）四、简答题（共4小题，每小题6分，共24分）25、简述弹性体和塑性体在外力施加和解除时，其变形特征。26、描述岩流变性质的三个基本元件的力学模型和本构方程各是什么？并绘制各本构方程的应力-应变（率）曲线。27、简述水压致裂法的基本原理。28、滑坡的整治措施有哪些？五、分析与计算题（共4小题，共45分）29、（12分）开尔文体如图所示，试推导其本构方程，蠕变方程和卸载方程，并绘制蠕变方程和卸载方程曲线图。30、（13分）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60°。设抗剪强度随正应力呈线形变化,试计算：（1）在正应力等于零的那个面上的抗剪强度；（2）在上述试验中与最大主应力面的夹角为30°的那个面上的抗剪强度；（3）内摩擦角；（4）破坏面上的正应力和剪应力。31、（10分）将岩石试件进行一系列单轴试验，求得抗压强度的平均值为0.23Mpa,将同样的岩石在0.59Mpa的围压下进行一系列三轴试验，求得主应力的平均值为2.24Mpao请你在Mohr图上绘出代表这两种试验结果的应力圆，确定其内摩擦角及粘结力。32、（10分）设竖向原岩应力为打，水平应力为入％，通过如下吉尔西解表达式,求出深部半径为Ro的圆形地下隧道周壁的弹性应力表达式，并画出入=0,入=1/3,和入=1时隧道周壁的应力分布图。crr=此［（1+2）（l--2_）-（l-2）（1-4-5-+3粤）cos28］2 r rr%=今［（1+%）（1+—^）+（1—九）（1+3—^~）cos2。］ >=>［（1-2）（1+2—1~-3—^）sin26］武彦利拉上号2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案科目名称：岩石力学（口人卷口8卷）科目代码：802考试时间：3小时满分150分可使用的常用工具：□天口］计算器©宜尺口圆规（请在使用工具前打•）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释（共4小题，每小题4分，共16分）a中省鼠求笑听a中省鼠求笑听（蒸蔚阳2、岩石的蠕变：岩石在应力不变情况下，应变随时间增加而增长。3、岩石的次生应力：由于岩石工程的影响，经应力重分布形成的新的平衡应力。又称为二次应力状态，或诱发应力。4、岩体的结构面：岩体中，各种不同成因、不同特性的地质界面统称为结构面（或弱面）。二、填空题（共10空，每空2分，共20分）5、自然界中的岩石按地质成因可分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。6、岩石的流变的种类包括蜻变、松弛、弹性后效三种。7、岩石的库仑准则表示为T=otg，+c,其中c为岩石的内聚力,巾为岩石的内摩擦角。8、根据成因，岩体结构面通常分为三类：原生结构面、构造结构面和次生结构面。9、重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打J；对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，共15小题，每小题3分,共45分）10、在进行岩石力学的静载强度试验时加载速率越高越好。（X改为“越低”）11、应力一应变曲线具有近似直线的形式的岩石是完全弹性岩石。（又改为“线弹性岩石”）12、岩石的全应力-应变曲线揭示岩石破裂后，仍具有一定的承载能力。（J）13、在限制性剪切强度试验中，剪切面上正应力越大，试件被剪破坏前所能承受的剪应力越小。（X改为“越大”）14、在普通的试验机上，岩石达到其峰值强度后发生突发性破坏的根本原因是试验机的刚度不够大。（V）15、岩石力学问题求解的平衡方程和几何方程与材料的性质隹。（X改为“无天”）16、对于弹性平面问题，如果体力是常量，应力分布状态与材料的弹性常数无关。（V）17、描述岩石流变性质的弹性元件在外载作用下的变形直弹性后效特性。（义改为“无”）18、描述岩石流变性质的三个基本元件组成并联组合体时，组合体的总应力等于各并联元件的应力之和，组合体的总应变等于各并联元件的应变。（J）19、莫尔强度理论的包络线包括了库仑准则的直线型。（J）20、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线垂直时，隧道若沿倾向掘进比反倾向掘的不利影响大。（X改为“小”）21、测量地应力的应力解除法是一种直接测量法。（X改为“间接”）22、边坡稳定分析极限平衡法对岩土体采用的强度准则是库仑准则。（J）23、描述岩石流变性质的三个基本元件组成并联组合体时，组合体的总应力等于各并联元件的应力之和，组合体的总应变等于各并联元件的应变。（J）24、岩体的强度只取决于岩块的强度（X取决于岩块/结构体与结构面的强度）四、简答题（共4小题，每小题6分，共24分）25、简述弹性体和塑性体在外力施加和解除时，其变形特征。答：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力（卸载）后又能立即恢复其原有