岩体力学-复习资料

III曲线下凹—塑性变形或破坏，至A3点（较长）体积增大。整条曲线“S”形（每答对1个要点得1分）。（图同题9）计算题有一个5cm×5cm×10cm试样，其质量为678g，用球磨机磨成岩粉并进行风干，天平称得其质量为650g，取其中岩粉60g作颗粒密度实验，岩粉装入李氏瓶前，煤油的读数为0.5cm3，装入岩粉后静置半小时，得读数为20.3cm3，求：该岩石的天然密度、干密度、颗粒密度、岩石天然孔隙率（不计煤油随温度的体积变化）。马克斯韦尔模型是用弹簧和粘壶串联而成的，它所表现的是具有弹性特征和粘性特征相组合的应力与应变关系的模型，是根据该模型推导能反映岩石应力松弛特性的公式？3.凯尔文模型是用弹簧和粘壶并联而成的，它可表现具有粘弹性的岩石在恒定的应力—应变与时间的变化规律，试根据该模型推导能反映岩石弹性后效变形特性的公式？答：根据两个基本力学模型并联的力学特性，当外力作用于模型的两端时，两个模型应变相等，而应力为弹簧所受应力与粘壶所受的应力之和，即设平巷的掘进条件为：掘进宽度2a=4.2m，高度H=2.8m，顶板岩石容重，内摩擦角，两帮岩石容重及内摩擦角分别为，。试用曾氏理论确定巷道的顶部围岩压力、巷道顶部测压和底部测压？有一正断层与水平面夹角为，断层内聚力为，内摩擦角为，该断层产生滑动时的水平应力为，试问：此时埋深为多少米？（容重为）有一逆断层与水平面夹角为，断层面的爬坡角i=00，断层面内聚力为1.5Mpa，内摩擦角为，试问在埋深为2000米的深处，能承受的最大水平应力是多少？（容重为）。某矿一水平面运输大巷为直墙拱形，巷道岩石,埋深H=160m，巷道开挖宽度B=5.5m，开挖高度h=4.5m，地层内摩擦角，岩石单轴抗压强度求巷道的顶部围岩压力、巷道顶部侧压和底部侧压？论述题1.在泥页岩层中开挖巷道，岩体开挖后破坏了原有岩体自身的应力平衡，促使岩体进行应力调整，由于泥页岩强度较低，会出现巷道洞壁应力超过岩体屈服强度的现象，这时接近巷道洞壁的部分岩石将进入塑性状态，围岩中出现塑形圈，随着距巷道洞轴中心的距离的增大，二次应力逐渐向弹性状态过渡，使得巷道围岩出现塑形、弹性并存的应力分布特点，试论述如何根据弹性波传播的特性测试该巷道围岩中塑形圈的范围？答：（1）弹性波传播速度的影响因素eq\o\ac(○,1)弹性波在岩体中传播速度与裂隙数目有关。裂隙数目越多，则弹性波（纵波）速度越小。eq\o\ac(○,2)岩体的风化程度对弹性波传播速度也有影响。岩体风化后，弹性波的速度降低，风化越严重，弹性波的速度降低越明显。eq\o\ac(○,3)岩体受压应力对弹性波传播速度也有影响。随着压力的增大，纵波的速度也随之增大。(2)巷道洞室弹塑性分布的二次应力状态eq\o\ac(○,1)岩体被开挖后，破坏了原有的平衡状态，洞壁无径向应力，切向应力时，洞周的岩体产生塑性区，塑性区内的岩体产生塑性滑移破坏，岩体内裂隙数目增加，若巷道洞周长期暴露于空气中，塑性区内的岩体也将产生风化。eq\o\ac(○,2)当(岩体中一点至巷道轴线距离，为塑性区半径)岩体中的径向应力、切向应力增加，由于径向应力的增大，提高了岩体的承载能力，使岩体内的应力逐渐向弹性状态过渡，岩体内的应力处在弹性状态，在弹性区内，岩体内裂隙数目和受风化程度相对减少。根据弹性波传播速度的影响因素和巷道同时弹塑性分布的二次应力状态可知，在塑性区弹性波速度小于弹性区内的弹性波速度，因此，如使用松动圈测试仪，根据弹性波波速随深度变化曲线，确定塑形圈深度在弹性波最大值的深度附近。2.试论述影响单轴抗压强度的因素有哪些？（13分）答：（1）承压板对单轴抗压强度的影响（加垫块的依据）（0.5分）试验机的承压板（或者垫块）应尽可能采用与岩石刚度相接近的材料，避免由于刚度的不同而引起变形不协调造成应力分布不均匀的现象，减少岩石的端面对强度的影响。（2分）（2）岩石试件的尺寸及形状对单轴抗压强度的影响（0.5分）①岩石试件的形状：目前大多数国家都采用圆柱形的岩石试件（0.5分）②岩石试件的尺寸：目前采取直径4.8~5.4cm，且直径大于最大矿物颗粒直径的10倍的岩石试件作为其标准尺寸（0.5分）③岩石试件的高径比：经反复研究，当h/d≥（2－3）时强度已趋于稳定，因此国际上一般采用高径比为2:1的试件。（0.5分）加载速度对单轴抗压强度的影响（0.5分）最合理的试验方法应该是控制岩石的变形速率，由此无论岩石强度的高低和硬软，在同一个应力状态下进行试验，才具有真正的可比性。（1分）环境对岩石单轴抗压强度的影响（0.5分）①含水率对岩石单轴抗压强度的影响当岩石在完全烘干状态下和饱和状态下所求得的单轴抗压强度有着一定的差别。（1分）可用岩石的软化系数表示含水率对岩石单轴抗压强度的影响。（0.5分）②温度对岩石单轴抗压强度的影响（0.5分）岩石力学实验一般是在室温条件下进行的。180℃以下不明显：大于180℃，温度越高强度越小。除了以上的因数以外，还有岩石中矿物成分、颗粒尺寸、孔隙率等都将影响岩石的强度。分析推导题1.试求证自重应力场中：（12分）试用库仑莫尔准则推导单节理岩体的破坏角范围。（15分）填空题1.岩石在三向压缩应力作用下的影响因素，与岩石单轴强度的影响因素不同，明显带有压缩下所特有的特征，岩石三向压缩强度的影响因素包括：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、孔隙压力。2.不同种类岩石的变形特性的应力-应变曲线大致归纳为以下四种类型：直线形曲线、下凹形曲线、上凹形曲线、S形曲线。3.结构面定量描述的基本参数包括：产状、间距、延展性、粗糙度和起伏度、结构面面壁强度、结构面的开度与填充物、结构面的渗透性、结构面的组数和岩块的尺寸。4.在进行工程岩体分类时要确定影响岩体工程性质的独立性因素，主要有岩石材料的质量、岩体的完整性、地下水和地应力。5.某花岗岩埋深一公里，其上覆盖地层的平均容重为，花岗岩处于弹性状态，泊松比，该花岗岩在自重作用下的初始垂直应力为，水平应力为。6.在工程中往往要求对既有完整岩石又有结构面的岩体进行力学特性评价。岩石试件将发生何种破坏主要取决于结构面的外法线与最大主应力的夹角，只有角满足时，才有可能发生结构面的破坏，若处在该范围以外将发生完整岩石的破坏。7.对于侧压系数不等于1的深埋圆形洞室，在二次应力为弹性分布的条件下，当侧压系数时拱顶开始出现拉应力；当时，洞壁的应力分布最不利。8.岩石在单轴压缩应力下的主要破坏形态有圆锥形破坏和柱状劈裂破坏两种。9.岩石在单轴抗压强度试验时若承压板刚度较小，则岩石断面的应力分布为抛物线形状。10.做三周试验时，岩石试件在低压作用下，其破坏形式主要表现为劈裂破坏。11.摩尔包络线向应力增大的方向开放。12岩体弹性波波速随裂隙的增多