完整版《岩石力学》试题及答案A.docx
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完整版《岩石力学》试题及答案A
20~20学年第学期级地质、岩土专业岩石力学试题
学号:
姓名:
……………………………………密…………封……………线…………………………………
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
一、简答题:
(40分)
1、岩石力学的定义(5分)
2、何为岩石的强度?
表示岩石强度的指标有哪些?
(5分)
3、试述学过的岩石破坏准则(要求列举4个)列出相应的表达式且说明各自的适用情况。
(7分)
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20~20学年第学期级地质、岩土专业岩石力学试题
学号:
姓名:
……………………………………密…………封……………线…………………………………
4、什么是岩体初始应力?
试简要说明研究岩体原始应力的工程意义?
(5分)
5、详细介绍压力拱理论?
(8分)
6、什么叫滑坡?
滑坡动面的形式有几种?
(5分)
7、什么叫岩基极限承载力?
计算时应考虑哪能些条件?
(5分)
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20~20学年第学期级地质、岩土专业岩石力学试题
学号:
姓名:
……………………………………密…………封……………线…………………………………
二、作图题:
(5分)
直剪破坏试验全过程曲线可分几段?
各区段的特点是什么?
三、选择题:
(2/题)(共10分)
1、模量比是指:
a.岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比。
()
b.岩石的弹性模量和它的单轴抗压强度之比。
()
c.岩体的单轴抗压强度和它的弹性模量之比。
()
d.岩体的弹性模量和它的单轴抗压强度之比。
()
2、室内静荷载单轴抗压强度试验要求加荷速度:
a.0.5_0.8MPa/s()b.0.5_1.0MPa/s()
c.0.3_0.5MPa/s()d.0.3_0.8MPa/s()
3、a.
()b.
()
c.
()d.
()
4、下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性制裁的理想力学模型中,哪一种被称为凯尔文模型?
( )
(A)弹簧模型 ()(B)缓冲模型()
(C)弹簧与缓冲器并联 ()(D)弹簧与缓冲器串联()
5、岩坡发生在岩石崩塌破坏的坡度,一般认为是( )。
(a)>45°时 (b)>60°时 (c)>75°时 (d)90°时
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\
20~20学年第学期级地质、岩土专业岩石力学试题
学号:
姓名:
……………………………………密…………封……………线…………………………………
五、计算题:
(45分)
1、将直径为3cm的岩心切成厚度为0.7cm的薄岩片,然后进行劈裂试验,当荷载达到1kN时,岩片即发生开裂破坏,试计算试件的抗拉强度。
(4分)
2、已知某岩体的容重γ=26KN/m3、抗剪强度c=0.017MPa,φ=30。
。
如果基于这种岩体设计以其坡高系数H’=1.6,试求该边坡的极限高度H。
(4分)
3、设某花岗岩埋深一公里,其上复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和水平应力分别为多大?
(8分)
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20~20学年第学期级地质、岩土专业岩石力学试题
学号:
姓名:
……………………………………密…………封……………线…………………………………
4、假设洞室边墙处的节理面倾角
=500。
如图,内摩擦角
=400,粘结力C=0,即无粘结力,由实测知道洞室处平均垂直应力
,试计算岩石锚杆在边墙处应提供多大水平应力
时才能维持边墙的平衡?
(10分)
5、在地下100m深度处开挖一地下洞室,其断面尺寸为5m×5m。
岩石性质指标为:
凝聚力c=200kPa,内摩擦角
,容重
=25kN/m3,侧压力系数
。
已知侧壁岩石不稳,试用太沙基公式计算洞顶垂直山岩压力及侧墙的总的侧向山岩压力。
(9分)
已知:
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20~20学年第学期级地质、岩土专业岩石力学试题
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姓名:
……………………………………密…………封……………线…………………………………
6、有压隧洞的最大内水压力
=2.8MPa,隧洞(内)半径为2.3m,用厚度为0.4m的混凝土衬砌。
已知混凝土的弹性模量
=1.8×104MPa,泊松比
。
岩石的弹性模量
=1.1×104MPa,泊松比
=0.367。
试求:
(10分)1)离中心2.5m处的衬砌内的应力;
2)离中心3.5m处的围岩附加应力。
(已知:
λ=0.564)
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No.1岩石力学考题(地质工程、岩土工程)A卷答案
一、简答题:
(40分)
1、岩石力学的定义(5分)
岩石力学它是研究岩石的力学性态的理论和应用的科学,是探讨岩石对其周围物理环境中力场反应的学科,具体而言,研究岩石荷载作用下的应力、变形和破坏规律以及工程稳定性等问题。
2、何为岩石的强度?
表示岩石强度的指标有哪些?
(5分)
岩石低抗破坏的极限能力即为岩石的强度。
表示岩石强度的指标有单轴抗压强度Rc,抗拉强度Rt,抗剪强度C、
值
3、试述主要岩石破坏准则(要求列举4个以上)列出相应的表达式及其各自的适用情况。
(7分)
最大正应力理论
单向式脆性岩不在某些二进制赂应力状态受检情况。
最大正应变:
脆性材料
莫尔库仑理论:
岩石中大部分材料
莫尔理论
剪切破坏只与
、
有关,与
无关。
包络线:
脆性材料、双曲线或摆线;塑性材料,抛物线。
格里菲思,适用于脆性材料(拉应力集中)
破裂角:
伦特堡塑性材料
修正格里菲斯脆性材料
修正格里菲斯脆性材料,由于孔隙边缘压应力集中引起压剪破坏。
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经验公式:
帕顿提出的:
(S=1岩块0
4、什么是岩体初始应力?
试简要说明研究岩体原始应力的工程意义?
(5分)
习惯上将工程施工之前就存在于岩体上的地应力称为初始应力场。
天然应力状态与岩体稳定性关系极大,它不仅是决定岩体稳定性的重要因素,而且直接影响各类岩体工程的设计施工。
对于地下洞室而言,岩体中天然应力的围岩变形和破坏的力源。
对于地表工程而言,如开挖基坑或边坡,由于开挖卸荷作用,将引起基坑底部发生回弹隆起,并同时引起坑壁或边坡岩体的坑内位移。
5、何谓压力拱理论?
(8分)
压力拱理论也称普氏理论是一个认算松动山岩压力的理论普氏认为,岩体内总是有许多大大小小的结构面。
由于这些纵横交错的软弱面将岩体割裂成各种大小的块体,这就破坏了岩石的整体性,造成松动性。
洞室开挖以后,围岩应力重新分布,洞室顶部往往出现拉应力。
松动性的洞顶岩体将不断坍落当达到新的平衡时,会形成一拱形。
岩体松动坍落需要一定的时间,在洞室开挖后就上支护或衬砌,等到压力拱的形成后作用在支护或衬砌上的压力松动压力。
大小等于平衡拱与衬砌间在碎裂岩体的重量,与拱外岩体无关,平衡拱的形状
b2拱的跨度
拱高:
为洞室高度
为洞室跨度
为坚固系数
(把岩体岩体松动的,但实际岩体有凝聚力,坚固系数就是一较大的摩擦系数)
6、什么叫滑坡?
滑坡动面的形式有几种?
(5分)
当岩坡受力过大或岩石强度过低,一部分岩体向下或向外滑动叫滑坡滑波滑动而型式有三种:
软弱结构面;结构面;在岩体中;
7、什么叫岩基极限承载力?
计算时应考虑哪能些条件?
(5分)
岩基所能负担的最大荷载。
当岩基承受这种荷载时,岩基中某一区域处于塑性平衡状态取塑性区,使岩基沿某一面产生滑动求解计算时,应满足平衡条件,塑性平衡条件,边界条件。
二、作图题:
(5分)
直剪破坏试验全过程曲线可分几段?
各区段的特点是什么?
岩石直剪破坏试验全过程曲线如图所示
该曲线共分三段。
第一段:
原点—τp区段,该段近似为一直线即变形为弹性,τp为极限强度(即裂隙开始发展的强度);
第二段:
τp-τf区段,τf为峰值强度,该段内裂隙发展至破坏;第三段:
τf—τo区段。
τo为剪断面上的摩擦力(剩余强度)
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三、选择题:
(2/题)(共10分)
1、模量比是指:
a.岩石的单轴抗压强度和它的弹性模量之比。
(√)
b.岩石的弹性模量和它的单轴抗压强度之比。
()
c.岩体的单轴抗压强度和它的弹性模量之比。
()
d.岩体的弹性模量和它的单轴抗压强度之比。
()
2、室内静荷载单轴抗压强度试验要求加荷速度:
a.0.5_0.8MPa/s()b.0.5_1.0MPa/s(√)
c.0.3_0.5MPa/s()d.0.3_0.8MPa/s()
3、a.
(√)b.
()
c.
()d.
()
4、下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性制裁的理想力学模型中,哪一种被称为凯尔文模型?
( )
(A)弹簧模型 ()(B)缓冲模型()
(C)弹簧与缓冲器并联 (√)(D)弹簧与缓冲器串联()
5、岩坡发生在岩石崩塌破坏的坡度,一般认为是( a )。
(A)>45°时 (B)>60°时 (C)>75°时 (D)90°时
五、计算题:
(45分)
1、将直径为3cm的岩心切成厚度为0.7cm的薄岩片,然后进行劈裂试验,当荷载达到1kN时,岩片即发生开裂破坏,试计算试件的抗拉强度。
(4分)
解:
2、已知某岩体的容重γ=26KN/m3、抗剪强度c=0.017MPa,φ=30。
。
如果基于这种岩体设计以其坡高系数H’=1.6,试求该边坡的极限高度H。
(4分)
(2分)
(2分)
2、设某花岗岩埋深一公里,其上复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和水平应力分别为多大?
(8分)
第3页共5页
解答
(1)垂直应力计算
(2)水平应力计算
其中:
侧压力系数
的大小与岩体的性质有关,当岩体处于弹性状态时,采用弹性力学公式;当岩体比较破碎时,采用松散介质极限平衡理论公式;当岩体处于潜塑状态时,采用海姆公式。
因为本题岩体处于弹性状态,所以采用弹性力学公式,侧压力系数
为
所以:
3、假设洞室边墙处的节理面倾角
=500。
如图,内摩擦角
=400,粘结力C=0,即无粘结力,由实测知道洞室处平均垂直应力
,试计算岩石锚杆在边墙处应提供多大水平应力
时才能维持边墙的平衡?
(10分)
解:
按公式:
则:
第4页共5页
即岩石锚杆在边墙处提供的水平应力
应等于
时,才能维持边墙平衡。
4、在地下100m深度处开挖一地下洞室,其断面尺寸为5m×5m。
岩石性质指标为:
凝聚力c=200kPa,内摩擦角
,容重
=25kN/m3,侧压力系数
。
已知侧壁岩石不稳,试用太沙基公式计算洞顶垂直山岩压力及侧墙的总的侧向山岩压力。
已知:
(9分)
解:
这时,
5、有压隧洞的最大内水压力
=2.8MPa,隧洞(内)半径为2.3m,用厚度为0.4m的混凝土衬砌。
已知混凝土的弹性模量
=1.8×104MPa,泊松比
。
岩石的弹性模量
=1.1×104MPa,泊松比
=0.367。
试求:
(10分)1)离中心2.5m处的衬砌内的应力;
2)离中心3.5m处的围岩附加应力。
(已知:
λ=0.564)
解:
混凝土衬砌传给岩石的压力为:
MPa
求离中心3.5m(
m)处的围岩附加应力:
MPa
MPa
要求衬砌内任何点(
)的应力
、
则可根据厚壁圆筒的公式计算:
r=2.5m
(压应力)
(拉应力)
在衬砌的周界上,当
时,有:
当
时,有:
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