《巖石力學》期末試卷及答案

1、巖石力學期末試卷及答案姓名 學號 成績 一、 選擇題(每題1分，共20分)1. 已知巖樣的容重為，天然含水量為，比重為，40C時水的容重為，則該巖樣的飽和容重為（ A ）A. B. C. D. 2. 巖石中細微裂隙的發(fā)生和發(fā)展結(jié)果引起巖石的（A ）A脆性破壞 B. 塑性破壞 C. 弱面剪切破壞 D. 拉伸破壞3. 同一種巖石其單軸抗壓強度為，單軸抗拉強度，抗剪強度之間一般關系為（C ）A. B. C. D. 4. 巖石的蠕變是指（ D ）A. 應力不變時，應變也不變； B. 應力變化時，應變不變化；C. 應力變化時，應變呈線性隨之變化； D. 應力不變時應變隨時間而增長5. 模量比是指（A）

2、A巖石的單軸抗壓強度和它的彈性模量之比B. 巖石的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比C巖體的 單軸抗壓強度和它的彈性模量之比D巖體的 彈性模量和它的單軸抗壓強度之比 6. 對于均質(zhì)巖體而言，下面巖體的那種應力狀態(tài)是穩(wěn)定狀態(tài)（ A ）A. B.C.D.7. 用RMR法對巖體進行分類時，需要首先確定RMR的初始值，依據(jù)是（ D ）A完整巖石的聲波速度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)與地下水狀況B. 完整巖石的強度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)與不支護自穩(wěn)時間C. 完整巖石的彈性模量、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)與地下水狀況D. 完整巖石的強度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)與地下水狀況8. 下面關于巖石

3、變形特性描述正確的是（ B ）A. 彈性就是加載與卸載曲線完全重合，且近似為直線B. 在單軸實驗中表現(xiàn)為脆性的巖石試樣在三軸實驗中塑性增強C. 加載速率對應力應變曲線沒有影響D. 巖基的不均勻沉降是由于組成巖基的不同巖石材料含水量不同導致的9. 下面關于巖石水理性質(zhì)描述正確的是（ B ）A飽水系數(shù)越大，抗凍性能越好B. 凍融系數(shù)是巖石試件經(jīng)反復凍融后干抗壓強度與凍融前干抗壓強度之比C. 抗凍系數(shù)為25%，重力損失率為75%，則該巖石的抗凍性能良好D. 巖石的崩解性是指巖石與水相互作用時體積發(fā)生膨脹的性質(zhì)10. 彈塑性理論芬納公式推導過程中應用到的條件有： （ A ）A 應力平衡條件和塑性平衡條

4、件 B 僅應力平衡條件 C 僅塑性平衡條件 D 以上都不對11. 下面對于噴錨支護設計原則，敘述不正確的是：（ D ）A 對于整體圍巖，一般不支護，對于大跨度洞室或高邊墻洞室，需要噴錨支護。B 對于塊狀圍巖，一般噴射混凝土即可，有時也配以錨桿。C 對于層狀圍巖，主要為錨桿。D 對于軟弱巖石，噴射混凝土即可。12. 在計算有壓隧洞最小覆蓋比厚度時，下面哪句話是錯的： （ C ）A 對于堅硬而無裂縫的巖石，只要覆蓋比大于等于1，圍壓能保持穩(wěn)定。B 葉格爾方法認為，對于具有有徑向裂縫的巖石，切向附加應力與半徑成反比。C 采用葉格爾方法，對于塑性巖石，塑性條件為Mohr-Coulomb條件。D采用葉格

5、爾方法對于塑性巖石，塑性區(qū)的開展深度確定最大覆蓋層厚度。13. 驗算巖基抗滑穩(wěn)定性，下列哪一種滑移面不在假定范圍之內(nèi)（ B ）。A 圓弧滑面 B水平滑面 C單斜滑面 D 雙斜滑面14. 若巖基表層存在裂隙，為了加固巖基并提高巖基承載力，應使用哪一種加固措施？（ A ）A 開挖回填 B鋼筋混凝土板鋪蓋 C 固結(jié)灌漿 D錨桿加固15. 巖質(zhì)邊坡的破壞類型從形態(tài)上來看可分為：（ A ）。A巖崩和巖滑 B平面滑動和圓弧滑動C圓弧滑動和傾倒破壞 D傾倒破壞和楔形滑動16. 巖石邊坡的穩(wěn)定性主要取決于（ C ）。邊坡高度和邊度角； 巖石強度；巖石類型； 軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及性質(zhì)；地下水位的高低和邊坡的滲水性

6、能。A ， B ， C ， D ，17. 下面哪種實驗方法可以用來量測巖體應力（ D ）A. 承壓板法B. 刻槽法C. 環(huán)形加荷法D. 應力解除法18. 海姆假說指的是在巖體深處的初始應力與其上覆巖體的重量成正比，（C ）A. 水平應力遠大于垂直應力B. 水平應力遠小于垂直應力C. 水平應力大致等于垂直應力D. 水平應力與垂直應力的關系隨地質(zhì)條件的不同而變化19. 下面關于地應力的描述正確的是（ B ）A. 地層中由于過去地質(zhì)構(gòu)造運動產(chǎn)生和現(xiàn)在正在活動與變化的力或地質(zhì)作用殘存的應力B. 巖體在天然狀態(tài)下所存在的內(nèi)應力C. 由上覆巖體的自重所引起的應力D.巖體在外部載荷作用下所產(chǎn)生的應力20.用

7、Griffith強度理論描述巖石材料是否破壞時，需要（ B ）A. 巖石材料的單軸抗壓強度； B. 巖石材料的單軸抗拉強度；C. 巖石材料的抗剪強度； D. 巖石材料的內(nèi)摩擦角度與凝聚力二、 名詞解釋(共6小題，每小題4分，共24分)1.巖石孔隙率答：巖石試樣中孔隙體積與巖石試樣總體積的百分數(shù)稱為孔隙率，可用下式表示： ,孔隙率越大表明空隙和細微裂紋越多，巖石抗壓強度隨之降低。2.巖石軟化系數(shù)答：巖石受水飽和狀態(tài)試件的抗壓強度(濕抗壓強度)和干燥狀態(tài)試件的抗壓強度比值稱為巖石軟化系數(shù)。它表征巖石與水相互作用時降低強度的性能。3.巖體結(jié)構(gòu)面答：巖體中各類地質(zhì)界面，包括物質(zhì)分異面和不連續(xù)面，諸如斷

8、層和斷裂面等統(tǒng)稱為巖體結(jié)構(gòu)面。按成因可分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，次生結(jié)構(gòu)面三種。4.巖石質(zhì)量指標RQD答：采用將鉆孔中直接獲取的巖芯總長度，扣除破碎巖芯及軟弱物質(zhì)，測量大于或等于10cm長完整巖芯的總長度。用這一有效的巖芯長度與采集巖芯段的鉆孔總進尺之比，取其百分數(shù)就是RQD。是用于表示巖體良好度的一種方法。5.巖石變形答：巖石在任何物理因素下形狀和大小的變化，工程中常研究的變形是由于外力引起的。常用彈性模量E和泊松比來表示。6.巖石的滲透性答：巖石的滲透性是指在水壓力作用下，巖石的空隙和裂隙透過水的能力。常用滲透系數(shù)來衡量。三、簡答題(共6小題，每小題5分，任選5題，共30分)1.巖石的應

9、力-應變曲線可分成哪幾種類型？請畫出相應的曲線圖？答:(1) 線彈性：對于較多數(shù)的巖石來說，應力-應變曲線具有近似直線的形式，如圖(a)所示，在直線的未端F點處發(fā)生突然破壞。應力-應變關系可用下式表示：（2）完全彈性：如果巖石的應力-應變關系不是直線，而是曲線，但應力-應變間有著唯一的關系，則稱這種材料為完全彈性的，即(3) 彈性：在應力-應變曲線中，如果應力卸載為零時，應變也退為零，但卸載曲線與加載曲線不同，則這種材料也為彈性的。但此時產(chǎn)生了滯回效應，加載過程做的功大于卸載過程中做的功。（4）彈塑性：在應力-應變曲線中，不僅卸載曲線與加載曲線不同，而且應力卸載為零時，應變不恢復為零，則稱這種

10、材料為彈塑性的。2.摩爾-庫侖強度理論的要點是什么？答：材料內(nèi)某一點的破壞主要決定于它的最大和最小主應力，即，而與中間主應力無關。根據(jù)不同大小主應力比例求得材料的強度資料，在曲線上繪制一系列的莫爾應力圓，每一個應力圓都表示一種極限破壞應力狀態(tài)，一系列的極限應力圓的包絡線代表材料的破壞條件或強度條件，包絡線上各點都反映材料破壞時的剪應力與正應力的關系。其普遍形式：。根據(jù)該理論，在判斷材料內(nèi)某點處于復雜應力狀態(tài)下是否破壞時，只要在平面內(nèi)作該點的莫爾應力圓，如果該圓在莫爾包絡線以內(nèi)則沒有破壞，若剛好與包絡線相切，則處于極限平衡狀態(tài)，若超過，表明破壞了，該狀態(tài)實際不存在。3.試簡述由彈性理論確定巖體中

11、自重應力的基本方法，以及海姆假說的基本內(nèi)容。答：對于沒有經(jīng)受構(gòu)造作用、產(chǎn)狀較為平緩的巖層，它們的應力狀態(tài)接近由彈性理論所確定的應力狀態(tài)。對于做表面xy為表面，z軸垂直向下的半無限體，在深度z處的垂直應力(為巖體容重)，半無限體中任意微分單元體上的正應力都是主應力；并且水平向應力和應變彼此相等：由此有,為泊松比。則有。當靜止側(cè)壓力系數(shù)時，就出現(xiàn)了側(cè)向水平應力與垂直應力相等的所謂靜水壓力情況。海姆假說：在巖體深處的初始垂直應力與其上覆巖體的重量成正比，而水平應力大致與垂直應力相等。4.大壩巖基失穩(wěn)破壞有幾種主要形式？各有什么特點？答：大壩失穩(wěn)形式主要有兩種情況：第一種情況是巖基中的巖體強度遠遠大于

12、壩體混凝土強度，同時巖體堅固完整且無顯著的軟弱結(jié)構(gòu)面，這時大壩的失穩(wěn)多半沿著壩體與巖基接觸面產(chǎn)生，稱為表層滑動破壞。第二種情況是在巖基內(nèi)部存在節(jié)理、裂隙和軟弱夾層或者其它不利于穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面，容易產(chǎn)生沿著結(jié)構(gòu)面的深層滑動。有時大壩失穩(wěn)一部分沿著混凝土與基巖接觸面，一部分沿著某結(jié)構(gòu)面滑動，稱為混合滑動。5.邊坡破壞的類型和加固措施主要有哪些？答：從破壞形態(tài)分可分為巖崩、巖滑。巖崩一般發(fā)生在邊坡過陡的巖坡中，這時大塊的巖體與巖坡分離而向前傾倒或者坡頂巖體因某種原因脫落而在坡腳下堆積，常發(fā)生于坡頂裂隙發(fā)育的地方，其原因是風化、雨水入滲、氣溫變化、凍融等。巖滑是指一部分巖體沿著某一軟弱面（層面、斷層、裂

13、隙）的滑動，可分為平面滑動、楔形滑動以及旋轉(zhuǎn)滑動。目前還沒有能夠阻止大規(guī)模滑坡的方法，只能采用監(jiān)測方法監(jiān)控。對于小規(guī)模巖石滑坡或巖崩可采用適當方法阻止，常用以下方法：(1)用混凝土填塞巖石斷裂部分；(2)錨栓或預應力纜索加固(3)用混凝土擋墻或支墩加固(4)擋墻與錨栓相結(jié)合的加固。6.“初始應力場與山巖壓力是相同的”，該說法是否正確？說明根據(jù)。答：這種說法錯誤。工程施工前就存在于巖體中的地應力，稱為初始應力或天然應力，其大小取決于上覆巖層重量、構(gòu)造作用的類型、強度和持續(xù)時期的長短等。而山巖壓力是由于洞室開挖后巖體變形和破壞形成的，是由于巖體變形對支護或襯砌的壓力，稱為變形壓力等等。初始應力場是

14、時刻存在的，開挖等撓動可造成初始應力場的改變。如果圍巖質(zhì)量好，變形小，山巖壓力可能為零，二者不是同一概念，所以該說法是錯誤的。四、計算題(共兩小題，每小題13分，共26分)1.一直徑為5cm，高度10cm的巖石試樣進行單軸壓縮試驗，當壓力達到235kN時，該巖石破壞，破壞面與大主應力作用平面夾角60°。假設抗剪強度滿足莫爾-庫侖準則，試計算：(1)巖石的抗壓強度(3)破壞面上的正應力和剪切應力(3)巖石的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力1.一直徑為5cm，高度10cm的巖石試樣進行單軸壓縮試驗，當壓力達到235KN時，該巖石破壞，破壞面與大主應力作用平面夾角60°。假設抗剪強度滿足莫爾-庫侖準則，試計算：(1)巖石的抗壓強度(3)破壞面上的正應力和剪切應力(3)巖石的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力答：（1）抗壓強度：(2)最大主應力120Mpa，最小主應力為0，破壞面與大主應力作用平面夾角為60°，因此有(3)根據(jù)莫爾-庫侖準則：，得根據(jù)幾何關系可得內(nèi)聚力：如圖所示Mpa莫爾圓示意圖2.如圖，在具有一組平行節(jié)理的巖體中開挖一地下洞室，巖體節(jié)理面傾角，內(nèi)摩擦角，內(nèi)聚力，邊墻處垂直應力，假設巖體破壞滿足莫爾-庫侖準則，問