礦大巖石力學(xué)歷年試卷

1、2、對某種巖石作一組三軸壓縮實驗得到下表所示峰值應(yīng)力。序號12343（MPa）1.02.09.5151（MPa）9.628.048.774.0（1）在-坐標(biāo)系中畫出該巖石峰值強(qiáng)度的莫爾包絡(luò)線？（2）求該巖石的內(nèi)聚力C和內(nèi)摩擦角，并寫出該巖石的莫爾-庫侖強(qiáng)度公式？采礦2004Mine rock mass mechanics課程試卷A班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 成績 一、 名詞解釋：（10題，每題2分，計20分）1、應(yīng)力/stress： 2、主平面/principle plane：3、巖石構(gòu)造/rock structure： 4、巖體/rock mass： 5、擴(kuò)容/dilation： 6、開度/ape

2、rture：7、殘余強(qiáng)度/residual strength： 8、原巖應(yīng)力場/virgin stress：9、屈服/yield： 10、構(gòu)造應(yīng)力/tectonic stress：二、簡答題：（5題，每題6分，計30分）1、簡述巖石力學(xué)固有的復(fù)雜性。2、巖體結(jié)構(gòu)主要類型有哪些？3、簡述巖石力學(xué)問題解決步驟？4、寫出RQD計算式，并說明有關(guān)參數(shù)含義。5、簡述淺部地殼應(yīng)力分布的一般規(guī)律。三、計算與分析討論題：（4題，共50分） Fig. 11、（20分） 如圖1，已知矩形板邊緣上均布著給定的載荷，板厚t =100mm, 邊AB=500mm，BC=400mm；AB面上作用的正應(yīng)力合力與CD面上作用的

3、正應(yīng)力合力值相等，方向相反，為PAB=PCD=400 kN；AD面、BC面上作用的正應(yīng)力合力PAD=PBC=640 kN；TAD=TBC=200 kN，求：（1）確定AB、DC邊上為保持平衡必須的剪力，并在圖中畫出其作用方向。（注：在答題紙上畫出圖1）。（2）確定最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力值。（3）確定最大主應(yīng)力軸相對X軸的方向。2、（10分）圖2是在圖中曲線上標(biāo)注圍壓作用下壓縮試驗得到的某大理巖軸向應(yīng)力與軸向應(yīng)變曲線，試根據(jù)該試驗結(jié)果分析巖石單軸壓縮變形特征，以及巖石變形性能和強(qiáng)度與圍壓的關(guān)系規(guī)律。Fig. 24、（10分）應(yīng)力釋放法地應(yīng)力測試基本步驟和主要注意事項。巖石力學(xué)考試題（120分鐘）

4、（A卷）班級 姓名 序號 成績 _ _ 題號一二三四總計得分一、概念題（每小題5分，共6題，共30分）1.巖石力學(xué)及其特點(diǎn)2.彈性力學(xué)中的基本假設(shè)3.巖石的彈性和塑性4.巖石的殘余強(qiáng)度5.按照結(jié)構(gòu)體的體態(tài)特征，巖體結(jié)構(gòu)的基本類型6.地應(yīng)力的直接測量法二、簡答題（每小題10分，共3題，共20分）1.簡述淺部地殼應(yīng)力分布的一般規(guī)律2.受深部凈水壓力的圓形巷道半徑為a，寫出距圓心為r處圍巖應(yīng)力表達(dá)式，并畫出其曲線。（a為已知數(shù)）三、論述題（本題15分）1.試論述巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程各個階段特點(diǎn)，并作曲線圖表示。四、計算題（1小題15分，2小題20分，共35分）1.假設(shè)平面問題的體力不計，即，圖示矩形梁

5、（長為l，高為h）分別承受兩種應(yīng)力函數(shù)：，與。問：（1）對應(yīng)應(yīng)力函數(shù)，求解其應(yīng)力分量。（2）說明兩應(yīng)力函數(shù)和，各應(yīng)力分量是否相同（3）分析其能解決什么樣的力學(xué)問題，繪圖表示其邊界條件。圖1 矩形梁與坐標(biāo)軸平面圖2.設(shè)某巖體的結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度符合莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則，°，受三軸壓應(yīng)力作用，其中。若此巖體受、的作用方向分別為鉛直和水平，而巖體內(nèi)僅包括有一條節(jié)理。該節(jié)理面的，°。節(jié)理對水平的傾角或為30°，或為60°，或為75°，或為90°。問：（1）不考慮節(jié)理面影響，巖體極限平衡時的?（2）在何種情況下，節(jié)理不破壞?（3）在何種情況下，節(jié)理不破壞，

6、僅巖塊破壞？（4）在何種情況下，節(jié)理破壞，且節(jié)理面與巖塊的可能破裂面重合？（5）在何種情況下，巖塊和節(jié)理都破壞，但巖石破裂面并不與節(jié)理面重合？巖石力學(xué)考試題答案一、概念題（每小題5分，共6題，共30分）1.巖石力學(xué)及其特點(diǎn)巖石力學(xué)是研究巖石的力學(xué)性狀的一門理論和應(yīng)用科學(xué)，它是力學(xué)的一個分支，是探討巖石對周圍物理環(huán)境中力場的反應(yīng)。主要特點(diǎn)：1）巖體是非均質(zhì)各向異性體；2）巖體內(nèi)存在著初始應(yīng)力場（原巖應(yīng)力場）。3）巖體內(nèi)存在著裂隙系統(tǒng)。巖體既不是理想的彈性體，又不是典型的塑性體；既不是連續(xù)介質(zhì)，又不是松散介質(zhì)，而是一種特殊的、復(fù)雜的地質(zhì)體，這就造成了研究它的困難性和復(fù)雜性。2.彈性力學(xué)中的基本假設(shè)

7、（1）連續(xù)性假設(shè)；（2）完全彈性假設(shè)；（3）均勻性假設(shè) ；（4）各向同性假設(shè)；（5）小變形假設(shè)3.巖石的彈性和塑性巖石的彈性是指卸載后巖石變形能完全恢復(fù)的性質(zhì)；巖石卸載后其變形不能完全恢復(fù)而出現(xiàn)殘余變形，也就是說巖石受載時具有塑性特征。4.巖石的殘余強(qiáng)度巖石應(yīng)力達(dá)到最大值以后，并不立即完全喪失承載能力，在完全破壞點(diǎn)所保持的某一較小的應(yīng)力值稱為殘余強(qiáng)度。5.按照結(jié)構(gòu)體的體態(tài)特征，巖體結(jié)構(gòu)的基本類型（1）完整巖體；（2）塊狀巖體；（3）層狀巖體；（4） 碎裂巖體；（5）松散巖體。6.地應(yīng)力的直接測量法直接測量法是由測量儀器直接測量和記錄各種應(yīng)力量，如補(bǔ)償應(yīng)力、恢復(fù)應(yīng)力、平衡應(yīng)力，并由這些應(yīng)力量和原

8、巖應(yīng)力的相互關(guān)系，通過計算獲得原巖應(yīng)力值。在計算過程中并不涉及不同物理量的相互換算，不需要知道巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。扁千斤頂法、水壓致裂法、剛性包體應(yīng)力計法和聲發(fā)射法是實際測量中較為廣泛應(yīng)用的四種直接測量法。二、簡答題（每小題10分，共2題，共20分）1.簡述淺部地殼應(yīng)力分布的一般規(guī)律（1）地應(yīng)力是一個具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場，它是時間和空間的函數(shù)。（2）實測垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層的重量（3）水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力（4）平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小，但在不同地區(qū)，變化的速度很不相同。（5）最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力也隨深度呈線性增長關(guān)系。（6）最大水平主

9、應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力之值一般相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性。（7）地應(yīng)力的上述分布規(guī)律還會受到地形、地表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)持征、巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度、地下水等因素的影響，特別是地形和斷層的擾動影響最大。2.受深部凈水壓力的圓形巷道半徑為a，寫出距圓心為r處圍巖應(yīng)力表達(dá)式，并畫出其曲線。（a為已知數(shù)）公式為：三、論述題（本題15分）1.試論述巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程各個階段特點(diǎn)，并作曲線圖表示。四個區(qū)段：在區(qū)段內(nèi)，該曲線稍微向上彎曲；在區(qū)段內(nèi)，很接近于直線；區(qū)段內(nèi)，曲線向下彎曲，直至點(diǎn)的最大值；下降段。第一區(qū)段屬于壓密階段，這是由于細(xì)微裂隙受壓閉合造成的；第二區(qū)段相應(yīng)于彈性工作階段，應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線為

10、直線；第三階段為材料的塑性性狀階段，主要是由于平行于荷載軸的方向內(nèi)開始強(qiáng)烈地形成新的細(xì)微裂隙，點(diǎn)是巖石從彈性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)，也就是所謂屈服點(diǎn)，相應(yīng)于該點(diǎn)的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力；最后區(qū)段為材料的破壞階段，點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是大家熟知的單軸抗壓強(qiáng)度。在和這兩個區(qū)段內(nèi)，巖石很接近于彈性的，可能稍有一點(diǎn)滯回效應(yīng)，但是在這兩個區(qū)段內(nèi)加載與卸載對于巖石不發(fā)生不可恢復(fù)的變形。第三區(qū)段的起點(diǎn)往往是在點(diǎn)最大應(yīng)力值的2/3處，從點(diǎn)開始，應(yīng)力一應(yīng)變曲線的斜率隨著應(yīng)力的增加而逐漸降低到零。在這一范圍內(nèi)，巖石將發(fā)生不可恢復(fù)的變形，加載與卸載的每次循環(huán)都是不同的曲線。在圖4-26上的卸載曲線在零應(yīng)力時還有殘余變形。如果巖石上再

11、加載，則再加載曲線總是在曲線以下，但最終與之連接起來。第四區(qū)段，開始于應(yīng)力一應(yīng)變曲線上的峰值點(diǎn)，其特點(diǎn)是這一區(qū)段上曲線的斜率為負(fù)值。在這一區(qū)段內(nèi)卸載可能產(chǎn)生很大的殘余變形.四、計算題（1小題15分，2小題20分，共35分）1.假設(shè)平面問題的體力不計，即，兩種矩形梁分別承受應(yīng)力函數(shù)：，與。問：（1）對應(yīng)應(yīng)力函數(shù)，求解其應(yīng)力分量。（2）說明兩應(yīng)力函數(shù)和，各應(yīng)力分量是否相同（3）分析其能解決什么樣的力學(xué)問題，繪圖表示其邊界條件。解：（1）對應(yīng)力函數(shù)，因體力不計，可知對應(yīng)各應(yīng)力分量為：（2）因與僅相差一個線性應(yīng)力函數(shù)，對線性應(yīng)力函數(shù)，在平面問題上不影響應(yīng)力，即兩者應(yīng)力分量相同。（3）根據(jù)上述計算，圖示

12、矩形板和坐標(biāo)軸，當(dāng)板內(nèi)發(fā)生上述應(yīng)力時，上下兩邊沒有面力；在左右兩邊，沒有鉛直面力，有按直線變化的水平面力，而每一邊上的水平面力合成為一個力偶?？梢姡搼?yīng)力函數(shù)能解決矩形梁受純彎曲的問題。邊界條件如圖所示。2.設(shè)某巖體的結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度符合莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則，°，受三軸壓應(yīng)力作用，其中。若此巖體受、的作用方向分別為鉛直和水平，而巖體內(nèi)僅包括有一條節(jié)理。該節(jié)理面的，°。節(jié)理對水平的傾角或為20°，或為30°，或為60°，或為90°。問：（1）不考慮節(jié)理面影響，巖體極限平衡時的?（2）在何種情況下，節(jié)理不破壞?（3）在何種情況下，節(jié)理不破壞，僅巖塊

13、破壞？（4）在何種情況下，節(jié)理破壞，且節(jié)理面與巖塊的可能破裂面重合？（5）在何種情況下，巖塊和節(jié)理都破壞，但巖石破裂面并不與節(jié)理面重合？解：（1）不考慮節(jié)理面影響，式P117 5-18，或P70 4-35極限平衡時（2）對于節(jié)理面當(dāng)時，給定傾角下，節(jié)理均不破壞；節(jié)理對水平的傾角時，節(jié)理不破壞，對于給定條件，為或時，節(jié)理不破壞。當(dāng)時，當(dāng)時，節(jié)理不破壞。當(dāng)時，當(dāng)時，節(jié)理不破壞。（3）當(dāng)或時，時，節(jié)理不破壞，僅巖塊破壞；當(dāng)時，；當(dāng)時，時，節(jié)理總是先于巖石破壞。（4）巖石的可能破裂面與水平面的夾角（即巖石的破裂角）為即當(dāng)時，且時，節(jié)理破壞，但節(jié)理面且與巖塊的可能破裂面重合。（5）當(dāng)或時，且時，巖塊和節(jié)

14、理都破壞，但巖石破裂面并不與節(jié)理面重合。采礦2004Mine rock mass mechanics課程試卷B班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 成績 一、 名詞解釋：（10題，每題2分，計20分）1、主應(yīng)力/ principle stress： 2、平面問題/ plane problem：3、巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則類型/types of strength criterion 4、巖體結(jié)構(gòu)/rock mass structure： 5、擴(kuò)容/dilation： 6、開度/aperture：7、峰值強(qiáng)度/Peak strength： 8、原巖應(yīng)力場/virgin stress：9、屈服/yield： 10、自重應(yīng)力/d

15、ead weight stress：二、簡答題：（5題，每題6分，計30分）1、簡述巖石應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程各階段特點(diǎn), 并作曲線圖表示。2、試述彈性力學(xué)的基本假定（六個）。3、簡述巖體原生結(jié)構(gòu)面及其分類特點(diǎn).4、寫出平面問題的平衡微分方程表達(dá)式。5、簡述淺部地殼應(yīng)力分布的一般規(guī)律。三、計算與分析討論題：（3題，共50分）1、（20分）1、設(shè)某巖體的結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度符合莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則，C10Mpa，45，受三軸壓應(yīng)力作用，其中。若此巖體受、的作用方向分別為鉛直和水平，而巖體內(nèi)僅包括有一條節(jié)理。該節(jié)理面的，。節(jié)理對水平的傾角或為30，或為60，或為75，或為90。問：（1）不考慮節(jié)理面影響，巖體極限平衡時的（2）在何種情況下，節(jié)理不破壞，僅巖塊破壞？（3）在何種情況下，節(jié)理不破壞，或巖塊和節(jié)理都破壞且?guī)r塊面和節(jié)理重合？（4）在何種情況下，巖塊和節(jié)理都破壞，但巖石破裂面并不與節(jié)理面重合？一、概念題（每小題5分，共7題，共35分）1、巖石的碎脹性2、巖石的殘余強(qiáng)度3、巖石的基本破壞類型4、巖石的結(jié)構(gòu)體5、巖石的裂隙度6、原巖應(yīng)力場7、圍巖采動應(yīng)力二、簡答題（每小題10分，共3題，共30分）1、試述彈性力學(xué)的基本假定（六個）。2、寫出平面問題的平衡微分方程表達(dá)式。3、簡述巖體原生結(jié)構(gòu)面及其分類特點(diǎn)。三、論述體（本題15分）試論述巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程各個階