2018年礦山巖體力學(xué)考試題精要

1、礦山巖體力學(xué)考試題精要中國礦業(yè)大學(xué)2011,2012學(xué)年第2學(xué)期礦山巖體力學(xué)試卷(A)卷參考答案考試時間 :100 分鐘 考試方式 :閉 卷 學(xué)院班級姓名 學(xué)號ntbT8Jzs題號 一 二 三 四 總分得分閱卷人一、選擇題 (本大題共 10 小題，每題 2 分，共 20 分) 1 、巖體的強(qiáng)度小于巖石的強(qiáng)度主要是由于( A ) 。 ntbT8Jzs(A) 巖體中含有大量的不連續(xù)面(B)巖體中含有水(C)巖體為非均質(zhì)材料(D) 巖石的彈性模量比巖體的大2 、巖體的尺寸效應(yīng)是指( B ) 。(A) 巖體的力學(xué)參數(shù)與試件的尺寸沒有什么關(guān)系(B)巖體的力學(xué)參數(shù)隨試件的增大而增大的現(xiàn)象(C)巖體的力學(xué)參

2、數(shù)隨試件的增大而減小的現(xiàn)象(D) 巖體的強(qiáng)度比巖石的小3 、一般把應(yīng)力變化超過原巖應(yīng)力( A )% 的區(qū)域稱為采動影響區(qū)。 (A)5(B)6(C)8(D)10 ntbT8Jzs4 、巖石的吸水率是指( B ) 。(A) 巖石試件吸入水的重量和巖石天然重量之比(B)巖石試件吸入水的重量和巖石干重量之比(C)巖石試件吸入水的重量和巖石飽和重量之比(D) 巖石試件天然重量和巖石飽和重量之比5 、大體而言，構(gòu)造應(yīng)力的方向( A )(A)近似水平(B)豎直方向(C)沿?cái)鄬臃较?D)沿煤層走向6、一般情況下，巖石的抗壓強(qiáng)度隨著圍巖的增大(A )。(A)而增大(B)而減小(C)保持不變(D)會發(fā)生突變7、格

3、里菲斯強(qiáng)度理論確定的材料的單軸抗壓強(qiáng)度是單軸 抗拉強(qiáng)度的 ( C )倍。 (A)4 (B)6 (C)8 (D)12 ntbT8Jzs8 、平面問題的彈性力學(xué)基本方程有( C ) 個。(A)3 (B)6 (C)8(D)159、我國巖體分類中的 BQ 分類的基本質(zhì)量指標(biāo)是由哪兩個指標(biāo)確定的 ,( B ) 。 (A)RQD 和節(jié)理密度ntbT8Jzs(B)巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度和巖體的完整性指數(shù)(C)地下水和RQD(D) 節(jié)理密度和地下水10 、地應(yīng)力是指( A ) 。(A) 未受開挖影響的原始地應(yīng)力(B)未支護(hù)時的圍巖應(yīng)力(C)開挖后巖體中的應(yīng)力(D) 支護(hù)完成后圍巖中的應(yīng)力二、名詞解釋(本大題共1

4、0 小題，每題 3 分，共 30 分)1 、 軟化系數(shù):材料在水飽和狀態(tài)下的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與在干燥狀態(tài)下的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值。2 、 三軸抗壓強(qiáng)度:巖石在三向壓縮載荷作用下達(dá)到破壞時所承受的最大壓應(yīng) 力。3 、泊松比:巖石橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變的比值。4 、殘余變形:巖石加載后再卸載不能恢復(fù)的變形稱之為殘余變形。5 、普氏系數(shù):單軸抗壓強(qiáng)度除以 10 后的值稱為巖石的普氏系數(shù)。 ntbT8Jzs6 、強(qiáng)度準(zhǔn)則:巖石在極限應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力狀態(tài)和巖石強(qiáng)度參數(shù)之間的關(guān)系。7 、巖石的孔隙率:巖石孔隙體積和巖石總體積的比值。8 、流變性質(zhì):材料應(yīng)力 -應(yīng)變關(guān)系和時間有關(guān)的性質(zhì)。 ntbT8Jzs9 、圍

5、巖壓力:圍巖作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的力。10、巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD:長度大于10cm的巖芯段長度之和與鉆孔總長的比 值。三、簡答題(本大題共6 小題，每題 5 分，共 30 分)10 、 解釋巖石與巖體的概念，指出二者的主要區(qū)別和相互關(guān)系。巖石:由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律聚集而形成的自然物體。廣義的巖石是指巖塊和巖體的泛稱，狹義的巖石則專指巖塊 。巖體:由結(jié)構(gòu)面及其所包圍的結(jié)構(gòu)體共同組成的集合體。（巖體則是指在一定的地質(zhì)條件下 ,含有諸如節(jié)理,裂隙,層理和斷層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的復(fù)雜地質(zhì)體由巖塊和各種各樣的結(jié)構(gòu)面共同組成的綜合體） ntbT8Jzs巖塊 :由結(jié)構(gòu)面切割出的結(jié)構(gòu)體叫巖塊。區(qū)別聯(lián)系，見下

6、表:答出部分即可。特征巖石巖體由一種或一種以上的巖石組合而物質(zhì) 由結(jié)晶礦物、非晶質(zhì)基質(zhì)、碎屑成，是巖塊的集合體，即由結(jié)構(gòu)面組成 顆粒、膠結(jié)物質(zhì)分別組合構(gòu)成。 和結(jié)構(gòu)體共同組成。ntbT8Jzs根據(jù)成分及礦物顆粒性質(zhì)不同根據(jù)結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體性質(zhì)不同，大可分為結(jié)晶結(jié)構(gòu)，碎屑結(jié)構(gòu)及生結(jié)構(gòu)體分為整體結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)，塊狀物化學(xué)和膠體化學(xué)沉積的致密結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)及散體結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)。 ntbT8Jzs除受構(gòu)造影響而有一些隱微裂由于結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度不同，結(jié)構(gòu)體完整性 隙外，一般完整性好，不易分散形態(tài)，大小不一，其完整性懸殊。 解體。 ntbT8Jzs絕大多數(shù)巖石致密均質(zhì)，可看作由于巖石組合不同，結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)均質(zhì)性

7、 均勻介質(zhì)。 體特征不同，呈明顯的非均質(zhì)性ntbT8Jzs巖石內(nèi)包含層面時具各向異性不論巖石組合狀況如何，由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同一層面內(nèi)則顯示各向同各向 面方位、發(fā)育程度及充填情況不一，性。一般塊狀巖石為各向同性異性 巖體有明顯的各向異性。 體。 ntbT8Jzs礦物顆粒一般接觸緊密，其間多裂隙巖體由于各種結(jié)構(gòu)面發(fā)連續(xù)性 空隙充填膠結(jié)較好，可認(rèn)為是育，一般屬于非連續(xù)體。 連續(xù)體。 ntbT8Jzs主要受軟弱結(jié)構(gòu)面及巖石組合控制。由于結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)體的特是由微小結(jié)構(gòu)起控制作用，其強(qiáng)度特征 整體強(qiáng)度較為均一，峰值強(qiáng)度性不同，其整體強(qiáng)度懸殊很大。比巖體大。 具有明顯的強(qiáng)度不均一性。峰值強(qiáng)度及殘余強(qiáng)度比巖石小

8、。巖石在單向受壓時以剪切破多裂隙巖體為無拉伸強(qiáng)度材料，壞為主，有時出現(xiàn)拉斷破壞，破壞機(jī)理 受拉極易開裂，受壓時常沿軟弱在圍壓狀態(tài)下基本上是剪切結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生破壞。 破壞。 ntbT8Jzs112、簡述地應(yīng)力分布的基本規(guī)律。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)。 實(shí)測垂直應(yīng)力基本等于上層巖層的重量。 ntbT8Jzs水平地應(yīng)力普遍大于垂直地應(yīng)力。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。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。 最大水平主應(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 ntbT8Jzs性。地應(yīng)力

9、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。12 、 畫出巖石典型的全應(yīng)力應(yīng)變曲線，并簡要敘述幾個階段的特點(diǎn)。(1)壓密階段(2)彈性工作階段(3)塑性性狀階段(4)破壞階段13 簡述靜水壓力狀態(tài)下圓形硐室應(yīng)力分布的特點(diǎn)。(1)切向應(yīng)力為最大主應(yīng)力，徑向應(yīng)力為最小主應(yīng)力 ; (2) 圍巖中任一點(diǎn)的徑向應(yīng)力與切向應(yīng)力之和為一常數(shù); (3)應(yīng)力集中最大在硐石周邊，切向應(yīng)力為原巖應(yīng)力的 2 倍 ;(4)影響范圍為硐石半徑的 3,4 倍。 ntbT8Jzs5 、 結(jié)合本課程的學(xué)習(xí)簡述礦山巖體力學(xué)的特點(diǎn)。(1)采深大。

10、其它工程部門在地下開挖的巷硐大都在離地表不深的地點(diǎn)，而采礦工程的作業(yè)地點(diǎn)常在地下幾百米深處，甚至達(dá)二、三千米以上。深部巖體動態(tài)與地表附近大不相同，地表附近巖體的破壞形式一般為脆性斷裂，而較深處巖體則屬粘塑性破壞，其次，巖體的應(yīng)力狀態(tài)也不相同，淺部巖體垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力之差一般很明顯，深部巖體卻相差不甚顯著。上述情況使礦山巖石力學(xué)所采用的地壓計(jì)算方法和測試技術(shù)與其它工程相比有所不同。 (2)地下開采過程中安設(shè)的人工支護(hù)大多是服務(wù)年限不長或維護(hù)時間較短的臨時結(jié)構(gòu)物，只要求其在開采期間不致破壞或適時破壞，在開采后能維持平衡狀態(tài)不危害地面安全即可，而且許多工程結(jié)構(gòu)物還可以隨采隨廢。所以，在計(jì)算精度、安

11、全系數(shù)及巖體加固等方面的要求一般均低于水利水電、交通、建筑和國防等部門的標(biāo)準(zhǔn)。 ntbT8Jzs（3） 由于采礦作業(yè)地點(diǎn)必須服從于有用礦物的自然埋藏地點(diǎn)，使得選擇地下工程建筑物的位置往往受很大限制。（4）其他工程部門中研究的對象多是開挖后即不再轉(zhuǎn)移的地下硐室或隧道，而礦井的采掘工作面是不斷移動的，這就要求礦山巖石力學(xué)必須考慮難以預(yù)見的復(fù)雜地質(zhì)變化對工程結(jié)構(gòu)帶來的影響。由于大面積開采還會引起采空區(qū)上方大量巖層移動和破壞，研究這些巖層的運(yùn)動、破壞和平衡規(guī)律及其控制方法，是礦山巖石力學(xué)的重要課題，這也是區(qū)別于其他應(yīng)用性巖石力學(xué)學(xué)科的重要內(nèi)容。 ntbT8Jzs6 、 畫出典型的巖石蠕變曲線，并簡要敘

12、述各個階段的特點(diǎn)。 首先，在開始加載的瞬間，試件立即產(chǎn)生一個瞬時的彈性應(yīng)變（ 圖中 OA 段） ，這一段所經(jīng)時間極短，可看作與時間無關(guān)。由 A 到 B 這一段應(yīng)變不斷增加，但應(yīng)變速率逐漸減小，故曲線是下凹型， AB 段稱為過渡蠕變或第一階段蠕變.由 B 到 C 這一段應(yīng)變以恒定的速率增長，故 BC 段稱為定常蠕變或第二階段蠕變，這個階段的時間延續(xù)最長。在 C 點(diǎn)以后應(yīng)變又加速增長，故曲線呈上凹型，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到某個數(shù)值D 點(diǎn)時試件破壞，加速蠕變或第三階段蠕變。 ntbT8Jzs一、 計(jì)算題（本題20 分 ）某一巖石試件進(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn)，其壓應(yīng)力達(dá)到 28.0MPa 時發(fā)生破壞，且?guī)r石的破斷角為 6

13、0? ，設(shè)其抗剪強(qiáng)度為直線型。 ntbT8Jzs,2（C ， ,tan）2Ccos1 ， sin,ww300, ， ,， ,（， ）13131,sin1,sin（1,tan,ctg,）sin2,w00 ntbT8Jzs試計(jì)算 :（1）該巖石的 c, 值;（4 分） ,（2）破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力 ;（4 分）（3）在正應(yīng)力為零的面上的抗剪強(qiáng)度;（3 分）（4）在與最大主應(yīng)力作用面成30?的面上的抗剪強(qiáng)度。 （2 分） （5） 當(dāng)圍壓為5MPa時，求巖石破壞時的應(yīng)力。 （3 分） （6） 當(dāng)圍壓為 3MPa 時，若巖石內(nèi)有一結(jié)構(gòu)面，其內(nèi)摩擦角為 15? ，內(nèi)聚力為5MPa ，結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度也

14、為直線型，當(dāng)結(jié)構(gòu)面和第一主應(yīng)力成什么角度時，巖體破壞時的第一主應(yīng)力最小，并求該值。 （4 分 ） ntbT8Jzs2cosc,28.0MPa,c,:30,1sin,28.0(1sin30) ， ,:,c,8.08,:， ,:4560,2cos30 ， :,2 解:(1)由題意ntbT8Jzs,28.0,0MPa13(2) 由題意1111, ，,， ,，,()()cos228.028.00.57.0MPa13132222 正應(yīng)力 ntbT8Jzs11,，,()sin228.00.88612.12MPa1322 剪應(yīng)力,0(3) 由題意時，,， ,cMPatan8.08 由1111, ，,，,()

15、()cos228.028.00.521.0MPa13132222(4) ntbT8Jzs,， ,，:,cMPatan8.0821tan3020.2 抗剪強(qiáng)度,2Ccos1 ， sin00, ， ,(5)=28+15=43MPa 131,sin1,sin,00(6),45 ， 15/2,52.52C， f，,3,3，,=18.12MPa 1min2,1， f,f,2(C ， ,tan)ww3,( 或帶入，答案一樣。 ) , ， 13(1,tan,ctg)sin2,w ntbT8Jzs古今名言敏而好學(xué)，不恥下問孔子業(yè)精于勤，荒于嬉;行成于思，毀于隨韓愈興于詩，立于禮，成于樂孔子 己所不欲，勿施于人

16、孔子 ntbT8Jzs讀書破萬卷，下筆如有神杜甫讀書有三到，謂心到，眼到，口到朱熹 立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書為本歐陽修 讀萬卷書，行萬里路劉彝 ntbT8Jzs黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲顏真卿 書卷多情似故人，晨昏憂樂每相親于謙 書猶藥也，善讀之可以醫(yī)愚劉向 莫等閑，白了少年頭，空悲切岳飛 發(fā)奮識遍天下字，立志讀盡人間書蘇軾 鳥欲高飛先振翅，人求上進(jìn)先讀書李苦禪 立志宜思真品格，讀書須盡苦功夫阮元 非淡泊無以明志，非寧靜無以致遠(yuǎn)諸葛亮 熟讀唐詩三百首，不會作詩也會吟孫洙唐詩三百首序ntbT8Jzs書到用時方恨少，事非經(jīng)過不知難陸游 問渠那得清如許，為有源頭活水來朱熹舊書不厭百回讀，熟讀精思子自知蘇軾書癡者文必工，藝癡者技必良蒲松齡聲明訪問者可將本資料提供的內(nèi)容用于個人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其