2020年武汉科技大学802岩石力学考研真题（B卷）.doc

2020年武汉科技大学802岩石力学考研真题（B卷）(总分：150.00，做题时间：180分钟)一、名词解释(总题数：5，分数：20.00)1.粘性（分数：4.00）_正确答案：(物体受力后变形不能在瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质。)解析：2.地压（分数：4.00）_正确答案：(围岩因位移和冒落岩块而作用在支架上的压力。)解析：3.应变硬化（分数：4.00）_正确答案：(在屈服点以后（在塑性变形区），岩石（材料）的应力应变曲线呈上升曲线，如要使之继续变形，需要相应地增加应力，这种现象称之为应变硬化。)解析：4.次生结构面（分数：4.00）_正确答案：(在地表条件下，由于外力如风化、地下水、卸荷、爆破等的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等。)解析：5.极限平衡法（分数：4.00）_正确答案：(根据作用于边坡岩土体中潜在破坏面上块体沿破坏面的抗滑力与下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。)解析：二、填空题(总题数：5，分数：20.00)6.自然界中的岩石按地质成因可分为三大类：_、_和变质岩。（分数：4.00）填空项1:_ （正确答案：岩浆岩、沉积岩）解析：7.岩石在单轴压缩载荷作用下破坏时，可产生三种破坏形式：_、单斜面剪切破坏和_。（分数：4.00）填空项1:_ （正确答案：X 状共轭斜面剪切破坏、拉伸破坏）解析：8.将长度在_以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为_。（分数：4.00）填空项1:_ （正确答案：10cm、岩石质量指标（RQD）解析：9.描述岩石流变性质的三个基本元件组成串联组合体时，组合体的总应力等于_， 组合体的总应变等于_。（分数：4.00）填空项1:_ （正确答案：任何元件的应力、所有原件的应变之和）解析：10.对于很长的柱形体，任一横截面 xy 面在 z 方向_；所受荷载都垂直于 z 轴且_， 长柱体两端受到光滑约束，即zx =zy = 0 ，但z0，这种平面问题称为平面应变问题。（分数：4.00）填空项1:_ （正确答案：都没有位移、沿 z 方向没有变化）解析：三、判断改错题(总题数：5，分数：20.00)11.在进行岩石力学的静载强度试验时加载速率越高越好。（分数：4.00）_正确答案：(ד越高”改为“越低”)解析：12.在普通的试验机上，岩石达到其峰值强度后发生突发性破坏的根本原因是试验机的刚度太大。（分数：4.00）_正确答案：(ד太大”改为“不够大”或“太小”)解析：13.在声发射法、空心包体应变法两种地应力测量方法中，空心包体应变法是直接测量法，声发射法是间接测量法。（分数：4.00）_正确答案：(ד空心包体应变法”与“声发射法”对换)解析：14.流变组合模型中并联组合体总应力等于并联组合体中所有原件应力之和。（分数：4.00）_正确答案：()解析：15.工程软岩是指在工程力作用下能产生显著变形的工程岩体。（分数：4.00）_正确答案：(×是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体）)解析：四、简答题(总题数：5，分数：40.00)16.原位岩体的力学试验与岩块力学试验在本质上有何区别？岩体的变形性质与岩块相比有何区别？（分数：8.00）_正确答案：(（1）原位岩体试验对岩体的扰动小，尽可能的保持了岩体的天然结构和环境状态，且考虑了岩体的结构及结构面对岩体力学性质的影响。而岩块试验中的试件往往经过加工，受扰动程度大，从而破坏了岩块原来的天然结构和所处的环境状态。因此原位岩体试验成果较室内试验更符合实际。（2）岩体的变形性质与岩块有显著的差别。一般情况下，岩体比岩块易于变形，其强度也显著低于岩块的强度。岩体的变形性质一方面取决于它的受力条件，另一方面还受到岩体的地质特征及赋存环境的影响。其影响因素包括岩块的性质；结构面得发育特征及其性质和岩体的地质环境条件，尤其是天然应力及地下水条件，因此岩块的变形性质仅是影响岩体变形性质的一个因素。结构面的影响是岩体的变形性质不同与岩块的本质原因。)解析：17.简述 Hoek-Brown 岩体强度估算方法。（分数：8.00）_正确答案：(Hoek 和 Brown 根据岩体性质的理论与实践经验，用试验法导出了岩块和岩体破坏时主应力之间的关系为：（1）式中，1为破坏时的最大主应力；3 为作用在岩样上的最小主应力；c 为岩块的单轴抗压强度；m，s 为与岩性及结构面情况有关的常数。令3=0 ，可得岩体的单轴抗压强度mc ：（2）将 1=0带入式（1）中，可解得岩体的单轴抗拉强度为：（3）式（2）的剪应力表达式为：（4）式中，为岩体的剪切强度；为岩体法向应力；A，B 为与岩性及结构面情况有关的常数。利用（1）（4）式即可估算裂隙岩体的三轴抗压强度、单轴抗压强度及单轴抗拉强度。)解析：18.锚杆支护的主要机理有哪些？（分数：8.00）_正确答案：(（1）悬吊理论：利用锚杆和锚索等支护材料将巷道周围的松动破碎围岩悬吊在自然平衡拱上，阻止岩块向巷道内部移动。（2）组合梁理论：通过锚杆提供的锚固力将不同岩层在垂直岩层方向上进行约束，控制岩层由于不协调弯曲产生的离层效应。同时支护锚杆提供一定的抗剪力，承担岩层之间的部分剪应力，对岩层之间的相对滑动进行约束。通过在锚杆端部施加预应力，岩层间的空隙被压密并产生正向应力，增加了岩层之间的摩擦力，也起到了阻止岩层错动的作用。岩层被压紧后，形成具有一定厚度的组合整体岩梁顶板，以降低顶板整体弯曲变形。（3）减跨理论：减跨理论将巷道顶板看作支撑在侧帮的简支梁，将末端固定在稳定岩层中的锚杆看作支点，对锚杆附近范围内的围岩进行支撑，巷道顶板被划分成若干跨度较小的简支梁，从而减小了巷道顶板的挠度。（4）组合拱理论：锚杆尾部采用托盘和螺母施加预应力，当锚杆植入围岩以后，在杆体两端的岩体内形成一种呈圆锥形的压缩区，在支护区域四周形成一个均匀压缩带，压缩带中的岩石在预应力的作用下处于三向受力状态，从而起到提高围岩强度的作用。（5）新奥法：通过充分利用围岩承载环的主动作用使巷道附近围岩自身成为承载结构，使围岩自身成为支护体系中的重要组成部分。)解析：19.简述离散单元法这种数值分析方法求解岩石力学问题主要思想。（分数：8.00）_正确答案：(离散单元法将待求解的岩石力学问题的计算区域划分成若干单元，单元因受节理等不连续面的控制，在以后的受力过程中，单元节点可以分离，即一个单元与其相邻单元既可以接触，也可以分开。单元之间的相互作用力可以根据力和位移的关系求出，而个别单元的运动则根据该单元所受的不平衡力和不平衡力矩的大小按牛顿运动定律确定。)解析：20.边坡失稳与破坏的基本类型有哪些？（分数：8.00）_正确答案：(（1）崩塌：是指块状岩体与岩坡分离向前翻落而下。崩塌一般以边坡表面的破坏现象体现。（2）滑坡：是指岩体在自重力作用下，沿坡内软弱结构面产生的整体滑动。一般以深层破坏体现出来。（3）滑塌：边坡松散岩土的坡角大于它的内摩擦角时，因表层蠕动进一步发展，使它沿着剪切变形带顺坡滑移、滚动与坐塌，从而达到稳定坡脚的斜坡破坏过程，称为滑塌。（4）岩块流动：常发生在均质硬岩中，岩石在达到其峰值强度时，岩体发生破坏。而使岩体全面崩塌的情况。（5）岩层曲折：当岩层成层状沿坡面分布时，由于岩层本身的重力作用，或由于裂隙水的冰胀作用，增加了岩层之间的张拉应力，使坡面岩层曲折。)解析：五、分析与计算题(总题数：4，分数：50.00)21.将岩石试件进行一系列单轴试验，求得抗压强度的平均值为 0.6Mpa，将同样的岩石在 1.2 Mpa 的围压下进行一系列三轴试验，求得主应力的平均值为 5.0Mpa。请你在正应力剪应力坐标系中，绘制其受力状态的莫尔应力圆，确定其内摩擦角及粘结力。（分数：14.00）_正确答案：(已知c =0.6 MPa，当3 =1.2 MPa 时，1=5.0 MPaMohr 应力圆:)解析：22.有一无粘结力的砂质干土坡，砂土的内摩擦角为 25°，要保证此坡的稳定系数不小于 1.2，坡角应为多少？（分数：8.00）_正确答案：(坡角应21.24°，才能保证此坡的稳定系数不小于 1.2。)解析：23.某矿山巷道穿过高岭土岩层，试分析该巷道可能存在的岩石力学问题及其解决这些问题的思路。（分数：14.00）_正确答案：(高岭土岩层巷道主要存在两大岩石力学问题：（1）高岭土岩层松软、强度低，属于工程软岩；（2）高岭土遇水软化。因此保障高岭土巷道的稳定，需做好围岩加固和防水防渗工作，可围绕这两方面详细阐述可采取的技术措施，包括喷锚网支护、钢支架支护、砌碹支护、注浆防水等。)解析：24.论述影响岩石力学性质的主要因素，分析矿山岩体工程中可采用哪些措施去消除这些不利影响。（分数：14.00）_正确答案：(影响岩石力学性质的主要因素是：（1）水对岩石力学性质的影响地下水包括结合水和重力水。对岩石力学性质影响的 5 个方面：连接作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用。采用排水疏干地下水的方式，降低地下水对岩石强度的不利影响。（2）温度对岩石力学性质的影响随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，峰值强度也降低。可采用通风注水降低岩石温度。（3）加载速度对岩石力学性质的影响随着加荷速度的降低，岩石的延性加大，屈服点降低，峰值强度也降低。可采用降低开采推进速度。（4）围压对岩石力学性质的影响随着围压的增高，岩石的延性加大，屈服点增加，峰值强度也增加。可采用预应力支护的方式，提高巷道围岩的承载能力。（5）风化对岩石力学性质的影响主要表现在以下 3 个方面：产生新的裂隙、矿物成分发生变化、结构和构造发生变化。可采用喷射混凝土的方式封闭围岩。)解析：