武汉科技大学802岩石力学20042005,2012--2020+答案考研真题.docx

武汉科技大学2004年硕士研究生入学考试试题课程名称：岩体力学总页数：2第1页说明：1.适用专业：采矿工程，岩土工程2.答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效。一 .填空（30分，每空1分）1 .岩石抗剪强度的测定方法有：、O2 .加载速度增加，岩石应力应变曲线斜率,弹性模量o3 .在不同应力条件下，岩石的蠕变曲线可分为、和三种类型4 .流变模型的三个基本元件是：、-5 .巷道稳定性的判别方法有:、o6 .影响结构面抗剪性能的主要因素有：、o7 .极限平衡法只研究滑动面上的和的关系，不研究内部的受力状态。8 .用赤平极射投影方法确定优势结构面的主要步骤 z9:、o9 .边坡的破坏类型主要有：、和 o10 .巷道断面的比断面的对围岩应力分布的影响更明显。二 .解释下列术语（20分，每个4分）1 .地压2.莫尔强度理论3.主动压力4.围岩应力5.岩爆第2页三.由岩石的单向压缩实验得出的应力应变曲线可确定哪几种弹性模量？分别简述其确定方法，弹性摸量与变形摸量有何不同？（15分）四 .露天边坡有失稳迹象时，应采取哪些主要措施？（10分）五 .简述岩体的强度特征。（15分）六 .简述结构面抗摩擦强度的测定方法和影响结构面抗剪性能的主要因素。（15分）七 .简述自重应力场和构造应力场的分布特点。（10分）八 .何谓岩石的水理性质？岩石的水理性质主要有哪几种？（10分）九 .绘出岩石试件受压的应力应变曲线，并简要说明受压直至破坏经历的各阶段主要特征。（15分）十.简述预应力锚杆群承载的力学作用。（10分）武汉科技大学2005年硕士研究生入学试题考试科目及代码：岩石力学代码414总页数：2第1页说明：L适用招生专业：采矿工程、岩土工程2.答题内容写在答题纸上，写在试卷和草稿纸上一律无效。一、 解释下列名词：（每小题5分，共30分）1 .蠕变2 .莫尔强度理论3 .围岩应力4 .岩爆5 .吴氏赤平投射网6 .真三轴试验二、 简答题（每小题9分，共45分）1 .从岩石力学的角度出发，如何选择合理的巷道断面形状和尺寸？2 .简述岩石的流变性。3 .简述岩体结构分类要考虑的主要因素。4 .简述初始应力场形成的影响因素。5 .简述露天边坡的破坏类型。三、 论述题（每小题15分，共75分）1 .绘图说明岩石单向受压时的应力应变的关系。第2页2 .详述围岩与支架的应力应变关系和特性曲线。3 .地下工程支护中有那几种类型的锚杆，锚杆群的作用原理有哪些?4 .分析水对矿山大规模地压活动或滑坡影响。5 .试分析岩爆发生的条件及引起岩爆的因素。武汉科技大学2004年硕士研究生入学试题（标答）考试科目及代码：岩石力学代码414总页数：2第1页说明：L适用招生专业：采矿工程、岩土工程2.答题内容写在答题纸上，写在试卷和草稿纸上一律无效。四、 解释下列名词：（每小题5分，共30分）1 .蠕变使之介质在大小和方向均不改变的外力作用下，介质的变形随时间变化而增大的现象；2 .莫尔强度理论该理论认为材料在压应力作用下发生破坏或屈服，主要因某一截面上的剪应力达到一定限度，但也和作用在该面上的正应力有关；3 .围岩应力岩体在开挖以后，破坏了初始应力的平衡状态，为建立新的平衡，应力重新分布，这种新的应力称为围岩应力；4 .岩爆岩爆是岩体在高应力地段发生脆性破坏的一种深部地压现象。发生岩爆时矿石或岩石被剧烈破碎弹射入巷道内。5 .吴氏赤平投射网是由基圆和一系列经纬网格组成的投射网。6 .真三轴试验是在高压容器中的试件借助两对相互垂直的活塞，对试件的三个面施加不等的侧向应力。五、 简答题(每小题9分，共45分)1 .从岩石力学的角度出发，如何选择合理的巷道断面形状和尺寸？答：1)巷道断面的最大尺寸应当沿着最大来压方向布置；2)在顶压为主的条件下，巷道顶板应采用各种曲线型或拱形的周边；3)顶压为主时，巷道断面形状按稳定程度来排列的次序为：椭圆形、圆形、三心拱、梯形、矩形。2 .简述岩石的流变性答：流变性是指介质在外力不变条件下，应力或应变随时间而变化的性质。与岩石的一般性质不同，它的永久变形不一定要外载荷达到一定数值才发生，也不一定要在高温下才发生。即使在常温条件下，尽管作用在岩石上的荷载很小，只要它的作用时间相当长，岩石也会发生永久变形。流变的客观表现形式有两种：蠕变和松弛。6 .简述岩体结构分类要考虑的主要因素答：主要因素有：1) 岩体的工程地质特征与节理化程度；2) 结构体几何尺寸与工程规模的对比情况；3) 岩体在工程范围内所产生的力学效应。7 .简述初始应力场形成的影响因素答：初始应力场的形成受下列因素影响：1) 岩石的组合、厚度、岩相变化和物理力学性质；2) 岩体的结构特征，如褶皱、断裂、裂隙等的空间分布；3) 地形条件。8 .简述露天边坡的破坏类型答：常见的破坏形式有以下四种：1) 平面破坏边坡岩一主要结构面发生破坏;2) 楔体破坏发生在边坡中有两组结构面与边坡斜交，且相互交成楔形体。3) 圆弧型破坏滑动面为圆弧型。4) 倾倒破坏当岩体中结构面或层面很陡时，岩体发生倾倒破坏。六、 论述题(每小题15分，共75分)1 .绘图说明岩石单向受压时的应力应变的关系。答：(绘图略)从图上所示的应力应变曲线可以看出，试件受载后直到破坏历经以下四个阶段：1) 微裂隙压密阶段；2) 弹性变形阶段；3) 裂隙发生和扩展阶段；4) 裂隙不稳定发展直到破坏阶段；2 .详述围岩与支架的应力应变关系和特性曲线。答：支架受到围岩压力时产生相应的变形。这种变形是由支架构件间的相互转动或伸缩以及支架构件本身的变形而产生的，通常称为支架的可缩性。以一个最简单的带有柱帽的立柱来说，加压后由于柱帽被压扁和立柱被压短而使整个支架的高度缩短。缩短的量就是支架的变形量或压缩量。每一具体的支架在某一时刻的压缩量是由该时刻所受的外力大小和支架材料的性质来决定的。根据支架上所受的荷载Pa和支架的压缩量小可以作出和材料试验一样的荷载变形曲线，即Pa 一九图。a=中(Pa)曲线称为支架特性曲线，可以通过实验或理论分析求得。支架可以分为刚性支架与可压缩支架。3 .地下工程支护中有那几种类型的锚杆，锚杆群的作用原理有哪些？答：按锚固方式的不同，锚杆可归纳为三种类型：1) 端部固定式锚杆；2) 全长锚固式锚杆：(1)全长粘结式锚杆；(2)全长摩擦式锚杆；3) 先端部锚固后全长锚固的锚杆。锚杆群的作用原理:1) 悬吊作用；2) 组合作用；3) 加固作用。上述三种作用不是孤立存在的。对于地质条件复杂多变的岩体来说，有的是一种作用起主导，有的则是几种作用并存。4) .分析水对矿山大规模地压活动或滑坡影响。答：地下水渗透到岩体中，可能削弱岩体的强度，改变岩体的力学性质，主要影响表现在：1) 对软弱夹层的软化作用，使软弱夹层和结构面上的泥质物质发生软化和泥化，降低岩体强度；2) 裂隙静水压力作用，使岩体抗剪强度下降；3) 裂隙的动水压力作用，地下水沿贯通的结构面流动，冲刷充填的物质，或泥化产生润滑作用，降低岩体等读摩擦角，易产生岩移和滑坡。5) 试分析岩爆发生的条件及引起岩爆的因素。答：岩爆是自然地质条件与采矿技术条件下按一定方式组合条件下发生的。这两种组合是多种多样的，而且受很多因素影响。引起岩爆的主要因素有：1) 矿石、岩石的物理力学性质；2) 开采深度；3) 构造破坏严重；4) 采场中留有孤立矿柱或半岛形矿柱，承受高应力作用；5) 爆破附近处于高应力状态地段受到附加脉冲荷载叠加，往往导致岩爆。二0 一二年招收硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目及代码：802岩石石力学适用专业：矿业工程、土木工程可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。.考试时间3小时，总分值150分。蜜 中 生 *一、名词解释（每题4分，共16分）1、岩石的比重2,岩石的变形3、岩石的松弛4、岩体的结构体二、填空题（每空2分，共20分）1、一般通过实验可测得的岩石强度有：单向强度、单向强度、剪切强度、三轴抗压强度等。2、岩石力学对正应力正负号的规定是：压应力为，拉应力为一。3、若c为岩石的内聚力，小为岩石的内摩擦角，。为剪切面上的正应力，则该剪切面上岩石的库仑强度准则表示为t =+ o4、岩体结构要素包括结构和结构o5,地应力测量方法按测量原理（是否直接测得应力值）不同分为测量法和测量法。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）1、可以通过纯剪切强度试验得到岩石的莫尔强度包络线。（）2、岩石力学中的“巴西试验法”俗称劈裂试验法，主要是用来测定岩石的抗剪强度。（）3、岩石的强度不是岩石的固有属性，与加载条件和试验条件有关。（）4、岩石容重无单位，岩石比重的单位为kN/n?。（）5,连结作用、润滑作用、水楔作用是岩石中的重力水/自由水对岩石力学性质的影响而产生的作用。（）6、岩石的全应力-应变曲线揭示：岩石一旦破裂就完全丧失承载能力。（）7、岩石力学对应变正负号的规定是：正应变以伸长为负，压缩为正。（）8、若等厚薄板，所受荷载都与z轴垂直，在z方向不受力，gz=0, Tzx=rzy =0,只剩下平行于xy平面的三个应力分量，即。X、°y、Txy=Tyx，它们只是x，y的函数，与z轴无关，这种平面问题称为平面应变问题。（）9、求解岩石力学问题的本构方程与材料的性质无关。（）10、对于弹性平面问题，若体力是常量，则材料的应力分布状态与材料的弹性常数有关。（）11、描述岩石流变性质的粘性元件，有蠕变特性，无松驰、弹性后效特性。（）12、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各串联元件的应力之和，组合体的总应变等于各串联元件的应变。（）13、岩体强度与岩石的强度不同，除与应力状态有关外，还与结构面的方位有关。（）14、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道逆节理的倾向掘进比顺节理倾向掘进的不利影响小。（）15、地应力测量的声发射法是间接测量法。（）四、简答题（每题6分，共24分）1、什么是岩石的全应力-应变曲线？绘制岩石全应力-应变曲线示意图，并结合曲线图说明全应力-应变曲线四个阶段的名称。2、在正应力与剪应力坐标系（。- t）中，绘制以下5种岩石受力状态的莫尔应力圆：（1）单向拉伸；（2）纯剪切；（3）单向压缩；（4）双向压缩，（5）双向拉伸。3、绘制描述岩石流性质的三种基本元件的示意图并标出各元件的特征参数，写出各元件的本构方程并绘制本构方程的应力一应变（或应变速率）曲线。4、简述测量地应力的水压致裂法的优缺点。五、分析与计算题（共30分）1、马克斯威尔（Maxwell）体如图所示，请推导其本构方程，蠕变方程和松驰方程，并绘制蠕变方程和松驰方程曲线。（10分）A/V大&曲2、将一个岩石试件进行单轴压缩试验，当其压应力达到30Mpa时，即发生破坏，破坏面法线方向与最大主应力方向所夹锐角为60°。设抗剪强度满足库仑准则，试计算：（1）在正应力等于零的那个面上的抗剪强度：（2）在上述试验中与最大主应力面的夹角为45°的那个面上的抗剪强度；（3）内摩擦角；（4）破坏面上的正应力和剪应力。（8分）3、一圆形无内支护的岩石隧道，半径a =4m,容重丫=25 KN-m。，埋深Z=500m。根据轴对称圆形巷道围岩弹性应力分布情况（=A土二，其中A、B是需要根据初始条件确定b/厂的积分常数），确定常数A、B,绘出巷道周围的径向应力和切向应力随半径变化的应力分布图，并指出最大应力，确定=1.05 YZ、1.10 YZ时的影响圈半径。（7分）4、有一砂质干坡，坡体的内摩擦角为28度，坡角为25度24分，试问此坡的稳定安全系数是多少？（5分）二0 一二年招收硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目及代码：802岩石石力学适用专业：矿业工程、土木工程可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。.考试时间3小时，总分值150分。蜜 中 生 *一、名词解释（每题4分，共16分）1、岩石的比重：岩石固体部分的重量与4时同体积纯水重量的比值。2,岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）的变化。3、岩石的松弛：岩石在应变不变情况下，应力随时间增加而减小。4、岩体的结构体：被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体，通俗的说法称为岩块。二、填空题（每空2分，共20分）1、一般通过实验可测得的岩石强度有：单向抗压强度、单向抗拉强度、剪切强度、三轴抗压强度等。2、岩石力学对应力正负号的规定是：压应力为止，拉应力为负。3、若c为岩石的内聚力，小为岩石的内摩擦角，。为剪切面上的正应力，则岩石的库仑强度准则表示为t = c + Q tan 4>4、岩体结构要素包括结构面和结构体。5、地应力测量方法按测量原理（是否直接测得应力值）不同分为直接测展法和间接测最法。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打，；对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）1、可以通过姓剪切强度试验得到岩石的莫尔强度包络线。（义改为限制性）2,岩石力学中的“巴西试验法”俗称劈裂试验法，主要是用来测定岩石的抗剪强度。（X改为“抗拉强度”）3、岩石的强度不是岩石的固有属性，与加载条件和试验条件有关。（。）4、岩石容重无单位，岩石比重的单位为kN/n?。（X岩石容重的单位为kN/n?,岩石比重无单位）5、连结作用、润滑作用、水楔作用是岩石中的重力水/自由水对岩石力学性质的影响而产生的作用。（义改为结合水/束缚）6、岩石的全应力-应变曲线揭示：岩石一旦破裂就完全丧失承载能力。（X改为“破裂后，仍具有一定的承载能力”）7、岩石力学对应变正负号的规定是：正应变以伸长为负，压缩为正。（V）8、若等厚薄板，所受荷载都与Z轴垂直，在Z方向不受力，%=。，T：=t7V = 0,只剩下平ZX行于xy平面的三个应力分量，即、°y、txy=Tyx，它们只是y的函数，与z轴无关,这种平面问题称为平面应变问题。（X改为“应力”）9,求解岩石力学问题的本构方程与材料的性质无去。（X改为“有关”）10、对于弹性平面问题，若体力是常量，则材料的应力分布状态与材料的弹性常数直去。（X 改为“无关”）11、描述岩石流变性质的粘性元件，有蠕变特性，无松驰、弹性后效特性。（J）12、描述岩石流变性质的三个基本元件组成里联组合体时，组合体的总应力等于各里联元件的应力之和，组合体的总应变等于各室联元件的应变。（又改“串”为“并”，或者改为“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各串联元件的应力，组合体的总应变等于各串联元件的应变之和。”）13、岩体强度与岩石的强度不同，除与应力状态有关外，还与结构面的方位有关。（V）14、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道逆节理的倾向掘进比顺节理倾向掘进的不利影响小。（X改为“大”）15、地应力测量的声发射法是回接测量法。（X改为“直接”）四、简答题（每题6分，共24分）1、什么是岩石的全应力-应变曲线？绘制岩石全应力-应变曲线示意图，并结合曲线图说明全应力-应变曲线四个阶段的名称。答：全应力应变曲线：能显示岩石在受压破坏过程中的应力、变形特性，特别是破坏后的强度与力学性质的变化规律。岩石全应力-应变曲线示意图如图所示，四个阶段分别为：孔隙裂隙压密阶段（OA段）;弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段（AC段）；非稳定破裂发展阶段，或称累进性破裂阶段（CD段）：破裂后阶段（D点以后段）2、在正应力与剪应力坐标系（。- t）中，绘制以下5种岩石受力状态的莫尔应力圆：（1）单向拉伸：（2）纯剪切；（3）单向压缩：（4）双向压缩，（5）双向拉伸。答：莫尔应力圆如图所示:3、绘制描述岩石流性质的三种基本元件的示意图并标出各元件的特征参数，写出各元件的本构方程并绘制本构方程的应力一应变（或应变速率）曲线。答：弹性元件（H）力学模型：V v V本构方程：o=KeK为弹性系数应力一应变曲线：。(2)塑性元件(C)力学模型：0"u本构方程：£=0,(当b<b0时)e f 8,(当。2bo时)应力一应变曲线:(3)粘性元件(N)力学模型：本构方程：cr-rj,为粘性系数 dtha应力一应变速率曲线：dt4、简述测量地应力的水压致裂法的优缺点。答：水力致裂法的优点：(a)能测量深部应力(已知最深为5000米)；(b)在没有地下工程或碉室的条件下，对露天边坡工程的地应力进行估算。缺点：(a)只能确定垂直钻孔平面内的最大主应力和最小主应力的大小和方向；(b)只适用与完整的脆性岩石中。五、分析与计算题(共30分)1、马克斯威尔(Maxwell)体如图所示，请推导其本构方程，蠕变方程和松驰方程，并绘制蠕变方程和松驰方程曲线。(10分)答：本构方程推导：因为串联，CT = CT,= cr2,£=£1+£2,且£=£1+4(7对H体：0=K与,£：,=对 N 体：S=£2，e2= n11所以本构方程为：£=(TH<7K T蠕变方程：*当 t=0时，施加(T = cr0= const,则(7=011代入本购方程得£=。0,积分得£=5/+ C初始条件：t=0,=>得 c=o /K° K 0得蠕变方程£=工5/+生，蠕变方程曲线为 H K等速蠕变，不稳定松弛方程：,11保持£不变，则£=0，代入本构方程£=一CT+一CTk n得_L；+J_b = O,一阶可分离变量的微分方程积分得-£，= lncr + CK n7初始条件：t=0,。=。0（。（）为瞬时应力），得。=In。所以松弛方程为b = b。”'，松驰方程曲线为。2、将一个岩石试件进行单轴压缩试验，当其压应力达到30Mpa时，即发生破坏，破坏面法线方向与最大主应力方向所夹锐角为60°。设抗剪强度满足库仑准则，试计算：(1)在正应力等于零的那个面上的抗剪强度；(2)在上述试验中与最大主应力面的夹角为45°的那个面上的抗剪强度：(3)内摩擦角；(4)破坏面上的正应力和剪应力。(8分)解：已知。=5+=60°得。=30°,岩石进行单轴压缩，所以q =。，当5 = 3OMPa时,岩石破坏，则l + sin。2Ccos。a. =-cr, +-l-sin0 1-sinl + sin30° 八 2xCxcos30°30=x0 +jr-1-sin 30° l-sin300得 O8. 66 (MPa)(1)由库仑准则可知，S = b tg(/)+ C当。二0时，剪切强度s：S = mg0+ C= Ox fg30。+8.66=8.66(MPa)(2)与最大主应力面的夹角为45°时，即6=45°该面上为正应力cr,剪应力为7,剪切强度 S.CT,+(T, CT,-CF,“30+030-0 c ,uo、CT =-+-cos20=1cos2x450=15(MPa)2222S = cr-tg</>+ C=15x 次30°+8.66=17.32(MPa)(3)已知。=5+=60°得岩石内摩擦角。=30°jr fh(4)破坏面为6=F=60°426+6 cr,- a,-八30+030-0,“()-一小、所以，cr =-+-cos2=+cos2x60=7.5(MPa)2222t =sin 20=sin2x60°=12.99(Mpa)223、一圆形无内支护的岩石隧道，半径a =4 m,容重丫=25 KhTm',埋深Z=500m。根据轴对称圆形巷道围岩弹性应力分布情况= A土与，其中A、B是需要根据初始条件确定 J r的积分常数)，确定常数A、B,绘出巷道周围的径向应力和切向应力随半径变化的应力分布图，并指出最大应力，确定q,=1.05YZ、1.10 YZ时的影响圈半径。(7分)解：已知。=46重力应力：P=rH =25000x 500=12500000=12.5MPa由初始条件，尸时，crr =0,所以A = gL>8时，=尸，所以A = p =12.5A/Pa, B = Pa2=200MPcfm2b 1r2在圆巷周围的径向应力区和切向应力b。为：。=/1±9),随半径增大的应力分布(J rr如图所示。因此最大应力出现在巷道壁处，即尸=a外 a2此时(Jr =尸(1T)=0(y0= P(l + g=2P=2XP=25(MPa)当。8=1.05历时，。0=尼(1 +2%) = 1.05 纬得出 1= 20 X a2 =320,则 r« 7,9m当=l.lrZ 时，=4(1+5)=1.14得出 inox 6/2=160,贝h12.6w r答：最大应力为=25Mpa,影响半径分别为17.9m和12.6m。4、有一砂质干坡，坡体的内摩擦角为28度，坡角为25度24分，试问此坡的稳定安全系数是多少？(5分)“ tanc? tan280.5317,解：K,=-=1.12tan 尸tan25°24'0.4748答：稳定安全系数为1.12二0一三年招收硕士研究生入学考试试题（A卷）考试科目代码及科目名称：802岩石石力学可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。一、名词解释（每题4分，共16分）1、岩石的容重：2、岩石的弹性后效：3、岩体裂隙度：a 中 因 郭 蛉4、岩石的蠕变：氮 mr 烝 EE 郛 三 版二、填空题（每空2分，共20分）5、岩石中的水通常有两种存在方式：、.6、岩石力学对应变正负号的规定是：正应变以伸长为，压缩为一。7,对弹性平面问题的应力状态研究通常有两类：平面问题与平面问题。8、岩体赋存环境包括：、和地温三部分。9、在声发射法、空心包体应变法两种地应力测量方法中，是直接测量法，是间接测量法。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打J;对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）10、不能通过三轴压缩强度试验得到莫尔强度包络线。（）11、同一岩石，其饱和岩石的抗压强度与干燥岩石的抗压强度之比大于等于1。（）12、在普通材料试验机上进行岩石单轴抗压强度试验时，一定能得到岩石的全应力-应变曲线。（）13、岩石的比重、容重、孔隙率等物理性质不是岩石的固有属性。（）14、孔隙压力作用、溶蚀一潜蚀作用是岩石中的结合水/束缚水对岩石力学性质的影响而产生的作用。（）15、岩石的全应力-应变曲线揭示：岩石一旦破裂就完全丧失承载能力。（）16、岩石力学对应力正负号的规定是：压应力为负，拉应力为正。（）17、对于很长的柱形体，任一横截面xy面在z方向都没有位移即3=0；所受荷载都垂直于z轴且沿z方向没有变化，长柱体两端受到光滑约束，即Tzx =Tzy =。，但。z手°，这种平面问题称为平面应力问题。（）18、重力、惯性力、流体压力和接触力都是体积力。（）19、物体的弹性变形和塑性塑性变形与时间有关：而岩石的流变与时间无关。（）20、描述岩石流变性质的三种基本元件都没有蠕变特性。（）21、描述岩石流变性质的三个基本元件组成并联组合体时，组合体的总应力等于各并联元件的应力，组合体的总应变等于各并联元件的应变之和。（）22、岩体的强度与地应力的大小无关。（）23、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道逆节理的倾向掘进比顺节理倾向掘的不利影响大。（）24、边坡稳定分析的刚体极限平衡条分法分析求解的边坡通常是静定问题。（）四、简答题（每题6分，共24分）25、绘图说明如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆。26、以弹性元件和粘性元件为例，分别说明描述岩石流变性质的基本元件串联与并联组合时,组体的应力、应变与各组成元件的应力、应变之间的关系。27、绘制水压曲线图说明水压致裂法的主要测量步骤。28、边坡稳定分析的极限平衡法中边坡稳定系数（安全系数）是如何定义的？五、分析与计算题（共30分）29、如图所示为圣维南体的力学模型，A°，试推导其本构方程，绘制本构方程曲线，并分析其卸载特征、流变特性。（8分）30、将一个圆柱形材料放在厚壁圆桶内承受轴向压缩，使之无法产生横向应变，（1）试利用泊送比确定水平应力与垂直应力之比，（2）当泊松比为0.2和0.4时，试计算上述的应力比;（3）试确定各向同性弹性岩石的（Ox+Oy+Oz）与体积变化之间的关系。（8分）31、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0.3Mpa,将同样的岩石在0.6Mpa的围压下进行一系列三轴试验，求得主应力的平均值为2.5Mpa。请你在正应力。剪应力t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。（8分）32、有一无粘结力的砂质干土坡，砂土的内摩擦角为25度，要保证此坡的稳定系数不小于1.2,坡角应为多少？（6分）二o 一四年招收硕士研究生入学考试试题（A卷）考试科目代码及科目名称：802岩石力学可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。、名词解释（每题4分，共28分）1 .岩石扩容2 .流变性3 .岩石质量指标RQD氮 mr烝 E E 郛 三 版a 中 因 郭 蛉4 .次生应力5 .最大线应变理论。6 .构造应力7 .结构面线连续性系数二、填空题（每空2分，共44分）1 .岩石的渗透性用来表征，其大小取决于岩石中一的大小、数量、相互贯通情况。2 .岩石内聚力随含水率的增加呈关系降低。3 .岩石的水理性质主要有渗透性、o4 .试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其横截面的断裂破坏，岩石的拉伸破坏试验方法有试验和试验两类。5 .剪切破坏一要克服,二要克服 o6 .岩石的破坏类型主要有：、一、三种类型。7 .岩体压缩变形峰值强度后，岩体开始破坏，应力下降较缓慢，仍有应力，这是岩体效应。8 .岩体压缩试验，在中途卸载有现象和变形。9 .开挖巷道后围岩的应力与开挖巷道前围岩的应力比值称为系数。10 .如果莫尔圆与强度曲线,说明该研究点破坏。11 .岩体的原生结构面是岩体在所形成的结构面，构造结构面是岩体在作用下形成的结构面。12 .地应力是一个具有相对稳定性的应力场，它是时间和空间的函数。三、问答题（共58分）1 .分析在普通材料试验机上测岩石单轴抗压强度时试件发生崩裂的原因。（8分）2 .根据岩石蠕变试验，作出岩石发生蠕变的典型蠕变曲线，并分析应变与时间关系可划分的各阶段特征。（8分）3 .简述地应力分布的一般规律。（8分）4 .边坡的破坏形式有哪些？分别简述在什么条件下发生这些破坏。（8分）5 .开采水平矿床时，采场顶板上部岩层受采动影响后应力发生变化，试分析在单一矩形采场顶板岩层中受采动影响后的应力分区情况及各区的应力分布特点。（8分）6 .表土地压的基本类型有哪些？分别简述各种类型表土地压的主要表现形式。（9分）7 .简述判断巷道围岩稳定性的主要方法及各方法的适用条件。（9分）四、分析与计算题（共20分）1 .圆形巷道开挖后应力重新分布，应力超过屈服极限，巷道周边将出现非弹性位移，试作简图说明巷道周边围岩的分区情况，并简述各区的变形及应力特征。（12分）2 .已知岩石的C=10Mpa ,4）=45°,应用莫尔强度理论求该岩石的单向抗压强度和单向抗拉强度，以及当侧压力为20Mpa时的抗压强度及试件的破坏方向。（8分）二0一三年招收硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目代码及科目名称：802岩石石力学A卷可使用的常用工具：绘图工具、计算器。答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。一、名词解释（每题4分，共16分）1、岩石的容重：岩石单位体积（包括岩石内孔隙体积）的重量。a 中 因 郭 蛉2,岩石的弹性后效：给岩石加载或卸载时，岩石的弹性变形滞后于应力的现象。氮 mr 烝E E 郛 三 版3、岩体裂隙度：岩体中沿取样线方向单位长度上的结构面数量。4、岩石的蠕变：岩石在应力不变情况下，应变随时间增加而增长的现象。二、填空题（每空2分，共20分）5、岩石中的水通常有两种存在方式：结合水/束缚水、重力水/自由水。6、岩石力学对应变正负号的规定是：正应变以伸长为负，压缩为亚。7,对弹性平面问题的应力状态研究通常有两类：平面应力问题与平面应变问题。8、岩体赋存环境包括：地应力、地下水和地温三部分。9,在声发射法、空心包体应变法两种地应力测量方法中，声发射法是直接测量法,空心包体应变法是间接测量法。三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打对于错误的命题在答题纸上的题号旁打X,并在X后写出改正后的正确命题，每题4分，共60分）10、丕能通过三轴压缩强度试验得到莫尔强度包络线。（X改为可以）11、同一岩石，其饱和岩石的抗压强度与干燥岩石的抗压强度之比大王等于1.（X改为“小于“）12、在普通材料试验机上进行岩石单轴抗压强度试验时，一定能得到岩石的全应力-应变曲线。（义改为“一般得不到”）13、岩石的比重、容重、孔隙率等物理性质丕是岩石的固有属性。（X改为“是”）14、孔隙压力作用、溶蚀一潜蚀作用是岩石中的结合水/束缚水对岩石力学性质的影响而产生的作用。（X改为重力水/自由）15、岩石的全应力-应变曲线揭示：岩石一旦破裂就完全丧失承载能力。（X改为“破裂后，仍具有一定的承载能力”）16、岩石力学对应力正负号的规定是：压应力为负，拉应力为亚。（X “歪”与“负”对换）17、对于很长的柱形体，任一横截面xy面在z方向都没有位移即3=0；所受荷载都垂直于 z轴且沿z方向没有变化，长柱体两端受到光滑约束，即Tzx =Tzy =。，但。z于0，这种平面问题称为平面应力问题。（X改为“应变”）18、重力、惯性力、流体压力和接触力都是体积力。（义重力、惯性力为体积力，流体压力和接触力是表面力）19、物体的弹性变形和塑性塑性变形与时间直去；而岩石的流变与时间无关。（X “有关”与“无关”对换）20、描述岩石流变性质的三种基本元件都没有蠕变特性。（又改为"都没有弹性后效、松驰特性”）21、描述岩石流变性质的三个基本元件组成北联组合体时，组合体的总应力等于各注联元件的应力，组合体的总应变等于各正联元件的应变之和。（X改“并”为“串”，或者改为“描述岩石流变性质的三个基本元件组成并联组合体时，组合体的总应力等于各并联元件的应力之和，组合体的总应变等于各并联元件的应变J）22、岩体的强度与地应力的大小无关。（义地应力对岩体形成的围压越大，其承载能力越大，岩体的强度就越大）23、若岩体的节理走向与岩体中设计的隧道轴线方向垂直时，隧道逆节理的倾向掘进比顺节理倾向掘的不利影响大。（J）24、边坡稳定分析的刚体极限平衡条分法分析求解的边坡通常是靛定问题。（又改为超静定”）四、简答题（每题6分，共24分）25、绘图说明如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆。答：如图所示，左半部分OEC代表达到峰值强度时，积累在岩石试件中的应变能，右边 CED代表试件从破坏到破坏整个过程所消耗的能量。如果A>B,可能产生岩爆，如果A<B,则不会产生岩爆。26、以弹性元件和粘性元件为例，分别说明描述岩石流变性质的基本元件串联与并联组合时,组体的应力、应变与各组成元件的应力、应变之间的关系。答：串连即两个或多个元件首尾依次相联的模型，如图所示并联即两个或多个元件首与首、尾与尾相联的模型。并联性质27、绘制水压曲线图说明水压致裂法的主要测量步骤。 答：水压力曲线图如图所示：'a=<r1+a2+-主要测量步骤：(a)打钻孔到准备测量应力的部位；并将钻孔中待加压段用封隔器密封起来；(b)向隔离段注入高压水，记录孔裂开时的压力值P”继续加压，直到裂隙扩张到孔径的3倍，关闭高压水系统，保持水压恒定，此时的应力为关闭应力，记为R ,最后卸压，使裂隙闭合，此时孔内压力为P。(c)重新向密闭段注入高压水，使裂隙重新打开，记录裂隙重新打开时的压力P,和随后的恒定关闭压力Pso(d)将封隔器卸压，从孔中取出，(e)记录孔内的水压致裂裂隙，天然节理、裂隙的位置、方向和大小。28、边坡稳定分析的极限平衡法中边坡稳定系数(安全系数)是如何定义的？答：为沿着最危险破坏面作用的最大抗滑力(或力矩)与下滑力(或力矩)的比值。F=抗滑力/下滑力五、分析与计算题(共30分)WW29、如图所示为圣维南体的力学模型，*°，试推导其本构方程，绘制本构方程曲线，并分析其卸载特征、流变特性。(8分)答：本构方程推导：因为串联，7= CT,= CF2,£=£x+£2时，对于H,8X =a/K加载y对于c,时，对于C,务>8(T < CT ,£=<j/K.J '即为圣维南体的本构议程。=0,£->00本构关系曲线为：卸载时，<T =0,弹性变形完全恢复，塑性变形停止但不恢复。圣维南体代表理想弹塑性体，无蠕变，无松弛，无弹性后效。30、将一个圆柱形材料放在厚壁圆桶内承受轴向压缩，使之无法产生横向应变，(1)试利用泊送比确定水平应力与垂直应力之比，(2)当泊松比为0.2和0.4时，试计算上述的应力比;(3)试确定各向同性弹性岩石的(。*+。丫+。2)与体积变化之间的关系。(8分)解：(1)设垂直应力为两个水平应力为和by ,对应的垂直应变与水平应变分别为和£x、EyO由于无法产生横向应变，即£