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高等岩石力学复习题2013


高等岩石力学复习题
1、CSIR 分类法考虑岩体的哪些因素?其特点是什么?
CSIR 分类指标值 RMR 由岩体强度、RQD 值、节理间距、节理条件及地下水 5 种指标 组成。 其特点:分类时,按各种指标的数值查“分类参数及评分值”,表的标准评分,求和得总 分RMR值, 然后按表“按节理方向修正评分值”和表“节理走向和倾角对隧道开挖影响”的规 定对总分的作适当

的修正,最后用“修正的总分对照表”按“总评分值确定岩体的级别及岩体 质量评价”求得所研究岩体的类别及相应的无支护地下工程的自问时间和岩体的强度指标 (C,Φ)值。CSIR 分类原为解决坚硬节理岩体中浅埋隧道工程而发展起来。从现场应用 而看,使用较简单,大多数场合岩体的评分值(RMR)都有用,但在处理那些造成挤压, 膨胀和涌水的极其软弱的岩体问题时,此分类方法难以使用。

2、在单一结构面岩体的三轴试验中,结构面与σ 1 的夹角为β ,试绘制岩体抗 压强度(围压的σ 3 恒定)与β 的关系曲线,并给予简单的解释。

3、简述水在岩石中的赋存形式和影响作用。
①、水在岩石中通常以两种方式赋存,一种结合水,一种为重力水; ②、水对岩石的影响作用:连结作用、润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜 蚀作用。前三种作用是结合水产生的,后两种是重力水产生的。

4、绘出线弹性材料和完全弹性材料应力-应变曲线图。

5、试述地应力分布的一般基本规律
(1) 地应力是一个具有相对稳定的应力场,它是时间和空间的函数。 (2) 实测垂直应力基本等于上覆岩层的重力。 (3)水平应力普遍大于垂直应力。 (4)平均水平应力与垂直应力的比值随深度的增加而减小,但不同区变化速度不同。 (5)最大水平主应力和最小水平主应力也随深度成线性增长关系。

(6)最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大,显示出很强的方向性。 (7)地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力 学性质、温度、地下水等因素的影响,特别是地形和断层的影响。

6、试绘图阐述非充填粗糙结构面和平坦结构面的剪切变形特点。
答:在一定的法向应力作用下,结构面在剪切作用下产生切向变形,通常有两种基本形 式,如下图:a)对非充填粗糙结构面,随剪切变形发生,剪切应力相对上升较快,当达到 剪切应力峰值后,结构面抗剪能力出现较大的下降,并产生不规则的峰后变形或滞滑现象; b)对于平坦(或有充填物)的结构面,初始阶段的剪切变形曲线呈 T 凹形,随着剪切变形的 持续发展,剪切应力逐渐升高但没有明显的峰值出现,最终达到恒定值,有时也出现剪切硬 化。

7、试简述岩石点荷载试验的优点。
答:点荷载强度指标试验是一种最简单的岩石强度试验。其优点是: (1)小型点荷载试验装置是便携式的,可带到岩土工程现场去做试验。 (2)对试件的要求不严格,不需要像抗压试验那样精心准备试件。

8、试述水压致裂法测量原岩应力的基本步骤。
答:测量步骤为: (1)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,钻孔直 径与所选用封隔器直径相一致。 (2)一般情况下,利用钻杆做为液压通道。先给封隔器加压,然后关闭封隔器进口, 经过转换开关,将管路接通至给孔密封段加压。也可采用双回路,在整个过程中,同时记录 压力一时间曲线图和流量一时间曲线图。 (3) 重新向密封段注射高压水,使裂隙重新打开并记录 F 重开始的压力 Pr 和随后的恒 定压力 Ps,这种泄压-重新加压过程重复2—3次,以提高测试数据的精确性。 (4)将封隔器完全卸压后连同加压管等全部设备从钻孔中取出。 (5)测量水压致裂裂隙和钻孔试验段天然节理、裂隙的位置、方向和大小,测量可以 采用井下摄影机、井下电视、井下光学望远镜或印模器。

9、在三轴压缩试验条件下,岩石的力学性质会发生哪些变化?

10、在岩石地下工程的设计、 施工和维护过程中如何合理利用和充分发挥岩

体的强度。

11、 设岩石服从莫尔—库仑直线型强度准则,岩石试件做单轴抗压试验时测 得其强度为σ c=40MPa,破坏面与最大主应力σ 1 的夹角 θ =60°,若用该岩石 试件做三轴压缩试验,当施加围压σ 3=3MPa 时,试计算: (1)、轴压σ 1 施加到多少时岩石试件破坏? (2)、破坏面上的正应力σ 和剪应力τ 。 ? ? 答:(1)破坏面与最大主应力 σ1的夹角为: ? ? 45 ? 2
? 由此可得内摩擦角 Φ 为: ? ? 2? ? 90 ? 2 ? 60 - 90 ? 30
? ? ? ?

当 ? 3 ? 3MPa 时 ? 1 ? 40 ?

1 ? sin 30? ? 49MPa 1 ? sin 30?

(2)破坏面上的正应力 ? 和剪应力 ? ? ? ? 3 ?1 ? ? 3 ?? 1 ? cos 2? =14.5MPa 2 2 ? ??3 ?? 1 sin 2? ? 19.9MPa 2
12、 鞍钢眼前山露天铁矿南帮边坡岩体由混合岩组成, 岩石服从莫尔—库仑直线型强度 准则,单轴抗压强度σ c=80MPa,内摩擦角Φ =30°,若取样做三轴压缩试验,当施加围压 σ 2=σ 3=5MPa,试计算: (1)、轴压σ 1 施加到多少时岩石试件破坏

(2)、破坏面与最大主应力σ 1 的夹角 (3)、破坏面上的正应力σ 和剪应力τ

13、 试述影响岩石边坡稳定性的主要因素,并对如何做好露天矿山边坡的维护和 管理工作谈一谈您的看法。
答:1、影响岩石边坡稳定性的主要因素: (1)、边坡外形:斜坡的高度、坡度、形状等要素可使斜坡内力状态变化而导致斜坡处于 稳定或失稳状态。 (2)、岩石性质:组成边坡的岩石强度高,边坡稳定性好;岩石强度低则稳定性差。易亲 水软化的土层、软岩及断层破碎带组成的边坡体,容易产生滑坡。 (3)、岩体构造:斜坡内的一些层面、节理、断层、片理等软弱面与斜坡坡面倾向近于一 致时,则斜坡的岩体容易失稳成为滑坡。 (4)、水的影响:地下水在斜坡内的静水压力、动水压力及软化岩土体作用,使斜坡稳定 性降低,是影响斜坡稳定性的重要因素。 (5)、爆破与地震:爆破与地震可使岩体进一步破碎,破坏岩土体结构,强度降低。地震 产生惯性力增加滑体下滑力,促进滑坡的发生。 2、做好露天矿山边坡的维护管理工作: (1)、露天矿山开采方案设计时,切实做好边坡稳定性的研究工作,确定合理的边坡角、 边坡形状等边坡构成参数, 并在生产过程中根据岩体揭露情况对矿山设计进行局部的优化调 整; (2)、矿山开采过程中,加强岩性、岩体结构及地应力等内因条件的调查与研究工作,合 理预测危险区域,做好防范工作; (3)、做好防排水工作,修筑截水、排水、疏水等工程,降低水对边坡稳定性的影响; (4)、露天矿生产爆破时采取微差起爆技术,降低最大段药量,减少爆破震动;最终境界 靠帮时采取预裂、光面爆破技术,避免岩石的进一步损伤; (5)、对不稳定区段及时采取合理的加固措施,如挡墙、抗滑桩、锚索、挂网喷浆等。


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