岩体力学课后习题答案.docx

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1、一章：I,表达岩体力学的定义.岩体力学主要是探讨岩体和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其四周物理环境（力场、湿度场,地下水等）发生改变后，做出响应的一门力学分支.2 .何谓岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？（1）岩石:由矿物或岩屑在地质作用卜按肯定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：肯定工程范闱内的自然地防体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的构造面的综合体“3 .何谓岩体构造？岩体构造的两大要素是什么？（1）岩体构造是指构造面的发育程度及其组合关系：或者是指构造体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）构造体和构造面。4 .岩体构造的六大类型？块状、镶嵌、层

2、状、碎裂、层状碎裂、松散构造。5 .岩体有哪些特征？6 .（1）不连续：受构造面限制，岩块可看作连续。（2）外向异性：构造而有肯定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（3）不匀称性：岩体中的构造面方向、分布、密度及被构造面切割成的岩块的大小、形态和镶嵌状况等在各部位不同，各部位的力学性质不同。（4）赋存地质因子特性（水、气、热、初应力）都会对岩体有肯定作用。二章：1 .岩石物理力学性质有哪些？岩勺的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化实力指标，完整岩石的单轴抗压强度，抗拉强度，剪切强度，三向双缩强度和各种受力状态相对应的变形特性。2 .影响岩石强度特性的主要因素有哪些？对单轴抗压强度的影响因素有

3、承压板、岩石试件尺寸及形态（形态、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水加、温度）。对三相压缩强度的影响因素：他向压力、试件尺寸与加载速率、加战路径、空隙压力。3 .什么是岩石的应力应变全过程曲线？所谓应力应变全过程曲线是指在刚性试验机上进展试验所获得的包括岩石到达峰值应力之后的应力应变曲线。4 .简述岩石刚性试验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达峰点强度（择放应变能）导致试件崩溃.AA0201面积一峰点后，岩块产生微小位移所需的能。ACo201面积一峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。AB0201一一峰点后，一般机秣放的能量（贮存的能量）。当试验机的刚度大于岩丁的刚度，才

4、有可能记录下岩石峰值应力后的应力应变曲线。5 .莫尔强度理论，格尔菲斯强度理论和E.hoek和E.T.brown提出的经验理论的优缺点？莫尔强度理论优点是运用便利，物理意义明晰：缺点是1不能从岩石破坏机理上说明其破坏特征2忽视了中间主应力对岩石强度的影响：格尔菲斯强度理论优点是明确说明白脆性材料裂开的缘由、裂开所需能盘及裂开扩展方向：缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的原因。Ehoek和E.T.brown提出的经验理论与莫尔强度理论很相像其优点是能帔用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显困难。6 .典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？典型的岩石端变曲线分三个阶段第【阶段：称为初始蛾变段或者叫瞬

5、态蠕变阶段。在此阶段的应变一时间曲线向卜弯曲；应变与时间大致呈对数关系，即CIOgto第I1.阶段：称为等速蟠变段或稳定蟠变段。在此阶段内变形缓慢，应变与时间近丁线性关系,第HI阶段：称为加速蠕变段非稳态蠕变阶段.，此阶段内必加速喊变，将导致岩石的快速破坏。7 .有哪三种根本力学介质模型？1弹性介历模型2型性介侦模型(志向塑E性模型、仃微化理性介侦模型)3拈性介质模型8 .根本介质模型的串联和并联的力学特征有何不同？串联E和h,每个元素的力相等：总应变一分应变之和。根本模量，两元件并联，使它所表现的变形特征与马克斯维尔模型有所不同。依据两个根本力学模型并联的力学特征，当外力作用丁模型的两湍时，

6、两个模型产生的应变相等，而其应力为弹黄所受的应力与枯壶所受的应力之和。9 .岩体在单轴和三轴压缩应力作用卜.，其破坏特征有何异同？单轴破坏形态有两类：圆锥形破坏，缘由：压板两端存在摩擦力，箍作用(乂称端部效应)，在工程中也会出现：柱状劈裂破坏，张拉破坏(岩石的抗拉强度远小于抗压强度)是岩石单向压缩破坏的其实反映(消退了端部效应)，消退试件端部约束的方法，润滑试件端部(如垫云母片：涂黄油在端部)，加长试件。三轴压缩应力：低用压，用压作用不明显，接近单轴压缩破坏形式：中用压，斜面剪切破坏：高围压，塑性流淌破坏.10、个5o”x5c，nx1.0aa”-，求：该岩石的自然密度、干密度、颗粒密度、岩石自

7、然空隙率。解：自然密度夕=坦=竺=2.1gcmyV55IO干密度*=-=2.6g/cvV5510颗粒密度A=TT=善云=303g/而自然孔隙率壬=I场+盖川412、岩石单元体A-E的应力状态如下图，并岩石的c=4WP4,w=35。，试求：(1)各单元的主应力的大小、方向，并作出莫尔应力图.(2)推断在此应力卜.，岩石堆元体按莫尔-库伦理论是否会破坏？解：(1)A单元：.5%+巴士1.b,-b0+5.00-5.0x,5.0wn主应力大小:“=+ry=-4(-)+0=MPa方向：与6的夹角Ian2=”=(),O=(F-.0-5.()莫尔应力图：网心：M1.M=N竺=2.522半径：1.ZZ1.=2

8、2=2.522B单元:.,+.,-1.0+010-0二4.0主应力大小：=一JJ(-+%2=VJ(V)2+4.02=MPa方向：与区的夹角Ian2=-=型=8,=45。6f莫尔应力图：圆心：M1.M=处32=o22半径：1.z=-(TO)22C中元：主应力大小:宁)、%2=段&j+2。O方向：与q的夹角tan2=-=立竺=0.81.-,5.0-0莫尔应力图：圆心：g*=NZ二22=2.522半径：=5.7-(-0.7)=3222D单元：主应力大小:5,62方向：与区的夹角tan2。=-=-=0./9=01.-6.0-6.0莫尔应力图：圆心：V*=竺士竺=6.022半径：MZM=心2=0E单元：

9、主应力大小:11.+%一2方向：与q的夹角Ian20=/=上网-=0.67,-,10.0-1.0H，1.-IRn11,.+,10.91+0.09,莫尔应力图：圆心：-=5.522半径：=10.91-0.09=54,22士柠/)*=3罗J(10.0-1.0、,10.91尸+3.0=MPa0.09(2)A单元:G=GtaIf(45。+当+2ctan(450+当=24ta(450+)=15.37.W,w5.0/222不破坏：B单元：3S。35。1.=-4.0XIan:(450+-)+24tan(450+)=0.6TMPa5.1MPa不破坏：D单元：3S。45。1.=6.0Xtan2(450+.)+2

10、x4tan(45o+号)=37.5TMPa6.0MPa不破坏：E单元：3S3S。1.=0.(Wtan2(45o+-)+24tan(450+-)=I5.7(WP10.91Prt不破坏:2213、对某种砂岩做一组三轴压缩忒验得到的如表所示峰值应力。试求：(1)该砂岩峰值强度的莫尔包络线：(2)求该岩石的伊值：=Z%y=)-axxiyi=1.09.6+2.028.0+9.548.7+15.074.0=1638.25-1.0+2.0+9.5+15.0X=6.8754-9.6+28.0+48.7+74.0Sy=40.075/4ZXj=+2.02+9.5:+15.O2=320.25疝y=4x(!：驻河+9

11、汨招2=89064Zx/-G1638.25-46.87540.075.v12-M(X)2320.25-189.064.087b=y-ax=40.075-4.0876.875=11.98单轴抗压强度侑q=11.98强度线的斜率4=4.087依据格里菲斯理论,预料岩石抗拉强度为多少？序号1234Cr3(MPa)1.(MPa)解：（D莫尔包结线J:由公式2rcosI-Sine1+sinI-sin夕可得=Si1.Iq=ZZ!=Og+i4.087+1,(1-sin)_11.98Xa-0.607)2co$21.-O.6O72=2.965-7(3)令bj=O,由Sin三=三=0.607CCOt2.961.3

12、09+q可得=”.97AdPa又(，-也=j=3,1=0.908%5+614、称某一岩石试件进展单轴压缩试验，其压应力到达28.OMPa时发生破坏.破坏面与水平面的夹角为60,设其抗剪强度为直线型。试计算：该岩石的C,0值:(2)破坏面上的正应力和剪应力；(3)在正应力为零的面上的抗剪强度；(4)在与最大主应力作用面成30的面上的抗剪强度。=2COSg=28.O7Pa伊=30解：由题意”疝8n28.0(1.-sin30o)。八。C=o.0o=45+*=6O02Xcos3002(2)由胭意1.=28.0MPa,6=0正应力=1.(+1)+-(1+j)cos2a=-28.0-28.00.5=IXiMPa2222剪应力r=；(5-G)sin2a=gX28.0X0.886=12.12MPa(3)由题意=0时，由r=c+btan0=8.()8A1.Pa(4)=g(1+sin35.,=3.69乂.有.I-SineI-sin3502ccon21.0XCoS35_04=3.841.-sin1-sin35,rbt-t