2014年岩体力学期末考试试卷

中南大学考试试卷

2013 -- 2014学年上学期期末考试试题时间110分钟

岩体力学课程48学时3学分考试形式：闭卷

专业年级：城地、采岩2012总分100分，占总评成绩%

一、名词解释（每小题3分，18分）

1、扩容；

2、应变软化；

3、流变；

4、原岩应力；

5、围岩；

6、长期强度。

二、作图与说明（每小题5分，共15分）

1、分别划出粘性元件和塑性元件的应力与应变的关系示意图，在图上标注相关的特征值或表达式，并据此分别说明加载初始时的变形特征和卸载后的变形。（5分）

2、已知圆形洞室位于具有水平应力为q和垂直应力为p的原岩应力的均质各向同性岩层中，q/ p > 1，如圆形洞室的开挖引起洞室围岩破坏，试绘制洞室围岩可能出现的破坏面的示意图，并指出其破坏机理。（5分）

3、分别绘出颗粒坚硬的多孔砂岩和颗粒较坚硬且较致密的片麻岩的应力应变曲线，并在图上标明其变形阶段的名称。（5分）

三、判别题（正确的打√，错误的打×，共10分）

1、图1（a）和图1（b）分别表示受一组节理切割的两种岩体中岩石的强度曲线和切割岩体的节理的强度曲线；假设这两种岩体分别受图中应力圆所示的应力作用，节理面法线与最大主应力夹角为α（如过圆心01的半径线所示）。试判别图中表示的分析结果是否正确。（共4分，每项2分）

a.岩体发生沿节理剪切破坏()b.岩体发生穿切节理的剪切破坏()

图1

2、设计一条水平隧道（巷道）断面如图2所示，其长轴与原岩应力分量q平行，短轴与原岩应力分量p平行。已知p/q> 1。这样的隧道（巷道）断面布置不利于围岩的稳定性。（2分）（）

图2

3、无论纵波还是横波都可以在三相介质即气体、液体和固体中传播。（2分）（）

4、岩体中的原岩应力总是随岩体埋深增大而增大，并且最终会趋向处于静水应力状态。（2分）()

四、简答题（20分）

1、指出莫尔库仑准则与莫尔理论间的相同点和不同点。它们与格里菲斯理论的本质区别是什么？（4分）

2、峰值应力前和峰值应力后进行岩石循环加卸载试验，试指出二者应力应变特征的主要区别。（4分）

3、围压对岩石的变形特征和破坏形式有什么影响？（4分）

4、Hoek-Brown岩体强度准则：

中的参数σc、m、s、a是怎么确定的？（4分）

5、岩体边坡稳定性块体极限平衡分析法的基本假设是什么？（4分）

三、分析题/论述题（共15分）

1、从试验系统与岩石试样之间的能量转移的观点，分析岩石试验过程中试验机刚度对岩石变形试验结果的影响。（7分）

2、在软弱破碎的岩层中开挖洞室，洞室围岩稳定性差。请提出并论证合理的支护和施工方案以确保洞室围岩的稳定性和工程的经济性。（8分）

四、计算题（22分）

1、从工程现场取回岩样进行加工，得到三块直径为50m的试样，其中一块试样完整，另外两块试样都有一个几乎贯通的节理，节理面与试样轴向之间的夹角分别为400和450，两个试样上节理面平直，其节理条件看上去基本一样。在完整试样的单轴压缩试验中，当轴向压力达到157kN时试样破坏，并测得破裂坏面与轴压方向夹角为300；在含节理面与试样轴线夹角为400和350的试样的单轴压缩试验中，试样都沿着节理面滑动而破坏，测得其破坏时的轴向压力分别为40kN和30kN。试采用试验结果初步估算岩石的单轴压强度、抗剪指标c和φ，以及节理的抗剪指标φj和cj。（10分）

2、在地下1200m深处开挖一个直径5 m圆形水平洞室，其上覆岩层共4层，从上到下层厚度分别为240m，500m，460m，其对应的重度分别为25 kN/m3，27kN/m3，28 kN/m3，洞室所在岩层岩石的泊松比为0.3，内摩擦角为300，粘结力为18 MPa。在自重应力场中计算和分析该洞室围岩的稳定性，如围岩发生拉伸破坏，指出拉伸区位置；如围岩发生剪切破坏，指出剪切体的位置，并计算破坏起始角和最大剪切体长度，并用图形意示表示。（12分）

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