岩体力学习题集_答案
岩体力学习题集
二、填空题
1．表征岩石抗剪性能的基本指数是（）和（）。
2．如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是（）和（）。
3．岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（），变形增量逐次（）。
4．所谓洞室围岩一般是指洞室周围（）倍半径范围内的岩体。
5．边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（）、（）和（）三种类型。
6．垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（），弹性模量（）；顺层面加压时的抗压强度（），弹性模量（）。
7．莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（）应力和（）应力有关，而与（）应力无关。
8．岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（）的；而破坏面又总是与中间主应力（）。
9．不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（），最小主应力作用方向与边坡面（）。
10．主要的岩体工程分类有（）、（）、（）、（）等。
11．水对边坡岩体的影响表现在（）、（）和（）。
12．天然应力场的主要成分有（）、（）和（）。
13．地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（）和（）。
14．结构面在法向应力作用下，产生（）变形，其变形性质用指标（）表征。15．岩石抗拉强度的试验室方法有（）和（）。
16．地质结构面按力学条件可分为（）和（）。
17．岩体结构类型可分为（）、（）、）、（）和（）。
18．岩体的强度处在（）强度与（）强度之间。
19．结构面的线连续性系数是在（）至（）变化的。
20．水对岩石力学性质的影响表现在（）、（）和（）。
21．格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（）。
22．八面体强度理论认为材料破坏的原因是（）。
23．有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（）。如果服从库仑－纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（）。
24．软弱夹层的基本特点有（）、（）、）、（）和（）。
25．岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（），最小主应力方向为（）。
26．原生结构面据其成因中划分为（）、（）、（）。
27．表征岩块变形特性的指标有（）和（）。
28．根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（）。
29．据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（）和（）。
30．岩体中的结构面据其地质成因分为（）、（）和（）。
31．岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（）。
32．岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（），最小主应力方向为（）。33．均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（）。
34．洞室围岩压力的基本类型有（）、（）、（）和（）。
35．边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（），最小主应力作用方向与边坡面（）。
36．岩体是由（）和（）两个最基本的要素组成的。
37．根据边坡岩体面形态、数目、组合特征把岩体边坡的破坏类型划分为（）、（）、（）和（）。
38.大部分岩体属于（）。
（A）均质连续材料（B）非均质材料
（C）非连续材料（D）非均质、非连接、各向异性材料
39岩石的弹性模量一般指（）。
（A）弹性变形曲线的斜率（B）割线模量
（C）切线模量（D）割线模量、切线模量及平均模量中的任一种
40由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（）。
（A ）脆性材料 （B ）延性材料
（C ）坚硬材料 （D ）脆性材料，但围压较大时，会呈现延性特征
41岩石的抗压强度随着围岩的增大（ ）。
（A ）而增大 （B ）而减小 （C ）保持不变 （D ）会发生突变
42劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的（ ）。
（A ）抗压强度 （B ）抗拉强度 （C ）单轴抗拉强度 （D ）剪切强度
43格里菲斯准则认为岩石的破坏是由于（ ）。
（A ）拉应力引起的拉裂破坏 （B ）压应力引起的剪切破坏
（C ）压应力引起的拉裂破坏 （D ）剪应力引起的剪切破坏
44岩石的吸水率是指（ ）。
（A ）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比
（B ）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比
（C ）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比
（D ）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比
45已知某岩石饱水状态与干燥状态的单轴抗压强度比为0.78，则该岩石（ ）。
（A ）软化性强，工程地质性质不良 （B ）软化性强，工程地质性质较好
（C ）软化性弱，工程地质性质较好 （D ）软化性弱，工程地质性质不良
46在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（ ）。
（A ）增大 （B ）减小 （C ）不变 （D ）无法判断
47按照库仑—莫尔强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为（ ）。
（A ）45° （B ）245?+? （C ）2
45?-? （D ）60° 48按照格理菲斯强度理论，脆性岩体破坏主要原因是（ ）。
（A ）受拉破坏 （B ）受压破坏 （C ）弯曲破坏 （D ）剪切破坏
49在缺乏试验资料时，一般取岩石抗拉强度为抗压强度的（ ）
（A ）1/2~1/5 （B ）1/10~1/12 （C ）2~5倍 （D ）10~50倍
50岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（ ）。
（A ）岩体中含有大量的不连续面 （B ）岩体中含有水
（C ）岩体为非均质材料 （D ）岩石的弹性模量比岩体的大
51影响岩体质量的主要因素为（ ）。
（A ）岩石类型、埋深 （B ）岩石类型、含水量、温度
（C ）岩体的完整性和岩石的强度 （D ）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深
52沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（ ）
（A ）原生结构面（B ）构造结构面（C ）次生结构面
53岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于（ ）
（A ）结构面的性质 （B ）结构体型式
（C ）岩石建造的组合 （D ）三者都应考虑
54初始地应力主要包括（ ）。
（A ）自重应力 （B ）构造应力
（C ）自重应力和构造应力 （D ）残余应力
三、辨别正误
1．石英砂岩的强度随石英颗粒的含量增加而增大。（）
2．相邻两条结构面的垂直距离就是结构面的密度。（）
3．一般情况下，岩体的强度可以用岩块的强度来代替。（）
4．从岩体本身性质来分析，可以用连续介质理论来解决岩体力学问题。（）
5．岩石的泊松比是指单向压缩条件下，侧向应变与侧向应力之比。（）
6．结构面的密度不随方向而变化。（）
7．边坡岩体坡面一点的最大主应力是垂直于坡面，而最小主应力则平等于坡面，且都不为零。（）
8．单位体积内岩石的质量定义为岩石的颗粒密度。（）
9．天然铅直应力是随深度增加而增大的。（）
10．一般情况下，岩块的三轴压缩强度比抗压强度大。（）
11．岩块在单轴受压条件下，能承受的最大主应力叫岩块的强度。（）
12．在普通试验机上测出的应力－应变关系，就是岩石的应力－应变全过程曲线。（）13．岩块的弹性模量可以用作用于它上面的应力与位移之比来表示。（）
14．坡度影响边坡应力轨迹形式。（）
15．岩体作为力学介质研究时，其与钢、混凝土等人工力学介质的根本区别在于岩体中有天然应力、多裂隙交切及是三相介质。（）
16．岩体中地下水的水压力效应，使岩体中结构面抗剪强度增大。（）
17．可能滑动面上可供利用力与抗滑力之比值定义为稳定性系数。（）
18．研究的岩体实际上是已经受过破裂和变形的地质体。（）
19．天然中铅直应力一般随深度增加而增大。（）
20．在普通试验机上测出的应力与应变的关系，就是岩石应力－应变全过程曲线。（）21．饱水岩样的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（）
22．岩体的强度就是岩块的强度。（）
23．从岩体本身性质分析，可用连续介质力学理论解决岩体力学问题。（）
24．在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最大能力叫做剪切强度。（）
25．一般情况下岩块的抗压强度随加荷速度的增大而增大。（）
26．三向受压条件下，岩石破坏前的应变比单向受压要大。（）
27．饱水岩体的单轴抗压强度与干抗压强度之比定义为岩石的软化系数。（）
28．在荷载作用下，结构面抵抗破坏的最在能力叫剪切强度。（）
29．一般来说，岩块的单轴抗压强度随加荷速度的增在而减小。（）
30．地下洞室洞壁支护的目的是不让洞壁围岩向洞内产生位移。（）
四、问答题
1、对岩石进行单轴抗压试验，如果发生剪切破坏，破坏面是否一定是试样中的最大剪应力面？为什么？如果发生拉断破坏，此时的抗压强度是否即为抗拉强度？为什么？
2、什么叫岩石？什么叫岩体？两者主要区别在哪里？又有何关系？
3、什么是岩体的弹性模量？什么是岩体的变形模量？试用图加以说明。
4、岩体的静力弹性模量与动力弹性模量哪个大？为什么？
6、岩石的动力强度与静力强度那个大？为什么？
7、岩体中应力波波形通常以哪些参数来标记？试用图说明。
8、应力波对物体的效应，与刚体动力学与弹性理论有什么区别？为什么声波法或地震法可以用来测定岩体的某些动力学参数？确定哪些参数？
9、巷道道护形式的选择与地压活动类型有无关系？试举例说明之。
10、岩石在单轴压缩下的应力－应变曲线有哪几种类型？并用图加以说明。
11、岩石与岩体的主要区别在哪里？以及其强度之间的关系是怎样的？
12、试分别从地质和工程两个方面，简要叙述影响围岩压力的一些主要因素是什么？
13、试用莫尔应力圆画出：（1）单向拉伸；（2）单向压缩；（3）纯剪切；（4）双向压缩；（5）双向拉伸。
14、常用的岩石强度指标有哪几种？
15、试述岩石力学的研究对象，研究范围和研究动态。
16、采用应力解除法如何测定岩体中的应力？并用示意图表示。
17、用图来表示岩体变形与时间的关系曲线，并指出几个不同的阶段。
18、格里菲斯强度理论的基本要点是什么？并写出该强度理论的破坏准则。
19、在岩体中传播的弹性波有哪两大类型？其特征是什么？并写出半无限均质体波速与其弹性常数（弹性模量、泊松比）的关系式。
20、加载速率对岩石动力强度的影响怎样？并举例说明之。
21、岩石在单轴压缩下典型的应力——应变曲线有哪几种类型，并用图线加以说明。
22、什么是变形模量？页岩和石灰岩的变形模量大致多少？
23、什么叫滑坡？组成滑坡的要素有哪些？什么叫崩塌？它与滑坡有什么区别？
24、影响边坡稳定有哪些主要因素？试举例说明。
25、用应力解除法来测量岩体的原岩应力，其工序有哪些？用图示加以说明。
26、什么叫真三轴试验机？什么叫假三轴试验机？
27、什么叫岩块的变性模量？以“S”型应力－应变曲线为例表示出岩块的几种变性模量（图加简要文字说明）。
28、塑性状态下圆形巷道围岩应力分布如何？
29、试简单叙述岩体力学的发展历史？你对岩体力学的发展远景如何看法？
30、均质连续、各向同性的弹性岩体中开挖水平圆形洞室时，围岩中的重分布应力有何特点。
31、边坡岩体最容易从哪些部位首先破坏？为什么？
32、试述边坡稳定性研究的基本原则和方法。
33、什么叫蠕变？用图表示蠕变的应力（σ）与时间（t）关系曲线。
34、岩块的抗压强度与抗拉强度哪个大？为什么？
35、如何获得岩体结构面的强度指标？请用解析法或图解法说明。
五、计算题
＝10MPa，τxy＝0，θ＝30°。
1、已知σx＝50MPa，
σy
及剪应力τn。
（1）求与X轴夹角40°的EF斜面上的法向应力σ
n
（2）作出相应的莫尔应力圆，并写出莫尔应力圆的方程。
2、将一个岩石试件置于压力机上施加压力，直到1MPa时发生破坏。已知破坏面与最大主应力所在的平面成60°，并假定抗剪强度随正应力呈线性变化。试求：
（1）在正应力为零的那个面上的抗剪强度等于多少？
（2）破坏面上的正应力和剪应力。
3、拟在地表以下1500m处开挖一水平圆形洞室，已知岩体的单轴抗压强度σ
=100MPa，
c
岩体天然密度ρ=2.75g/cm3，岩体中天然应力比值系数λ=1，试评价该地下洞室开挖后的
稳定性。
4、设已知某地块处于简单的压缩情况，及在走向NW45°的截面上的正应力＝－120MPa，剪应力τn＝40MPa，求最大压应力的大小及其方向。
5、在某矿发现石灰岩中两组铅直的剪切面，其走向分别为NE10°和NE65°，试求最大主应力的方向。
6、某岩石的室内剪切试验成果如下，当正应力分别为6MPa和10MPa时，剪切强度分别为19.2MPa和22MPa，假设该岩石强度服从莫尔斜直线理论，试求：
(1)该岩石的剪切强度参数；
(2)当侧限压力σ
3
=10MPa时该岩石的三轴压缩强度。
7、在地表以下200m深度处的岩体中开挖一洞径2R
=2m的水平圆形遂洞，假定岩体的天然应力为静水压力状态，岩体的天然密度ρ=2.7g/cm3，试求：
(1)洞壁、2倍洞半径、2倍洞半径处的重分布应力；
(2)根据以上计算结果说明围岩中重分布应力的分布特征；
(3) 若围岩的抗剪强度C
m =0.4，υ
m
=30°，试评价该洞室的稳定性；
(4)洞室若不稳定，试求其塑性变形区的最大半径（R
1
）
8、某圆形水平洞室开挖于地表以下1500m深处，已知岩体为均质连续各向同性的弹性体。单轴抗压强度σc=100MPa，岩体的密度为2.5g/cm3，岩体的天然应力比值系数λ＝1。试评价该洞室开挖后的稳定性。
9、若σ
1为最大主应力，σ
3
为最小主应力，C为粘聚力，υ为岩石的内摩擦角，导出以
极限主应力表达的岩石强度方程。
10、在均质、连续、各向同性的岩体中，测得地面以下100m深度处的天然应力为σ
V
=26MPa，
σ
H =17.3MPa，拟定在该深度处开挖一水平圆形隧道，半径R
=3m，试求：
(1)沿θ=0°和θ=90°方向上重分布应力（σ
r 、σ
θ
）随r变化的曲线；
(2)设岩体的C
m =0.04MPa，υ
m
=30°，用图解法求洞顶与侧壁方向破坏圈厚度。
11、已知岩块C=10MPa，υ=60°，用库仑—莫尔准则计算当围压为0和5MPa时试件破坏时的轴压。
12、有一个花岗岩岩柱，该花岗岩抗剪强度指标：凝聚力C=20MPa，υ＝30°。岩柱的横
截面积A=5000cm2，柱顶承受荷载p＝30MN，自重忽略不计。
(1)试问：是否会发生剪切破坏？
(2)若岩柱中有一软弱结构面，其法线与轴线成75°角，试问：是否会沿此面发生破坏？
13、某矿石灰岩试验成果如下：其单向抗压强度σc=10MPa；当侧压力σ
1＝σ
2
＝30MPa，
其破坏时σ
1=210MPa；当侧压力σ
2
＝σ
3
＝60MPa时，其破坏时σ
1
＝320MPa。试问，当侧
压力σ
2＝σ
3
＝50MPa时，其破坏时的最大主应力σ
1
应等于多少？
14、某岩石室内抗剪试验成果为当正应力分别为6MPa和10MPa时，剪切强度为19.2MPa 和22MPa。设岩石强度服从直线型莫尔强度判据：
①求该岩石的抗剪强度参数（C、υ值）；
②当侧限压力σ
3为5MPa时，求该岩石的三轴压缩强度（σ
1m
）。
15、闪长岩的单向抗拉强度σt=24MPa；单向抗压强度σc=142MPa。当抗剪强度τ=42MPa 时，试求破坏面的方向及正应力，最大主应力和最小主应力各等于多少？
16、某矿石英砂的试验成果，其单向抗拉强度σt=16MPa,单向抗压强度σc=120MPa，试求该岩石的抗剪强度的C、υ值。
17、安山岩的单轴抗压强度σc=100MPa。当该岩石进行三轴试验时，当侧压力σ
2＝σ
3
＝
20MPa，岩石的三向抗压强度σ
1
＝260MPa。计算内摩擦角υ和凝聚力c；
18、在石灰岩层中开一圆形洞室，半径a=1.5m，埋置深度H＝800m，石灰岩的单轴抗压强度σc=40MPa，内摩擦角υ＝32°，岩石容重ρ＝2.8g/cm3，为了便于比较，分别用芬纳公
式，修正芬纳公式和卡斯特纳公式计算塑性区的半径R，以及塑性圈的厚度。
19、某部门拟在地表下1500m处深度开挖一断面为圆形的洞室，已知岩体的极限抗压强度σc=100MPa，岩体的天然容重ρ=2.75g/cm3，岩体的天然应力比值系数λ＝1，试评价开后地下洞室的稳定性。
20、在某结晶岩体中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，洞的埋深为2000m，岩体的平均密度ρ＝2.7g/cm3，假设岩体中的天然应力比值系数k=1，试求：
(1)θ＝0°方向洞壁一点A和距洞壁3m处B点的重分布应力值；
(2)若已知围岩的剪切包络线为斜直线，且C＝5MPa，υ＝30°，试判断A、B两点是否会破坏？
21、已知岩石的单轴抗拉强度σt=15MPa。试用格里菲斯强度曲线来判断裂隙在侧压力σ
3
＝20MPa时，裂隙进一步破坏的最在主应力σ
1
等于多少？它是属于何种强度条件下的破
坏？
22、已知岩石试件的凝聚力C ＝9.5MPa ，其内摩擦角υ＝38°，试用库仑准则和格里菲斯理论求其单向抗压强度。
23、已知某采场围岩的力学指标：σc =100MPa ，σt =-20MPa ，凝聚力C ＝45MPa ，内摩擦角υ＝48°，若该采场顶板某点主应力σ1＝200MPa ，σ3＝10MPa 。试求：
（1）由莫尔库仑强度理论判断，该点是否会破坏？
（2）由格里菲斯强度理论判断，该点是否破坏？
（3）若会破坏，它们破坏面与最大主应力的夹角是多少？
24、圆形隧道的半径a =1.5m ，埋藏深度H ＝100m ，岩石容重γ＝2.7g/cm 3，泊松比μ＝0.2。
（1）试绘出θ=0、π/2处隧道围岩的径向和切向应力分布图，与隧道周边的距离等于多少时才是原岩应力。
（2）试绘应力集中系数图，分析最大应力集中在什么位置。
（3）分析应力分布特点是什么？
（4）假若侧压系数λ＝0时应力分布图又如何？
25、已知大理岩单向抗压强度σc =80MPa ，内摩擦角 ＝25°，试计算侧压为40MPa 时，其三轴抗压强度为多少？
26、已知白云质灰岩通过弹性波测量，其纵波速度V p =5500m/s ，横波速度V s =3300m/s 。岩体的容重γ=2.71g/cm 3，泊桑比μ=0.23。试求岩体的动弹性参数。
27、圆形洞室半径a =2.5m ，埋藏深度H ＝120m ，岩石容重γ＝2.1g/cm 3，泊松比μ＝0.2，侧压系数λ=0.5，岩体的弹性模量E ＝2×104MPa 。试求硐顶和硐壁的应力以及位移。
28、在坚硬的岩体中开挖一个近似椭圆形洞室，硐跨2a =8m ，硐高2b =12m ，硐体埋藏深度H ＝200m ，岩体容重ρ=2.5g/cm 3，泊松比μ=0.35，岩石单轴抗压强度σc =96MPa ，求洞室是否稳定。
29、某矿表土深度为150m ，表土的平均容重γ＝1.80g/cm 3
，粘聚力C ＝0，内摩擦角υ＝20°，岩体的平均容重γ＝2.6g/cm 3，岩体的泊松比μ=0.25。试求离地表深度150m 处表土内的自重应力以及300m 深度处的原岩自重应力，并作出应力圆。
30. 已知岩样的容重γ=24.5kN/m 3，比重85.2=s G ，天然含水量(同土力学概念)%80=ω，试计算该岩样的孔隙率n ，干容重d γ及饱和容重m γ。
31. 有一长2.0m 、截面积0.5m 2的大理岩柱体，求在环境温度骤然下降40℃条件下，岩柱散失的热量及因温差引起的变形大小？(已知大理岩石比热C g J c /85.0=，线膨胀系
数C /1105.15-?=α)。
32.在由中粒花岗岩构成的工程岩体中，有三组原生节理互成直角相交，各组节理的间距分别为20cm 、30cm 和40cm ，试计算裂隙频率和结构体的大小，并判断该岩体属于哪种结构类型。
33.据现场观测，中粒花岗岩体中节理均呈微张开(宽度小于1mm)，节理面有轻度风化，但保持潮湿状态，又实测点荷载指数为7.5，如按最有利的条件开凿直径5m 的隧洞，试估算无支护条件下的洞壁最长稳定时间。
34.将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到120MPa 时即发生破坏，破坏面与大主应力平面的夹角(即破坏所在面与水平面的仰角)为60°，假定抗剪强度随正应力呈线性变化(即遵循莫尔库伦破坏准则)，试计算：
1)内摩擦角。
2)在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度。
3)在上述试验中与最大主应力平面成30°夹角的那个平面上的抗剪强度。
4)破坏面上的正应力和剪应力。
5)预计一下单轴拉伸试验中的抗拉强度。
6)岩石在垂直荷载等于零的直接剪切试验中发生破坏，试画出这时的莫尔圆。
7)假若岩石的抗拉强度等于其抗压强度的10%，你如何改变莫尔包络线去代替那种直线型的破坏包络线。
8)假若将一个直径为8cm 的圆柱形试件进行扭转试验，试预计一下要用多大的扭矩才能使它破坏？
35.将直径为3cm 的岩心切成厚度为0.7cm 的薄岩片，然后进行劈裂试验，当荷载达到10000N 时，岩片即发生开裂破坏，试计算试件的抗拉强度。
36.岩石试件的单轴抗压强度为130MPa ，泊松比25.0=μ。
1)岩石试件在三轴试验中破坏，破坏时的最小主应力为130MPa ，中间主应力为260MPa ，试根据八面体剪应力理论的破坏准则推算这时的最大主应力1σ；
2)根据最大正应变理论的破坏准则，回答1)提出的问题。
习题3-4 上题中，设 50=β， 35=j ?，100=j c kPa ，垂直应力1000=y σkPa 。在这岩体内开挖一个洞室，必须对边墙施加150kPa 的水平压力才能使边墙稳定，试推算节理面上的孔隙水压力w p 。
37.用直径为5cm 、高度为10cm 的圆柱形粘土岩试样进行单轴压缩试验，已测得的轴向力和变形量如表4-7所示，试计算相应于弹性变形的E 和μ。
38.在用地震波法动力测试中，已经测得纵波波速s m C p /4500=，横波波速s m C s /2500=，设岩体的密度3/2700m kg =ρ，试计算E 和μ。
39.在圆形试验洞的洞壁上的测点1处进行应力测量(用应力解除法)，应变花按等边三角形布置，见题5-1图中黑粗线，其中有一应变元件布置成与z 轴平行量测1ε(见题5-1图)。今测得三个方向的应变为：6110402-?=ε，6210334-?=ε，6310298-?=ε，已知岩石的弹性模量E =4×104MPa ，泊松比μ=0.25。
1)试求测点1处的大小主应变max ε、min ε以及它们的方位。
2)试求大、小主应力max σ、min σ。
3)试求该点处的纵向应力z σ(即沿z 方向的法向应力)。
4)今在与点1同一横断面上的测点2处测得切向应力2,θσ=10.8MPa ，试求岩体的初始应力v p 和h p 。
40.某地拟开挖大跨度的圆形隧洞，需事先确定开挖后洞壁的应力值。为此在附近相同高程的试验洞内作了岩体应力测量工作，测得天然应力为：4.1=v p MPa ，h p =2MPa ，试求开挖后洞壁A 、B 、C 三点的应力。
41.在上题中，将洞室改为宽高比B/h =0.5的椭圆洞室，试计算相应点A 、B 的应力；其次改为B/h =2的椭圆洞室，计算相应点A 、B 的应力，试讨论三种情况中哪一种最有利，哪一种最不利。
42.今在10=K 的均质石灰岩体地表下100m 深度处开挖一个圆形洞室，已知岩体的物理力学性指标为：25=γkN/m 3，C =0.3MPa ，?=36°试问洞壁是否稳定？
43.设有一排宽度为15m 、高度h =7.5m 的圆角矩形洞室。它们的间距(中心到中心)为25m 。这排洞室在均质、各向同性的砂岩中的300m 深度处。岩体的物理力学性指标为：γ=25.6kN/m 3，抗压强度c R =100MPa ，抗拉强度t R =10MPa ，泊松比μ=0.5，10=K ，试求洞群的安全系数。
44.在地下50m 深度处开挖一地下洞室，其断面尺寸为5m ×5m 。岩石性质指标为：凝聚力c =200kPa ，内摩擦角 33=?，容重γ=25kN/m 3，侧压力系数7.00=K 。已知侧壁岩石不稳，试用太沙基公式计算洞顶垂直山岩压力及侧墙的总的侧向山岩压力。
45.某圆形隧洞直径8m ，围岩裂隙很发育，且裂隙中有泥质填充。隧洞埋深为120m ，
围岩的力学指标为：c =400kPa ，?=40°，考虑到隧洞衬砌周围的回填不够密，凝聚力和内摩擦角均有相应的降低。
1)试求塑性松动圈子的厚度(取c 0=0.25c )；
2)试求松动压力a p 。
46.设有一直墙拱顶地下洞室，围岩中有一组结构面，其倾角β=46°。结构面的强度指标为j c =0，j ?=40°。结构面上的孔隙水压力w p =200kPa 。已知洞室侧壁垂直应力为y σ=1MPa ，洞顶的水平应力x σ=500kPa ，问侧壁和洞顶是否稳定，若不稳定，则进行支护，洞壁支护和洞顶支护上的压力各为多少？
47.在岩石中开挖一圆形洞室，其半径m r 50=，用喷混凝土层支护。混凝土抗压强度为24MPa ，已知i p =0.4MPa ，求喷层厚度。
48.有压隧洞的最大内水压力p =2.8MPa ，隧洞(内)半径为2.3m ，用厚度为0.4m 的混凝土衬砌。已知混凝土的弹性模量1E =1.8×104MPa ，泊松比333.01=μ。岩石的弹性模量2E =1.1×104MPa ，泊松比2μ=0.367。试求：
1)离中心2.5m 处的衬砌内的应力；
2)离中心3.5m 处的围岩附加应力。
49.有压隧洞的最大内水压力p =2.5MPa ，隧洞直径为4m ，用厚度为0.4m 的混凝土衬砌，已知混凝土的弹性模量E '=1.5×104MPa ，泊松比1μ=0.3，岩石弹性抗力系数0k (注意：即半径为1m 时的k )=5000MPa/m ，试求离隧洞中心5m 处的附加应力。
50.设岩基上条形基础受倾斜荷载，其倾斜角 18=δ，基础的埋置深度为3m ，基础宽度b =8m 。岩基岩体的物理力学性指标是：γ=25kN/m 3，c =3MPa ，?=31°，试求岩基的极限承载力，并绘出其相应的滑动面。
51.某混凝土坝重90000kN(以单位宽度即1m 计)，建在岩基上。岩基为粉砂岩，干容重d γ=25kN/m 3，孔隙率n =10%。坝基内有一倾向上游的软弱结构面BC ，该面与水平面成15°角。结构面的强度指标为：凝聚力j c =200kPa ，内摩擦角j ?=20°。建坝后由于某原因在坝踵岩体内产生一条铅直张裂隙，与软弱结构面BC 相交，张裂隙的深度为25m ，设BC 内的水压力按线性规律减少。问库内水位上升高度H 达到何值时，坝体和地基开始沿BC 面滑动？
52.有一岩坡如题9-1图所示，坡高H =100m ，坡顶垂直张裂隙深40m ，坡角 35=α，结构面倾角 20=β。岩体的性质指标为：γ=25kN/m 3
，j c =0，j ?=25°。试问当裂隙内的水深w Z 达何值时，岩坡处于极限平衡状态？
53.已知均质岩坡的 30=?，c =300kPa ，γ=25kN/m 3，问当岩坡高度为200m 时，坡角应当采用多少度？
54.上题中如果已知坡角为50度，问极限的坡高是多少？
55.设岩坡的坡高50m ，坡角 55=α，坡内有一结构面穿过，其倾角 35=β，在边坡坡顶面线10m 处有一条张裂隙，其深度为Z=18m 。岩石性质指标为γ=26kN/m 3，i c =60kPa ，
30=j ?，求水深w Z 对边坡安全系数s F 的影响。
复习提纲
第一章
1.何谓岩体力学？它的研究任务和对象是什么？
2.岩体力学采用的研究方法有哪些？
第二章
3.何谓岩块？岩体？试比较岩块、岩体与土的异同点。
4.岩石的矿物组成是怎样影响岩块的力学性质的？
5.何谓岩块结构？它是怎样影响岩块的力学性质的？
6.岩体力学研究岩块有何实际意义？
7.何谓结构面？从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类？各有什么特点？
8.剪性结构面有何特征？为什么岩体中以剪性结构面数量最多？
9.何谓岩体结构？各类岩体结构的主要区别是什么？
10.结构面特征包括哪些方面？各自用什么指标来表示？定义如何？它们怎样影响岩体的性质？
11.何谓岩体分类？主要有哪几种分类方法？分类指标是什么？
12.RMR 值和Q 值根据哪些指标确定？如何求取？
第三章
13.何谓岩石的吸水性、软化性、抗冻性、渗透性？各自用什么指标表示？如何定义？
第四章
14.岩块在单向压力条件下的变形过程有什么特征？
15.常用于岩块变形与强度性质的指标有哪些？定义如何？各自的测定方法式什么？影响各种力学指标的因素有哪些？三大类岩的各种指标如何？
16.何谓三轴压缩强度、强度包络线？围压对岩块变形、破坏及强度的影响如何？
17.试推导出几种岩块强度（强度参数）间的关系式。
18.何谓蠕变、蠕变模型？研究它有何实际意义？常见的几种模型的本构关系如何？
19.何谓强度判据？常见的几种判据的表达式与应用条件如何？如何判别岩石中一点是否
破坏？
第五章
20.分别总结结构面的法向变形与剪切变形的主要特征？
21.结构面的法向刚度与剪切刚度的定义如何？各自如何确定?
22.总结四种类型结构面的剪切强度特征（表达式及强度曲线特征）
第六章
23.原位岩体的力学试验与岩块力学试验在本质上有什么区别？
24.岩体的变形性质与岩块相比有什么区别？
25.常见确定岩体变形参数的原位试验有哪几种？平板荷载试验和声波法试验的基本原理
是什么？
26.岩体的动弹性模量与静弹性模量相比如何？为什么？
27.在垂直层面的法向应力作用下，层状岩体的变形参数怎样确定？
28.原位岩体剪切试验的原理是什么？通过它可以求得哪些参数？
29.工程岩体常见的破坏形式有哪几种？对应的强度叫什么强度？各自有何区别？
第七章
30.何谓天然应力、重分布应力及天然应力比值系数？研究天然应力的意义何在？
31.岩体中铅直天然应力与自重应力及天然主应力是否为同一概念？关系如何？
32.岩体中的天然应力有哪些基本特征？影响因素有哪些？
33.常见的实测天然应力的方法有哪些？各自的基本原理如何？
第八章
34.何谓地下洞室？地下洞室的岩体力学问题有哪些？
35.以水平圆形无压洞室为例，说明弹性围岩应力的分布规律。
36.何谓围岩？其范围一般为多大？
37.何谓塑性松动圈？具有塑性圈后围岩中的重分布应力如何变化？
38.试总结各类结构围岩的变形破坏特点。所谓渐进式破坏的含义？
39.如何确定地下洞室围岩的破坏范围？试举例说明。
40.何谓围岩压力？按其成因可分为哪几类？各自用什么方法确定？
41.试述形变围岩应力确定的基本原理与方法。
42.利用平衡拱理论与太沙基理论计算围岩压力的原理。
43.试述用块体极限平衡方法确定松动围岩压力的方法与步骤。
44.何谓围岩抗力及围岩抗力系数？常用什么方法确定抗力系数？
第九章
45.边坡岩体中的重分布应力有哪些主要特征？与哪些因素有关？
46.边坡岩体变形破坏有哪些基本类型？各自特点如何？
47.利用刚体极限平衡理论计算边坡稳定性的步骤有哪些？
48.何谓几何边界条件、受力条件、稳定性系数、安全系数？
49.单平面滑动的稳定性系数如何确定？推导其计算公式？
50.同向双平面滑动与异向双平面滑动的稳定性分析的基本思路是什么？
模拟试卷一
一、名词解释（每词2分，共20分）
1、结构面
2、蠕变
3、饱和吸水率
4、强度判据
5、围岩
6、剪切刚度
7、天然应力
8、 RQD值
9、围岩抗力系数
10、岩石软化性
二、填空（每空1分，共30分）
1、结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面形态通常考虑结构面侧壁的（）
和（）两个方面。
2、表征岩石抗剪强度的基本指标是（）和（）。
3、垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加
压时（）。
4、有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最
的方向为（）；假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩大主应力σ
1
擦角Φ为（）。
5、测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。
6、RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。
7、从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。
8、天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力
中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。
9、岩体天然应力的测量方法主要有（）、（）和（）。
10、按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。
三、问答（共30分）
1、试述地下洞室弹性围岩重分布应力的基本特点。（10分）
2、试述粗糙起伏无充填结构面的剪切强度特征（要求图加简要文字说明）。（10分）
3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。（10分）
四、计算（共30分）
1、某岩块的剪切强度参数为：C=50MPa，Φ=600，设岩石强度服从莫尔直线型强度理论。如
用该岩石试件做三轴试验,当围压σ
3和轴压σ
1
分别加到50MPa和700MPa后，保持轴压不
变，逐渐卸除围压σ
3
，问围压卸到多少时，岩石试件破坏？（15分）
2、在某岩体中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩的剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3，设岩体天然应力比值系数λ=1，试评价该洞室开挖后的稳定性。（15分）
模拟试卷二
一、名词解释（每词2分，共20分）
1、岩体
2、单轴抗压强度
3、吸水率
4、强度判据
5、围岩
6、剪切刚度
7、重分布应力
8、RQD值
9、围岩抗力系数
10、变形模量
二、填空（每空1分，共30分）
1．按边坡岩体中滑动面形态、数目及组合关系，把边坡岩体破坏类型划分为（）、（）、（）和（）四种。
2．结构面发育的密集程度通常用（）和（）表示，结构面的形态通常考虑结构面侧壁的
（）和（）两个方面。
3．表征岩石变形性质的基本指标是（）和（）。
4．垂直层面加压时，岩体的抗压强度比平行层面加压时（），而变形模量则比平行层面加压时（）。
5．有一对共轭剪节理，其中一组走向为N300E，另一组走向为N300W，问形成该剪节理的最大主应力的方向为（），假定岩石强度服从莫尔直线型强度理论，则该岩体的内摩擦角为（）。
6．测定岩石抗拉强度的方法有（）和（）。
7．RMR分类依据的分类指标为（）、（）、（）、（）和（）。
8．从力学的观点出发，岩石的脆性破坏有（）和（）两种。
9．天然应力为静水压力状态时，洞壁上一点的剪应力为（），径向应力为（），重分布应力中的（）为最大主应力，（）为最小主应力。
10．结构面按地质成因可分为（）、（）和（）。
三、问答（共32分）
1、试述岩石边坡应力分布特征。（8分）
2、试述粗糙起伏规则锯齿状无充填结构面的剪切强度特征（图示、列出公式、并用文字加
以简单说明）。（8分）
3、试述岩体中水平天然应力的基本特点。（8分）
4、列出岩石破坏判据（不少于3种）的名称及其适用条件。（8分）
四、计算（共18分）
1、某岩体，天然应力比值系数λ=1，按自重应力考虑，在其中开挖一直径为6m的水平圆形洞室，埋深为400m，已知洞室围岩剪切强度参数为：C=9MPa，Φ=400，岩体的平均密度ρ=2.7g/cm3。（10分）
（1）计算400m深处的铅直应力和水平天然应力的大小；
（2）计算洞壁上的重分布应力大小；
（3）评价该洞室开挖后围岩的稳定性。
2．某岩块，进行全过程变形实验，测得实验数据如下，要求：（8分）
（1）在坐标纸中画出应力-应变曲线；
（2）标出各变形阶段；
（3）计算各种变形模量的大小。
练习与思考
第一章
1、岩体力学包括哪三种分类，各有何侧重？
2、岩体力学的研究对象是什么？你能举出几个岩体变形破坏的事例？
3、岩体力学的研究方法有哪些，有什么区别？
4、你对岩体力学的形成与发展有哪些了解？
第二章
1、在勘探巷道岩壁上进行结构面测线详测如图所示，量得两组结构面沿测线的间距分别为 0.45m 和0.8m ，且A 组结构面的倾角为
55°，B 组倾角为20°。
1） 计算每组结构面的真间距及两组结
构面沿测线的混合间距及线密度（Kd ）;
2） 估算岩体沿详测线方向的RQD 值。
2、何谓岩石的微结构面，主要指哪些，各有什么特点？
3、自然界中的岩石按地质成因分类，可以分为几大类，各有什么特点？
4、主要从哪些方面来研究结构面的地质特征？
5、构成岩石的主要造岩矿物有哪些，各有何特点？
6、区别岩体、岩石、岩块与结构体等概念的区别。
第三章
1、表示岩石物理性质的主要指标及其表示方式是什么？
2、为什么岩石的空隙性与吸水性之间有密切的关系，关系如何？
3、你对岩石的软化性有什么进一步的认识？
4、区别吸水率、含水率概念的区别。
第四章
1、与材料力学中所学材料相比，岩块的变形与强度有什么特别的地方？
2、如图，岩块试件受双向应力状态，其应力分量：σ
x =12Mpa，σ
y
=20MPa，τxy=MPa。
1）绘出代表应力状态的摩尔应力圆，并根据图形确定其主应力的大小与方向（σ
1
与X 轴的夹角）；
2）用解析法和图解法求图中斜面上的正应力σ
n 和剪应力τ
n
，并进行对比。
3、假定岩石中一点的应力为：σ
1=61.2Mpa，σ
3
= -11.4MPa，室内实验测得的岩石单轴抗
拉强度剪切强度参数C=30MPa，tgΦ=1.54，试用格里菲斯判据和库仑-纳维尔判据分别判断该岩块是否破坏，并讨论结果。
4、分析岩块的单轴抗拉强度比抗压强度小得多的原因。
5、劈裂实验中，岩样承受的是压力，为什么会在破坏面上出现拉应力？
6、什么是全应力-应变曲线，为什么在普通材料试验机上得不到全应力-应变曲线？
7、比较各强度判据的理论依据和适用条件。
第五章
1、比较岩块与结构面的压缩变形特征的不同，分析其原因。
2、不同类型的结构面其抗剪强度不同，请分析造成这种不同的原因。
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二、岩块和岩体的地质基础 一、解释下例名词术语 5、节理密度：反映结构面发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。 10、岩体：岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构，赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。 14、岩石质量指标RQD：大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。 二、简答题 (1) 岩体中的结构面按成因有哪几种分法？分别是什么？ 答：结构面的成因类型分成两种，一是地质成因类型，根据地质成因的不同，可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类；按破裂面的力学成因可分为剪性结构面和张性结构面两类。 (2) 结构面的连续性有几种定义方法？如何定义？ 结构面的连续性反映结构面的贯通程度，常用线连续系数和面连续性系数表示。线连续性系数是指结构面迹线延伸方向单位长度内贯通部分的总和；面连续性系数是指结构面单位面积内贯通部分面积的总和。 (5) 在我国，通常将岩体结构分为哪几类？. 将岩体结构划分为5大类，即：整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构。 (6) 通常用哪些指标评价岩体的风化程度？ 答：岩石的风化程度可通过定性指标和某些定量指标来表述，定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。国标《岩土工程勘察规范》中提出用风化岩块的纵波速度、波速比和风化系数等指标来评价岩块的风化程度。 (7) 怎样用软化系数评价岩体的软化？ 答：岩石浸水饱和后强度降低的性质称为岩石的软化性。软化性用软化系数K R表达，它定义为岩石饱和抗压强度与干抗压强度之比。当软化系数K R>0.75时，岩石的软化性弱，同时也说明岩石的抗冻性和抗风化能力强，而K R<0.75的岩石则是软化性较强和工程地质性质较差的岩石。 (8) 按岩体力学的观点，岩体具有什么样的力学特征？ 答：非均质、非连续、各向异性。 (9) 岩体的不连续性是如何表现的？ 答：岩体中存在的各种结构面，如断层，节理、劈理、层理、卸荷裂隙、风化裂隙等，使介质材料在空间的连续性中断。 (10) 为什么说岩体具有不均匀的物理力学性质？ 答：岩体物理力学性质的不均匀性由物质组成不均匀和节理发育不均匀形成。物质组成的不均匀主要是组成岩体的岩块岩性的差别，如砂页岩互层，泥岩夹灰岩等。节理发育不均匀主要是在不同地质构造部位或不同岩石类型中，节理发育差别，如褶皱核部与翼部，砂岩与页岩中等。 (11) 岩体的各向异性怎样产生的？ 答：主要是层理、节理、片理面、片麻理面等的存在，造成平行结构面方向和垂直结构面方向物理力学性质不同。 (12) 怎样确定节理粗糙度系数JRC？ 答：在实际工作中，可用结构面纵剖面仪测出所研究结构面的粗糙剖面，然后与标准剖面进行对比，即可求得结构面的粗糙系数JRC。 (13) 怎样测定节理壁抗压强度JCS？ 答：一般用回弹仪在野外测定，确定方法是：用试验测得的回弹值，查图或用公式计算，求得JCS。
岩体力学习题及答案
一、绪论 一、解释下例名词术语 岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。. 二、简答题 1．从工程的观点看，岩体力学的研究内容有哪几个方面？ 答：从工程观点出发，大致可归纳如下几方面的内容： 1）岩体的地质特征及其工程分类。 2）岩体基本力学性质。 3）岩体力学的试验和测试技术。 4）岩体中的天然应力状态。 5）模型模拟试验和原型观测。 6）边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。 7）岩体工程性质的改善与加固。 2．岩体力学通常采用的研究方法有哪些？ 1）工程地质研究法。目的是研究岩块和岩体的地质与结构性，为岩体力学的进一步研究提供地质模型和地质资料。 2）试验法。其目的主要是为岩体变形和稳定性分析提供必要的物理力学参数。 3）数学力学分析法。通过建立岩体模型和利用适当的分析方法，预测岩体在各种力场作用下变形与稳定性。 4）综合分析法。这是岩体力学研究中极其重要的工作方法。由于岩体力学中每一环节都是多因素的，且信息量大，因此，必须采用多种方法考虑各种因素进行综合分析和综合评价才能得出符合实际的正确结论，综合分析是现阶段最常用的方法。 二、岩块和岩体的地质基础 一、解释下例名词术语 1、岩块：岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。 2、波速比k v：波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。 3、风化系数k f：风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。 4、结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内外一些文献中又称为不连续面或节理。 5、节理密度：反映结构发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。 10、岩体：岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构，赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 11、结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 12、岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。
流体力学-课后习题答案
第一章习题答案 选择题（单选题） 1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d ） （a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ） （a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ） （a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ） （a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征是：（c ） （a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a ） （a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。 1.9 水的密度为10003 kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==?=（kg ） 29.80719.614G mg ==?=（N ） 答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。 1.10 体积为0.53 m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807 899.3580.5 m G g V V ρ= ===（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3 。 1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ?，其密度为8503 /kg m ，试求其运动黏度。
岩石力学复习题及参考答案
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 岩石力学(专科) 一、名词解释： 1.岩体 2.围岩 3.稳定蠕变 4.柔性支护 5.塑性破坏 6.稳定蠕变 7.剪胀8.长期强度 9.脆性破坏10.端部效应 11.构造应力12.松脱地压 13.非稳定蠕变14.结构面充填度 15.变形地压16.延性 17.蠕变18.岩体结构 19.真三轴试验20.扩容 21.剪胀率 二、问答题： 1.解释锚杆支护的挤压加固作用，并指出其适用条件。 2.说明不连续面的起伏对不连续面抗剪强度的作用，写出无充填规则齿状不连续面的抗剪强度表达式。 3.解释锚杆支护的组合作用，并指出其适用条件。 4.什么是常规三轴压缩试验？试指出在常规三轴试验中，随围压增大，岩石的抗压强度和变形特征。 5.解释断层和水对露天矿边坡稳定性的作用。 6.说明岩石单轴压缩试验中产生端面效应的原因，如何消除端部效应对试验结果的影响？ 7.岩石有哪些基本破坏方式？莫尔-库论理论和格里菲斯理论分别适用于哪种破坏方式？ 8.对岩石进行三轴压缩试验，试问在不同的围压条件下，岩石的变形性质、弹性模量和强度可能发生的变化是什么？ 9.简述采用喷射混凝土对巷道进行支护的力学作用。 10.如何根据岩石的单轴压缩试验曲线确定岩石的三种弹模？岩石的三种弹模分别反映岩石的什么特征? 11.岩石在普通试验机上进行单轴压缩试验，试问有哪几种典型的应力应变曲线形式（要求画出相应的曲线）？ 三、判断题： 1.图1所示为被一组节理切割的岩体所处的受力状态（应力圆）以及组成岩体的岩石的强度曲线（a ）和节理强度曲线（b ），图中节理面法线与最大主应力之间的夹角为α。试判别图中表示的分析结果是否正确。 [ ] a.岩体沿节理剪切破坏( ) b. 岩体沿节理剪切破坏( ) 图1 2.设计一条水平坑道断面如图2所示，其长轴与原岩应力分量p 平行，短轴与原岩应力分量q 平行。已知1/>q p 。这样的坑道断面布置将使围岩处于较好的应力状态或是不好的应力状态。 [ ]
《岩体力学》课后习题附答案
一、绪论 岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。. 二、1．从工程的观点看，岩体力学的研究内容有哪几个方面？ 答：从工程观点出发，大致可归纳如下几方面的内容： 1）岩体的地质特征及其工程分类。2）岩体基本力学性质。3）岩体力学的试验和测试技术。4）岩体中的天然应力状态。5）模型模拟试验和原型观测。6）边坡岩体、岩基以及地下洞室围岩的变形和稳定性。7）岩体工程性质的改善与加固。 2．岩体力学通常采用的研究方法有哪些？ 1）工程地质研究法。2）试验法。3）数学力学分析法。4）综合分析法。 二、岩块和岩体的地质基础 一、1、岩块：岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。 2、波速比k v：波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。 3、风化系数k f：风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。 4、结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内外一些文献中又称为不连续面或节理。 5、节理密度：反映结构发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 6、节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 7、节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 8、节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 9、节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。
岩体力学课后习题答案
一章： 1.叙述岩体力学的定义. 岩体力学主要是研究岩体和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，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下按一定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。 3.何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？ （1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）结构体和结构面。 4.岩体结构的六大类型？ 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征？ 6.（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，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）都会对岩体有一定作用。 二章： 1.岩石物理力学性质有哪些？ 岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压强度，抗拉强度，剪切强度，三向压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承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、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实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 4.简述岩石刚性实验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA′O2O1面积—峰点后，岩块产生微小位移所需的能。ACO2O1面积——峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。ABO2O1——峰点后，普通机释放的能量(贮存的能量)。当实验机的刚度大于岩石的刚度，才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使用方便，物理意义明确；缺点是1不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2忽略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阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向；缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。E.hoek和E.T.brown提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点是能够用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显复杂。 6.典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？
流体力学题及答案
C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。
答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流
(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -?
(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽
岩石力学试题及答案
岩石力学试卷（闭卷） 一、填空题（每空1分，共20分） 1、沉积岩按结构可分为（）、（），其中，可作为油气水在地下的良好储层的是（），不能储存流体，但是可作为油气藏的良好盖层的是（）。 2、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，它们是（）、（）、 （）。 3、在水力压裂的加压过程中，井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力，当此拉应力达到地层的（） 时，井眼发生破裂。此时的压力称为（）。当裂缝扩展到（）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系统，形成（），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（）。如果围岩渗透性很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（）。 4、通常情况下，岩石的峰值应力及弹性模量随着应变率降低而（），而破坏前应变则随着应变率降低而（）。 5、一般可将蠕变变形分成三个阶段：第一蠕变阶段或称（）；第二蠕变阶段或称（）；第三蠕 变阶段或称（）。但蠕变并一定都出现这三个阶段。 6、如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是()和()。 二、选择题（每题2分，共10分） 1、格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是（） A、该准则不是针对岩石材料的破坏准则 B、该准则没有考虑岩石的非均质的特性 C、该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响 2、在地下，岩石所受到的应力一般为（）。 A、拉应力 B、压应力 C、剪应力 3、一般情况下，岩石的抗拉强度（）抗压强度。 A、等于 B、小于 C、大于 4、地层坍塌压力越高，井壁越（）。 A、稳定 B、不稳定 C、无关 5、初始地应力主要包括（） A、自重应力和残余应力 B、构造应力和残余应力 C、自重应力和构造应力 三、判断改错题（每题2分，共10分）
(完整版)岩石力学考试试题含答案
岩石力学考试试题 1、岩体的强度小于岩石的强度主要是由于（） （ A ）岩体中含有大量的不连续 （ B ）岩体中含有水 （ C ）岩体为非均质材料 （ D ）岩石的弹性模量比岩体的大 2、岩体的尺寸效应是指（）。 （ A ）岩体的力学参数与试件的尺寸没有什么关系 （ B ）岩体的力学参数随试件的增大而增大的现象 （ C ）岩体的力学参数随试件的增大而减少的现象 （ D ）岩体的强度比岩石的小 3 、影响岩体质量的主要因素为（）。 （A）岩石类型、埋深 （B）岩石类型、含水量、温度 （C）岩体的完整性和岩石的强度 （D）岩体的完整性、岩石强度、裂隙密度、埋深 4、我国工程岩体分级标准中岩石的坚硬程序确定是按照（）。 （A）岩石的饱和单轴抗压强度 （B）岩石的抗拉强度 （C）岩石的变形模量 （D）岩石的粘结力 5、下列形态的结构体中，哪一种具有较好的稳定性？（） （A）锥形（B）菱形（C）楔形（D）方形 1、A 2、C 3、C 4、A 5、D 6、A 7、C 8、 B 9、A 10、D
6、沉积岩中的沉积间断面属于哪一种类型的结构面？（） （A）原生结构面（B）构造结构面 （C）次生结构面 7、岩体的变形和破坏主要发生在（） （A）劈理面（B）解理面（C）结构 （D）晶面 8、同一形式的结构体，其稳定性由大到小排列次序正确的是（） （A）柱状>板状>块状 （B）块状>板状>柱状 （C）块状>柱状>板状 （D）板状>块状>柱状 9、不同形式的结构体对岩体稳定性的影响程度由大到小的排列次序为（）（A）聚合型结构体>方形结构体>菱形结构体>锥形结构体 （B）锥形结构体>菱形结构体>方形结构体>聚合型结构体 （C）聚合型结构体>菱形结构体>文形结构体>锥形结构体 （D）聚合型结构体>方形结构体>锥形结构体>菱形结构体 10、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于（） （A）结构面的性质（B）结构体型式 （C）岩石建造的组合（D）三者都应考虑 1、A 2、C 3、C 4、A 5、D 6、A 7、C 8、 B 9、A 10、D 选择题 1、在我国工程岩体分级标准中，软岩表示岩石的饱和单轴抗压强度为（）。（A）15~30MPa （B）<5MPa （C）5~15MPa （D）<2MPa 2、我国工程岩体分级标准中岩体完整性确定是依据（）。
(完整版)工程流体力学习题集及答案
第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒； （c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2 /s ；（b ）N/m 2 ；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2 。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）
(精选)岩石力学期末考试题及答案详解
岩石力学 一、单项选择题(每小题1分，共10分) 1、绝大多数得岩浆岩是由下列组成（） A、结晶矿物 B、非结晶矿物 C、母岩 D、岩石块体 2、下列说法正确的是（） A、等围三轴试验得实用性弱 B、地下工程是三围的，所以做三轴力学实验很重要 C、岩体强度不是岩体工程设计的重要参数 D、节理结构面不是影响岩体强度得重要因素 3、关于围岩得说法错误的是（） A、围岩愈好洞室逾稳定 B、围岩压力大小与洞室跨度成反比 C、围岩逾差压力值相应就大 D、围岩压力大小与洞室跨度成正比 4、下面关于平面滑动得一般条件错误的是（） A、滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行 B、滑动面得倾角必须大于坡面倾角 C、滑动面的倾角必须大于该平面的摩擦角 D、岩体中必须存在对于滑动阻力很小的分离面 5、岩浆岩体产生的裂隙一般是张开的，从冷却表面向深处一般为数米到多少米？（） A、10-20m B、5-10m C、10-15m D、20-25m 6、岩体力学性质的改变对边坡稳定性的影响错误的（） A、坡体岩体风化越深，稳定坡脚越小 B、风化作用使坡体强度减小，坡体稳定性大大降低 C、坡体岩体风化越深，稳定坡脚越大 D、坡体岩体风化越深，斜坡稳定性越差 7、对片麻岩渗透系数与应力关系得试验表明当应力变化范围为5MPa时，岩体渗透系数相差---倍。（） A、20 B、70 C、100 D、50 8、世界上测定原岩应力最深测点已达（） A、2000m B、3000m C、4000m D、5000m 9、对于山岭地下工程，一般埋深超过多少米基本上都可以划分为深埋地下工程（） A、10 B、50 C、30 D、40 10、地下开挖体得变形和破坏，除于岩体内得初始应力状态和洞形有关外，主要取决。（）
岩体力学习题及答案分析
岩体力学：研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的科学。 岩块：岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。有些学者把岩块称为结构体、岩石材料及完整岩石等。 波速比k v：波速比是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块的纵波速度之比。 风化系数k f：风化系数是国标提出的用来评价岩的风化程度的指标之一，即风化岩块和新鲜岩块饱和单轴抗压强度之比。 结构面：其是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度、厚度相对较小的地质面或带。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合、节理面、断层、片理面等，国内外一些文献中又称为不连续面或节理。 节理密度：反映结构发育的密集程度，常用线密度表示，即单位长度内节理条数。 节理连续性：节理的连续性反映结构面贯通程度，常用线连续性系数表示，即单位长度内贯通部分的长度。 节理粗糙度系数JRC：表示结构面起伏和粗糙程度的指标，通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。 节理壁抗压强度JCS：用施密特锤法（或回弹仪）测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。 节理张开度：指节理面两壁间的垂直距离。 岩体：岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构，赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。 结构体：岩体中被结构面切割围限的岩石块体。 岩体结构：岩体中结构面与结构体的排列组合特征。 岩体完整性系数K v：其是指岩体纵波速度和岩块纵波速度之比的平方。 岩石质量指标RQD：大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。 岩石的物理性质：岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三相组成的，所谓物理性质是指岩石三相组成部分的相对比例关系不同所表现的物理状态。. 岩石的热物理性质：岩石在热交换过程中表现出来的各种性质。. 岩石的水理性质：岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质，主要有吸水性、软化性、抗冻性及渗透性等。 岩石的密度：岩石密度是指单位体积内岩石的质量，单位为kN/m3。 岩石的空隙度：岩石中空隙的总体积与岩石体积的比叫做岩石的空隙度，它用来表征岩石中空隙的发育状况。 岩石的空隙比：其是指孔隙裂隙的体积与固体的体积之比。 岩石的比热容：单位质量岩石的温度升高1K时所需要的热量。 岩石的导热系数：温度沿单位法向长度下降1K时单位时间内通过单位面积岩石的热量。 岩石的比热：岩石储存热量能力的大小，即单位质量或单位体积的岩石温度升高1K是所要供给的热量。 岩石的热膨胀系数：其是用来表示岩石受热膨胀能力大小的系数，具体分为线膨胀系数和体膨胀系数。 岩石的吸水率：岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量与岩样干质量之比。 岩石的饱水率：岩石试件在150个大气压或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比。 岩石的饱水系数：岩石的吸水率与饱和吸水率之比。 岩石的软化系数：岩石软化系数K R定义为岩石试件的饱和抗压强度与干抗压强度的比值。 岩石的抗冻系数：岩石试件经反复冻融后的干抗压强度与冻融前干抗压强度之比。 岩石的透水性：在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过的性质，称为透水性。 岩石的渗透系数：渗透系数是表征岩石透水性的重要指标，其在数值上等于水力梯度为1时的渗透流速。
岩体力学课后习题答案
10.一个5cm*5cm*10cm 的试样，其质量为678g，用球磨机磨成岩粉状并进行风干，天平称得其重量为650g，取其中岩粉60g作颗粒密度试验，岩粉装入李氏瓶前，煤油的读书为0.5cm3，装入岩粉后静置半小时，得读数为20.3cm3，求：该岩石的天然密度、干密度、颗粒密度、岩石天然孔隙率（不计煤油随温度的体积变化）。 解：天然密度:ρ=m/v=678/（5*5*10）=2.7g/cm３干密度:ρd=m s/v=650/（5*5*10）=2.6g/cm３ 颗粒密度:ρs=m s/v s=60/(20.3-0.5)=3.0g/cm３ 岩石天然孔隙率: n=1-ρd/ρs=1-2.6/3.0=0.133=13.3% 12.已知岩石单元体A-E的应力状态如图所示，并已知岩石的c=4MP，φ=35°，试求： （1）各单元体的主应力的大小、方向，并作出莫尔应力圆。（2）判断在此应力下，岩石单元体按莫尔-库伦理论是否会破坏？（单位：MP） A. σy=5.0 B. τxy=4.0 C. σx=5.0 τxy=2.0 D.σy=6.0,σx=6.0 E. σx=10.0, σy=1.0,τxy=3.0
解：σ1=（σx+σy ）/2+22)2( xy y x τσσ+-, σ3=（σx+σy ）/2-22)2(xy y x τσσ+- A ：①.σ1=(0+5.0)/2+2.5=5.0 ,σ3=(0+5.0)/2-2.5=0 θ=)2arctan(21y x xy σστ-=0° ②.σ1=ξσ3+σc ，σc =2ccos φ/(1-sin φ), ξ=(1+sin φ)/(1-sin φ) 带入数据可得： σc =5.92 ξ=3.69 σ1=ξσ3+σc =3.69σ3+5.92， 带入σ3=0，得σ1=5.92 而题中σ1=5.0，小于5.92，所以岩石单元体不会破坏 B:①.σ1=0+4.0=4.0 ,σ3=0-4.0=-4.0
流体力学习题及标准答案
第一章 绪论 １－1 连续介质假设的条件是什么? 答：所研究问题中物体的特征尺度Ｌ,远远大于流体分子的平均自由行程l ，即l/L<<1。 1-2 设稀薄气体的分子自由行程是几米的数量级,问下列二种情况连续介质假设是否成立? （1）人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时; (2)假象地球在这样的稀薄气体中运动时。 答：（1）不成立。 (2）成立。 1-3 粘性流体在静止时有没有切应力?理想流体在运动时有没有切应力?静止流体没有粘性吗？ 答：（1）由于0=dy dv ,因此0==dy dv μτ,没有剪切应力。 （2)对于理想流体,由于粘性系数0=μ,因此0==dy dv μ τ，没有剪切应力。 （3）粘性是流体的根本属性。只是在静止流体中，由于流场的速度为0,流体的粘性没有表现出来。 1－4 在水池和风洞中进行船模试验时,需要测定由下式定义的无因次数（雷诺数）ν UL =Re ,其中U 为试验速度,L 为船模长度，ν为流体的运动粘性系数。如果s m U /20=，m L 4=,温度由C ?10增到C ?40时，分别计算在水池和风洞中试验时的Re 数。(C ?10时 水和空气的运动粘性系数为410013.0-?和410014.0-?，C ?40时水和空气的运动粘性系 数为4100075.0-?和410179.0-?)。 答：C ?10时水的Re 为：()() 72410154.6/10013.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν。 C ?10时空气的Re 为：()()72410714.5/10014.04)/(20Re ?=??==-s m m s m UL ν 。 C ?40时水的Re 为：()() 82410067.1/100075.04)/(20Re ?=??== -s m m s m UL ν。
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岩石力学练习题 （填空，选择，判断） 一、填空题 1．表征岩石抗剪性能的基本指数是（）和（）。 2．如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是（）和（）。 3．岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（），变形增量逐次（）。4．所谓洞室围岩一般是指洞室周围（）倍半径范围内的岩体。 5．边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（）、（）和（）三种类型。 6．垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（），弹性模量（）；顺层面加压时的抗压强度（），弹性模量（）。 7．莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（）应力和（）应力有关，而与（）应力无关。8．岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（）的；而破坏面又总是与中间主应力（）。 9．不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（），最小主应力作用方向与边坡面（）。 10．主要的岩体工程分类有（）、（）、（）、（）等。 11．水对边坡岩体的影响表现在（）、（）和（）。 12．天然应力场的主要成分有（）、（）和（）。 13．地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（）和（）。 14．结构面在法向应力作用下，产生（）变形，其变形性质用指标（）表征。 15．岩石抗拉强度的试验室方法有（）和（）。 16．地质结构面按力学条件可分为（）和（）。 17．岩体结构类型可分为（）、（）、( ）、（）和（）。 18．岩体的强度处在（）强度与（）强度之间。 19．结构面的线连续性系数是在（）至（）变化的。 20．水对岩石力学性质的影响表现在（）、（）和（）。 21．格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（）。 22．八面体强度理论认为材料破坏的原因是（）。 23．有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（）。如果服从库仑－纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（）。 24．软弱夹层的基本特点有（）、（）、( ）、（）和（）。 25．岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（），最小主应力方向为（）。 26．原生结构面据其成因中划分为（）、（）、（）。 27．表征岩块变形特性的指标有（）和（）。 28．根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（）。 29．据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（）和（）。 30．岩体中的结构面据其地质成因分为（）、（）和（）。 31．岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（）。 32．岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（），最小主应力方向为（）。33．均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（）。 34．洞室围岩压力的基本类型有（）、（）、（）和（）。 35．边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（），最小主应力作用方
岩体力学课后习题答案
一章： 1.叙述岩体力学的定义 . 岩体力学主要是研究岩体和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，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下按一定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。 3.何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？（1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）结构体和结构面。 4.岩体结构的六大类型？ 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征？ 6.（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（ 3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，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）都会对岩体有一定作用。 ——- 二章： 1.岩石物理力学性质有哪些？ 岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压 强度，抗拉强度，剪切强度，三向压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承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、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实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 4.简述岩石刚性实验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达 峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA 0201面积一峰点后，岩块产生微小位移所需的能。AC020面积一一峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。AB020—1 —峰点后，普通机释放的能量（贮存的能量）。当实验机的刚度大于岩石的刚度，才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和提出的经验理论的优缺点？莫尔强度理论优点是使用方便，物理意义明确；缺点是 1 不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2 忽略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阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向；缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。和提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点是能够用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显复杂。 6.典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？ 典型的岩石蠕变曲线分三个阶段第I阶段：称为初始蠕变段或者叫瞬态蠕变阶段。在此阶段的应变一时间曲线向下弯曲；应变与时间大致呈对数关系，即￡*
流体力学习题集及答案解析
流体力学与叶栅理论课程考试试题 一、选择题（每小题1分，共10分） 1、在括号内填上“表面力”或“质量力”： 摩擦力（）；重力（）； 离心力（）；浮力（）； 压力（）。 2、判断下列叙述是否正确（对者画√，错者画╳）： (a) 基准面可以任意选取。（） (b) 流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其它条件不变的话，沿程 阻力也将增大一倍。（） (c) 因为并联管路中各并联支路的水力损失相等，所以其能量损失也一定相 等。（） (d) 定常流动时，流线与迹线重合。（） (e) 沿程阻力系数λ的大小只取决于流体的流动状态。（） 二、回答下列各题（1—2题每题5分，3题10分，共20分） 1、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？ 2、用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数4 Re ， 10
3、常见的流量的测量方法有哪些？各有何特点？ 三、计算题（70分） 1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D=120.2mm，d=119.8mm，L=160mm，间隙内充满μ=0.065Pa·S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分） 题1图 2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。（10分） 题2图
3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如 确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υm=？（10分） 4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=0.2m，d =0.15m，过水流量若为Q=0.1m3/s，P1=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水2 流对圆管的作用 力及作用力的位置。（20分） 题4图 5、两水池的水位差H=6m，用一组管道连接，管道的第一段BC长L1=3000m，直 径d1=600mm，C点后分为两根长L2=L3=3000m，直径d2=d3=300mm的并联管，各 在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数λ=0.04，求总流量Q=？（20 分）
岩石力学习题库及答案
练习题 一、名词解释： 1、各向异性：岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。 2、软化系数：饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。 3、初始碎胀系数：破碎后样自然堆积体积与原体积之比。 4、岩体裂隙度K：取样线上单位长度上的节理数。 5、本构方程：描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程（物理方程）。 6、平面应力问题：某一方向应力为0。（受力体在几何上为等厚薄板，如薄板梁、砂轮等） 1．平面应变问题：受力体呈等截面柱体，受力后仅两个方向有应变，此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。2．给定载荷：巷道围岩相对孤立，支架仅承受孤立围岩的载荷。 3．长时强度：作用时间为无限大时的强度（最低值）。 4．扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象 5．支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。 1．平面应力问题：受力体呈等厚薄板状，所受应力为平面应力，在弹性力学中称为平面应力问题。 2．给定变形：围岩与母体岩层存在力学联系，支架承受围岩变形而产生的压力，这种工作方式称为给定变形。 3．准岩体强度：考虑裂隙发育程度，经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。 4．剪胀现象：岩石受力破坏后，内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增大现象。 5．滞环：岩石属滞弹性体，加卸载曲线围成的环状图形，其面积大小表示因内摩擦等原因消耗的能量。 1、岩石的视密度：单位体积岩石（包括空隙）的质量。 2、扩容现象：岩石破坏前，因微裂隙产生及内部小块体相对滑移，导致体积扩大的现象。 3、岩体切割度Xe：岩体被裂隙割裂分离的程度： 4、弹性后效：停止加、卸载，应变需经一段时间达到应有值的现象。 5、粘弹性：岩石在发生的弹性变形具有滞后性，变形可缓慢恢复。 6、软岩（地质定义）：单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。 1.砂土液化：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。 2.混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。 3.卓越周期：地震波在地层中传播时，经过各种不同性质的界面时，由于多次反射、折射，将出现不同周期的地震波，而土体对于不同的地震波有选择放大的作用，某种岩土体总是对某种周期的波选择放大得突出、明显，这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。 4.工程地质问题：工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。 5.工程地质条件：与工程建筑有关的地质要素的综合，包括：地形地貌、岩土类型及其工程性质、地质结构、水文地质、物理地质现象和天然建筑材料六个方面。 6.滑坡：斜坡岩土体在重力等因素作用下，依附滑动面（带）产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象。 7.振动液化：饱水砂、粉砂土在振动力的作用下，抗剪强度丧失的现象。 8.卓越周期：岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出，这种周期即为该岩土体的卓越周期。卓越周期的实质是波的共振。 9.混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀性有所增强，这种增强的溶蚀效应叫做混合溶蚀效应。 10.基本烈度：指在今后一定时间（一般按100年考虑）和一定地区范围内一般场地条件下可能遇到的最大烈度。它是由地震部门根据历史地震资料及地区地震地质条件等的综合分析给定的，对一个地区地震危险性作出的概略估计，作为工程抗震的一般依据。 11.活断层：是指目前正在活动着的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。 12.水库诱发地震：是指由于人类修建水库工程，水库蓄水所引起的地震活动，称为水库诱发地震。 13.崩塌：斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体，突然脱离母体并以垂直运动为主，翻滚跳跃而下，这种现象或运动称为崩塌。 二、填空题： 1、矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。 2、已知岩石的孔隙率为5%，则其孔隙比为0.053。 3、岩石在不同的应力作用下，其极限强度的大小满足抗剪强度>抗拉强度。