工程岩体力学.docx
- 文档编号:5795712
- 上传时间:2023-01-01
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:72.97KB
工程岩体力学.docx
《工程岩体力学.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工程岩体力学.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
工程岩体力学
第一章 绪 论
填空题
1. 岩石力学是探讨岩石对其周围物理环境中( )的反应的一门科学。
2. 岩石力学是应用于岩石的基础力学学科,工程岩石力学是应用于( )。
3. 岩体赋存在一定的地质环境中,( )、( )、气、热等都对岩体有一定作用。
选择题
1. 工程岩石力学重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力及在这种应力场作用下工程岩体的( )。
(A)变形和受力 (B)破坏和稳定性(C)变形和稳定性 (D)稳定性
2. 岩石与岩体的关系是( )。
(A)岩石就是岩体 (B)岩体是由岩石和结构面组成的
(C)岩体代表的范围大于岩石 (D)岩石是岩体的主要组成部分
3. 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、非连续、各向异性材料
填空题
1、 力场 2、岩体工程的岩石力学 3、水,初应力
选择题
1、C 2、D 3、D
工程岩体力学复习题
一、名词解释
1.岩石单轴抗压强度:
岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。
2.岩体长期强度:
岩体经历流变到达加速流变阶段所对应的起始应力。
3.初始应力:
未受工程扰动而处于天然赋存状态的岩体应力。
二、判断题
1.岩石试件尺寸越大,试验所获得的岩石强度越高。
(×)
2.人为裂隙产生后,巷道周边的应力集中程度降低。
(√)
3.围岩破坏区的最大部位出现在巷道周边与初始应力场最大应力分量一致的方位上。
(×)
三、多选题
1.岩体中初始应力主要是由(BD)组成。
(A)变形应力(B)自重应力
(C)残余应力(D)构造应力
2.处在高应力区的巷道,释放高应力的方法包括(ABC)。
(A)打钻孔(B)开卸载槽
(C)松动爆破(D)加强支护
3.提高围岩自稳能力的方法主要有(CD)。
(A)选择合理断面形状(B)减小开挖断面尺寸
(C)减少围岩破坏(D)注浆加固
四、选择题
1.关于应力波产生的应力场,下列描述正确的是(D)。
(A)应力波引起的应力场是均匀应力场
(B)应力波作用下,巷道周边环向应力是非均匀的,径向应力是均匀的
(C)应力波入射方向围岩环向应力大,径向应力小
(D)应力波引起的应力场随应力波周期变化
2.下面不属于塌方发生前兆的是(D)。
(A)先掉小块,继而落石频繁,工作面支架变形加剧
(B)施工时遇到软弱岩钻孔速度与硬岩比突然加快
(C)钻孔中流出的水变浊、变色
(D)钻孔岩芯饼化现象
3.下列关于围岩稳定性分析叙述正确的是(D)。
(A)围岩应力和岩石强度本身及影响它们的因素不是确定量
(B)即使某些点处应力达到强度条件,围岩也可能保持稳定
(C)围岩内一点应力达到强度条件不能代表整个围岩失稳
(D)以上都正确
4.关于围岩应力特征,描述正确的是(B)
(A)按弹性理论计算的结果与实际有差异,因而没有实用价值
(B)围岩应力不是一个恒定值,具有随机性
(C)弹性理论计算结果能够反映围岩应力状态,不需要了解真实情况
(D)以上都不对
5.目前常用的应力测试手段主要是为了了解(B)
(A)周边应力(B)围岩应力变化(C)初始应力(D)构造应力
6.岩石与岩体的关系是(D)。
(A)岩石就是岩体(B)岩体是由岩石和结构面组成的
(C)岩体代表的范围大于岩石(D)岩石是岩体的主要组成部分
7.相同条件下,岩石抗压强度、抗剪强度和抗拉强度的大小为(C)。
(A)抗压强度<抗剪强度<抗拉强度(B)抗压强度>抗拉强度>抗剪强度
(C)抗压强度>抗剪强度>抗拉强度
8.下面不属于塌方发生前兆的是(D)。
(A)先掉小块,继而落石频繁,工作面支架变形加剧
(B)施工时遇到软弱岩钻孔速度与硬岩比突然加快
(C)钻孔中流出的水变浊、变色
(D)钻孔岩芯饼化现象
五、简答题
1.水对岩体强度特征的影响主要表现在那几个方面?
答:
①地下水对软弱夹层作用。
地下水遇到软弱夹层时,使软弱夹层或结构面上的泥质物质发生软化或泥化。
②裂隙静水压力作用。
岩体结构面中充入承压水时,由于浮力作用,结构面上正应力减小,强度降低。
③裂隙水动水压力作用。
地下水沿贯通结构面流动冲刷充填物,或使其泥化产生润滑作用,降低内摩擦角。
2.简述岩爆发生机制及其防治措施。
答:
岩爆发生机制:
坚硬岩体且脆性大时,在高应力作用下储存大量弹性应变能,一旦开挖巷道,破坏岩体的平衡,围岩中的应力集中使围岩产生拉-剪破坏,在消耗掉部分弹性应变能之后,剩余能量转化为动能,造成岩石弹射或突然塌崩,这就是岩爆。
防治措施:
(1)注意岩爆前兆:
①岩壁出现微破裂,可听到噼啪的声音;②钻孔岩芯饼化现象。
(2)用声发射仪进行检测,确定高应力集中点(爆源)。
(3)控制围岩应力和变形。
I.减少围岩应力集中
①超前钻孔释放应力;
②向工作面岩壁喷水。
II.及时进行喷锚支护,支撑围岩,防止破坏发展。
六、计算分析题
在地下600m出的石英岩中开挖一条圆形巷道。
石英岩的单轴抗压强度
,抗拉强度
,岩体的完整性系数
。
试:
(1)估计初始应力大小;
(2)巷道顶板何两帮中点的应力(圆形巷道断面形状系数
);
(3)上述两处能否破坏?
若破坏属于什么类型?
解:
(1)根据联邦德国T.R.斯塔西给出的已知埋深H估计初始应力的方法。
当
m时,
将
m带入得
(2)根据巷道断面形状常数计算顶板和两帮中点处最大环向应力。
对圆形巷道,
,则
顶板中点最大环向应力
两帮中点最大环向应力
(3)按准岩体强度估算岩体强度
顶板中点处,
,将发生压剪破坏;
两帮中点处无拉应力且
,不发生破坏。
第十一章 爆破震动作用下巷道稳定性
判断题
1. 爆破震动作用是短暂的、局部的,因而它对整个围岩稳定性的影响可以忽略。
( )
2. 岩体在动载作用下的强度要低于静载作用时强度。
( )
3. 动、静载作用下围岩中最大静应力和动应力作用点是相同的。
( )
4. 随应力波波长增加,巷道周边动应力集中系数增大。
( )
选择题
1. 炸药爆炸产生的三种波型中,对其作用范围内工程围岩稳定性影响最大的是( )。
(A)冲击波 (B)应力波 (C)地震波 (D)纵波
2. 应力波传播区位于
(A)爆源近区 (B)爆源中区 (C)爆源远区 (D)整个爆破震动区
3. 关于应力波产生的应力场,下列描述正确的是( )。
(A)应力波引起的应力场是均匀应力场
(B)应力波作用下,巷道周边环向应力是非均匀的,径向应力是均匀的
(C)应力波入射方向围岩环向应力大,径向应力小
(D)应力波引起的应力场随应力波周期变化
填空题
1. 纵波在岩体中传播时引起( )应力,横波在岩体中传播时引起( )应力。
2. 评价爆破震动作用下围岩稳定性时,要把( )效应和( )效应结合起来分析。
3. 相同条件下,抗震效果较好的支护型式是( )。
喷锚支护
简答题
1. 简述应力波引起围岩动应力场一般特征。
2. 简述动应力作用下围岩破坏机理。
【答案】
判断题
1错 2错 3错 4对
选择题
1 B 2B 3D
填空题
1、交替压拉,剪
2、静载,动载
3、喷锚支护
简答题
1. 答:
(1)在应力波作用下,巷道周围的应力分布是不均匀的,应力波入射方向的围岩应力要大于背爆方向的应力;
(2)应力波为周期变化,围岩中应力场则是交变的,同一地点既要承受压应力作用,也要承受拉应力;
(3)爆破震动效应于应力波波长和巷道跨度之比有关。
随应力波波长增加,巷道周围动应力集中系数增大;
(4)巷道周边不平整对动载作用更敏感,应力集中变化大,更易导致围岩破坏。
2. 答:
直达压缩波引起围岩应力集中导致围岩破坏是整个破坏过程中的第一阶段。
反射拉伸波的出现标志着破坏进入第二阶段,两个阶段间隔很短。
反射拉伸波产生的拉应力超过岩石抗拉强度时,在围岩中出现平行于巷道周边的裂隙。
此后,如果直达波尚未完全消失,那么在有裂隙的地方,还要产生反射拉伸波,如此重复出现,加速围岩破坏。
第十章 地下工程地质灾害预报与防治
判断题
1. 地质灾害都具有突发性,因而其发生、发展及成灾没有任何规律。
( )
2. 岩爆是岩石的一种动力破坏现象。
( )
选择题
1. 下面不属于塌方发生前兆的是( )。
(A)先掉小块,继而落石频繁,工作面支架变形加剧
(B)施工时遇到软弱岩钻孔速度与硬岩比突然加快
(C)钻孔中流出的水变浊、变色
(D)钻孔岩芯饼化现象
2. 下面属于岩爆发生前兆的是( )。
(A)先掉小块,继而落石频繁,工作面支架变形加剧
(B)凿岩时钎子回弹
(C)岩壁出现微破裂,可听到噼啪的声音
(D)岩壁“出汗”
3. 下面四种岩石的全应力应变曲线,最容易发生岩爆的是( )。
(A) (B) (C) (D)
填空题
1. 塌方规模取决于( )、( )及暴露时间。
2. 岩爆根据其表现程度可分为()、()和()。
3. 岩爆预测方法有地质力学宏观分析法、( )、( )和岩爆临界深度预测法等。
名词解释
1. 地质灾害
2. 岩爆
简答题
1. 塌方前兆有哪些?
2. 突水发生前兆有哪些?
3. 简述岩爆发生机制。
4. 简述岩爆防治措施。
问答题
1. 何谓地质超前预报?
其主要技术内容有哪些?
【答案】
判断题
1错 2对
选择题
1D 2C 3D
填空题
1、岩体基本质量、岩体结构
2、轻微岩爆、中等烈度岩爆、强烈岩爆
3、岩石强度与应力对比法、能量分析法
名词解释
1. 地质灾害:
地下工程在施工、运营过程中由于地质因素及人为原因而引发的突发性灾害事件。
2. 岩爆:
处于高应力状态下的脆性围岩,其弹性变形能突然释放产生的岩石碎化、弹出、发声甚至地震等破坏现象。
简答题
1. 答:
塌方发生的前兆有:
①先掉小块,继而落石频繁,工作面支架变形加剧;
②施工时遇到软弱岩钻孔速度变化,与硬岩比突然加快;
③钻孔中流出的水变浊、变色。
2. 答:
突水发生前兆有:
①涌水突增、水质变化;
②岩壁“出汗”;
③工作面空气变冷;
④凿岩时钎子回弹。
3. 答:
坚硬岩体且脆性大时,在高应力作用下储存大量弹性应变能,一旦开挖巷道,破坏岩体的平衡,围岩中的应力集中使围岩产生拉-剪破坏,在消耗掉部分弹性应变能之后,剩余能量转化为动能,造成岩石弹射或突然塌崩,这就是岩爆。
4. 答:
(1)注意岩爆前兆。
①岩壁出现微破裂,可听到噼啪的声音;
②钻孔岩芯饼化现象。
(2)用声发射仪进行检测,确定高应力集中点(爆源)。
(3)控制围岩应力和变形。
I. 减少围岩应力集中
①超前钻孔释放应力;
②向工作面岩壁喷水。
II. 及时进行喷锚支护,支撑围岩,防止破坏发展。
问答题
1.地质超前预报是把地面补充地质探测和坑内详细地质调查、超前钻探、超前物探相结合,进行综合分析。
其主要技术内容有:
(1)地面勘察工作。
对地层、岩性和地质构造做对比观察,断层带岩石显微结构观测、岩相分析等。
另外,要长期观察地表径流变化。
(2)施工巷道内的工作。
①工作面或开挖空间的地质条件调查,主要有:
对岩性、地质构造等作地质素描;用地震波或声波探测方法确定围岩的动力学参数;调查水文地质情况,监测用水量;必要时测量围岩变形。
②预报工作面前方地质,包括:
根据超前导坑的地质素描和各项监测结果进行预报;通过超前钻孔或工作面上钻深孔进行探测;利用加长炮孔做声波测量;用赤平投影或实体比例投影法预报工作面前方一定范围的岩体结构特征和不稳定块体的规模。
综合上述各种资料,及时提出分段地质超前预报。
第八章 围压状态及其检测
判断题
1. 各向异性岩体中巷道周边的应力要高于在各向同性岩体中的应力。
( )
2. 岩石各向异性程度越大,巷道周边的应力集中程度越低。
( )
3. 人为裂隙产生后,巷道周边的应力集中程度降低。
( )
4. 考虑岩石本身所具有的非线性之后,计算出的巷道周边应力集中程度降低。
( )
5. 按简化的弹性力学模型计算的应力值,是围岩中可能出现的应力上限。
( )
6. 一旦巷道开挖完成,围岩中的应力不再变化。
( )
7. 当两个邻近巷道断面尺寸相差很大时,小断面对大断面巷道应力状态的影响可以忽略。
( )
8. 巷道开挖后,通过应力检测可直接获取其周边应力。
( )
9. 考虑围岩非均质性、人工裂隙等因素影响之后,围岩位移增大。
( )
10. 围岩破坏区的最大部位出现在巷道周边与初始应力场最大应力分量一致的方位上。
( )
11. 围岩位移稳定时间短,说明位移自稳能力差。
( )
选择题
1. 下列关于围岩稳定性与岩石工程稳定性之间关系描述正确的是( )
(A)围岩失稳则岩石工程失稳 (B)岩石工程失稳则围岩已经失稳
(C)岩石工程失稳,围岩不一定失稳 (D)二者没有关系
2. 按简化的弹性力学模型计算的应力值是( )
(A)围岩中实际的应力值 (B)围岩中可能出现的应力上限
(C)围岩中可能出现的应力下限 (D)围岩中的平均应力值
3. 下列因素中,使巷道周边应力集中程度降低的是( )。
(A) 不平整周边 (B) 人为裂隙 (C) 邻近工程 (D) 以上都是
4. 关于围岩应力特征,描述正确的是( )
(A)按弹性理论计算的结果与实际有差异,因而没有实用价值
(B)围岩应力不是一个恒定值,具有随机性
(C)弹性理论计算结果能够反映围岩应力状态,不需要了解真实情况
(D)以上都不对
5. 按简化的弹性力学模型计算的应力值不能用于()
(A)给出围岩的真实应力 (B)估计围岩状态
(C)选择合理巷道断面形状 (D)以上都可以
6. 分析围岩状态时,围岩应力问题主要计算( )
(A) 二次应力场 (B) 位移(C) 破坏范围 (D) 围岩自稳时间
7. 分析围岩状态时,围岩变形和破坏问题主要计算( )
(A) 二次应力场 (B) 位移和破坏范围 (C) 围岩压力 (D) 围岩抗力
8. 目前常用的应力测试手段主要是为了了解( )
(A) 周边应力 (B) 围岩应力变化 (C) 初始应力 (D) 构造应力
9. 通常,表面位移测量中测得的是
(A) 开挖后瞬时周边位移 (B) 周边相对位移中流变成分
(C) 绝对位移 (D) 以上都可以
10. 下面关于围岩破坏区的描述正确的是()
(A) 破坏区围岩已经失去了承载能力
(B) 破坏区围岩还有一定承载能力,不用支护也不会塌落
(C) 破坏区围岩变形模量降低,变形能力增加
(D)以上都不对
填空题
1. 围岩应力状态取决于( )、( )、( )、邻近工程的影响、开挖方法及时间等因素。
2. 处在相互影响范围内的巷道周围应力,除初始应力场外,还与( )、( )、巷道在空间布置以及间柱尺寸等有关。
3. 巷道周边不平整将产生附加应力集中,并多集聚在( )部位。
4. 多数岩体除了有弹、塑性变形外,还有随时间增长的( )。
5. 现场位移测量常用的测试方法有( )和( )两种,测试仪器分别为( )和( )。
6. 破坏区检测方法有( )、( )、流量法、量测锚杆法等。
7. 提高围岩自稳能力的方法主要有( )和( )。
名词解释
1. 围岩状态
2. 位移变化速度
3. 位移稳定时间
4. 围岩自稳时间
简答题
1. 简述围岩位移测试结果及其应用。
计算分析题
1. 在距地表400m处的石灰岩中拟开挖一条巷道,灰岩的单轴抗压强度
,抗拉强度
,试
(1) 估计初始应力大小;
(2) 从椭圆形、圆形、正方形、拱形断面中选出合理的断面形状,说出理由。
已知各断面的形状常数
图
形
A
5.0
1.9
3.0
2.0
3.2
B
2.0
1.9
3.0
5.0
2.3
2. 在地下600m出的石英岩中开挖一条圆形巷道。
石英岩的单轴抗压强度
,抗拉强度
,岩体的完整性系数
。
试:
(1)估计初始应力大小;
(2)巷道顶板何两帮中点的应力;
(3)上述两处能否破坏?
若破坏属于什么类型?
【答案】
判断题
1对 2错 3对 4对 5对 6错 7对 8错 9对 10错 11错
选择题
1B 2B 3B 4B 5A 6A 7B 8B 9B 10D
填空题
1. 初始应力场、岩石性质、工程断面形状和尺寸
2. 邻近巷道的数目、断面形状和尺寸
3. 超挖
4. 流动变形
5. 表面位移测量、深孔位移测量,收敛计、多点位移计
6. 声波法、深孔位移测量法
7. 减少围岩破坏、注浆加固
名词解释
1. 围岩状态:
岩石工程周围岩体产生的应力、变形和破坏,以及它们所经历的力学过程。
2. 位移变化速度:
单位时间内位移变化率,反映围岩动态变化性质。
3.位移稳定时间:
是指从围岩位移产生到不变化或趋于平稳的总时间,反映围岩建立新的稳定平衡的能力。
4. 围岩自稳时间:
不支护情况下围岩维持其自身状态不发生过大变形、不破坏的最长时间,也叫暴露面稳定时间。
简答题
1.答:
在岩石工程设计与工程施工管理方面,围岩位移测试结果可用于下列几方面:
(1)选择支架。
支护形式必须与围岩变形情况相适应,才能发挥支护效果;
(2)确定二次支护时间。
通常二次支护时间选在围岩已基本稳定阶段,在位移上就是趋于平稳阶段;
(3)掌握围岩动态。
根据位移测试提供的围岩位移变化范围确定围岩松动区尺寸;
(4)作为围岩稳定性的判别依据。
围岩稳定性动态分级法中,位移稳定时间可作为分级指标之一。
计算分析题
1.
解:
(1)根据联邦德国T.R.斯塔西给出的已知埋深H估计初始应力的方法。
当
m时,
将
m带入得
(2)根据巷道断面形状常数计算顶板和两帮中点处最大环向应力。
对椭圆巷道1,
顶板中点最大环向应力
两帮中点最大环向应力
对椭圆巷道2,
对圆形巷道,
,则
对正方形巷道,
,则
对拱形巷道,
由计算结果可知,对椭圆巷道1、圆形巷道和拱形巷道,顶板中点处的最大环向应力大于岩石的单轴抗压强度,将出现压剪破坏,不利于巷道稳定。
正方形巷道虽在顶板中点处不发生破坏,但在两帮中点处产生较大的拉应力,考虑到岩体强度低于岩石强度,可能出现拉破坏,冶不利巷道稳定。
而椭圆巷道2,围岩中的应力近似均匀分布,有利于巷道稳定,所以选择这种断面形状。
2. 解:
(1)根据联邦德国T.R.斯塔西给出的已知埋深H估计初始应力的方法。
当
m时,
将
m带入得
(2)根据巷道断面形状常数计算顶板和两帮中点处最大环向应力。
对圆形巷道,
,则
顶板中点最大环向应力
两帮中点最大环向应力
(3)按准岩体强度估算岩体强度
顶板中点处,
,将发生压剪破坏;
两帮中点处无拉应力且
,不发生破坏。
第七章 工程岩体稳定性分级
判断题
1. 在岩体地质力学分类法中,RMR值越大,岩体质量越好。
( )
2. 在岩体质量指标Q分级法中,Q值越大,岩体质量越好。
( )
3. 围岩的稳定性,只受岩体基本质量的好坏影响,与其他因素无关。
( )
4. 急倾斜岩层中,当巷道轴线走向与岩层层面走向垂直时,对巷道稳定最不利。
( )
5. 岩体基本质量分级时,如果定性特征与定量分级不一致,都要重新进行分级。
( )
选择题
1. 影响岩体基本质量的主要因素为( )。
(A)岩石类型、埋深 (B)岩石类型、含水量、温度
(C)岩体完整程度和岩石坚硬程度 (D)岩石强度
2. 我国工程岩体分级标准中常用的反映岩石坚硬程度的定量指标是( )。
(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
3. 根据《工程岩体分级标准》,岩体完整程度的定性划分依据( )
(A)结构面发育程度(B)结构面结合性(C)岩体结构类型(D)以上都包括
4. 我国工程岩体分级标准中常用的岩体完整性定量指标是( )
(A)完整性系数(B)岩体结构类型(C)岩体变形性质(D)以上都是
填空题
1. 岩体地质力学分类方法(RMR分类法)分级指标有( )、( )、( )、( )以及地下水的影响。
2. 《工程岩体分级标准》认为岩体基本质量由( )和( )决定。
3. 《工程岩体分级标准》规定,对岩石坚硬程度和岩体完整程度划分应分别从( )和( )两方面进行。
4. 按《工程岩体分级标准》,岩石坚硬程度定性划分应根据对( )、( )、( )等方面的观察来判断。
岩石风化情况、锤击手感、浸水后的反应
简答题
1. 岩体质量指标Q分级法采用的分级指标有哪些?
2. 简述岩体稳定性分级方法的发展趋势。
3. 简述《工程岩体分级标准》的基本方法和步骤。
【答案】
判断题
1对 2对 3错 4错 5错
选择题
1 C 2A 3D 4 A
填空题
1. 岩石单轴抗压强度、岩石质量指标RQD值、节理平均间距、节理面粗糙度与张开情况
2. 岩体完整程度、岩石坚硬程度
3. 定
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程 体力