高等岩石力学详细考试考博复习资料

一.论述岩石的流变特性以及蠕变变形曲线特征。（20分）回答要点：1.岩石流变性与流变现象的定义；（4分）2.蠕变、松弛以及弹性后效的定义；（6分）3.稳定蠕变与不稳定蠕变；（2分）4.岩石的典型蠕变变形曲线及其3个基本阶段；（5分）5.岩石的长期强度及其确定方法。（3分）二.试评述单轴压缩载荷作用下的端部约束效应。（20分）回答要点：1.单轴压缩载荷条件的定义；（2分）2.材料的泊松效应；（4分）3.岩石受载端面与钢压板间的摩擦力；(5分,其中示意图2分）4.岩石端面的复杂应力状态分析；（5分,其中示意图2分）5.改善端面约束效应的主要方法。（4分）三.什么是岩石的水理性？如何描述岩石的水理性？（20分）回答要点：1.岩石的水理性的定义；（4分）2.岩石的吸水性（定义、吸水率、饱水率和饱水系数）（4分）3.岩石的透水性（定义、渗透系数）（4分）4.岩石的软化性（定义、软化系数）（4分）5.岩石的抗冻性（定义、抗冻系数）（4分）四.试述莫尔（Mohr）强度理论的基本内容，并评述之。（20分）回答要点：1.岩石强度理论的定义（包括对强度理论（2分）、强度准则(破坏条件)（1分）、强度曲线（曲面）（1分）等的解释）及其一般数学表示方法（2分）2.莫尔（Mohr）强度理论的基本观点（3分）及基本函数关系（|τ|=f（σ））（1分）3.莫尔（Mohr）强度包络线（2分）及其拟合（包括二次抛物、双曲线等）（3分）4.莫尔（Mohr）强度理论的优缺点（4分）及其适用性讨论（1分）五.试述岩石在复杂应力状态下的破坏类型，并阐述其在工程岩体稳定性研究中的意义。(20分)回答要点：1.在无围压受压条件下，观测到不规则的纵向裂缝[见图(a)]；(3分)2.加中等程度的围压后，图(a)中的不规则性态便由与方向倾斜小于45度角的单一破裂面所代替[图(b)]，这是压应力条件下的典型破裂，并将其表述为剪切破坏，它的特征是沿破裂面的剪切位移；(3分)3.如果继续增加围压，使得材料成为完全延性的，则出现剪切破裂的网格[图(c)]，并将其表述为剪切流变，并伴有个别晶体的塑性；(2分)4.破裂的第二种基本类型是拉伸破裂，它典型地出现于单轴拉伸中，它的特征是明显的分离，而在表面间没有错动[图(d)]；(2分)5.在较为复杂的应力条件下出现的破裂，可以认为上述类型之一或其它。如果平板在线载荷之间受压[图(e)]，则在载荷之间出现一个拉伸破裂，如果这些载荷是由环绕材料的外套挤入材料的裂缝中引起的，则将破裂表述为侵入破裂，当检查图(a)情况中的破裂面时，它们中的一些部分有剪切破裂的状态；(2分)6.在工程岩体稳定性研究中的意义。(3分)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σ1的夹角为β，试绘制岩体抗压强度（围压的σ3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σc=40MPa，破坏面与最大主应力σ1的夹角θ＝60°，若用该岩石试件做三轴压缩试验，当施加围压σ3＝3MPa时，试计算：(1)、轴压σ1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：245由此可得内摩擦角Φ为：3090-602902当MPa33时MPa4930sin130sin1401(2)破坏面上的正应力和剪应力2cos223131=14.5MPa2sin23119.9MPa12、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σc=80MPa，内摩擦角Φ＝30°，若取样做三轴压缩试验，当施加围压σ2＝σ3＝5MPa，试计算：（1）、轴压σ1施加到多少时岩石试件破坏（2）、破坏面与最大主应力σ1的夹角（3）、破坏面上的正应力σ和剪应力τ13、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。第1页共1页2014年博士研究生入学考试试题(A卷)科目代码：3002科目名称：高等岩石力学考试时间为3小时，卷面总分为100分答案必须写在答题纸上一、简述题（每小题10分，共70分）1、什么叫岩石？什么叫岩体？它们之间有何区别？2、什么是岩石的单轴压缩全应力-应变曲线？为什么普通材料实验机得不出全应力-应变曲线？3、简述岩石在单轴压缩条件下的变形特征（绘图介绍）。4、地应力对岩体的影响体现在哪几个方面？简述岩体工程中地应力测量的重要性。5、简述岩体中水渗流与土体中水渗流的差别。6、简述岩石蠕变、松弛、弹性后效和流变的含义。7、什么叫岩石的本构关系？岩石的本构关系一般有几种类型？二、论述分析题（每小题15分，共30分）1、地下水对岩体的物理、化学、力学作用体现在哪几个方面？2、滑坡的整治原则包括哪几个方面？常用的整治措施有哪些？岩体力学习题1、何谓岩体力学?谈谈你对岩体力学的认识和看法。1)岩体力学是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。2)认识和看法：对于岩体力学的认识看法，主要还是体现在其形成发展的过程以及研究对象内容所囊括的重要意义。岩体力学的形成和发展，是与岩体工程建设的发展和岩体工程事故分不开的。岩块物理力学性质的试验，地下洞室受天然水平应力作用的研究，可以追溯到19世纪的下半叶。20世纪初出现了岩块三轴试验，1920年，瑞士联合铁路公司采用水压洞室法，在阿尔卑斯山区的阿姆斯特格隧道中，进行原位岩体力学试验，首次证明岩体具有弹性变形性质。1950～1960年，岩体力学扩大了应用范围，从地下洞室围岩稳定性研究扩展到岩质边坡和地基岩体稳定性研究等。1957年，法国的J.塔洛布尔著《岩石力学》，从岩体概念出发，较全面系统地介绍了岩体力学的理论和试验研究方法及其在水电工程上的应用。至50年代末期，岩体力学形成了一门独立的学科。60年代以来，岩体力学的发展进入了一个新的历史时期，研究内容和应用范围不断扩大，对不连续面力学效应和岩体性能进行了研究，取得了成果和发展；有限元法、边界元法、离散元法先后被引入，岩体中天然应力量测的加强与其分布规律不断被揭示。岩体力学的理论基础直接来源于弹塑性力学，同时也包含了理论力学、材料力学等方面的知识，只是研究对象细化到了岩土体这一材料上，故而其研究的重要意义在于：大量岩体工程的开展必须要保证其既安全稳定又经济合理，所以要通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决