中国矿业大学北京矿山压力考研试题 必威体育精装版.docVIP

一、论述分析题 1、绘图解释岩石应力—应变全过程曲线（03、07）P16 答： 图1 岩石的应力应变全程曲线 只有在刚性试验机出现后，才得出岩石在单轴压力作用下的真实过程，即应力应变全过程曲线。岩石单轴受压条件下的全程应力——应变曲线可划为5个阶段。 ①O—A段，原始空隙压密阶段，岩石应力—应变曲线呈上弯形，此段变形模量较小且不是一个常数。 ②A—B段，线弹性阶段，岩石应力—应变曲线呈直线形，相应的B点得值称为弹性极限。 ③B—C段，弹塑性过度阶段，岩石的应力—应变曲线从B点开始偏离直线，当应力达到0.6时岩石开始有微破裂不断产生，岩石的体积由压缩转向膨胀。对应于曲线上C点得应力值称为屈服极限。 ④C—D段，塑性阶段，当应力超过屈服应力后，接近0.95时，岩石破裂速度加快，岩石的应力—应变曲线继续向右上方延伸，岩石的体积膨胀加速，变形也随应力增长而迅速增长，直到D点破坏。相应于D点的应力值称为岩石的强度极限（）或峰值强度。 ⑤D点以后为破坏阶段，又称后破坏阶段。这段峰后曲线说明，岩石达到强度极限后，破坏的发展要经历一个过程，最终达到完全破坏。后破坏的岩石仍有一定的承载能力，只是保持一较小值，相应于曲线E点所对应的应力值称残余强度。D点后的峰后区表现出应变软化的特性。 简述岩体的基本特征（03、07、08）P30 答：概括来说，天然岩体与实验室内制作的岩石试件有显著不同： I．⑴岩体赋存于一定地质环境中，地应力、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响，而岩石试件只是为实验室实验而加工的岩块，已经完全脱离了原有的地质环境。⑵岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程，其中存在着各种地质构造和弱面，如不整合、褶皱、断层、节理、裂隙等等。⑶一定数量的岩石组成岩体，且岩体无特定的自然边界，只能根据问题的需要来圈定范围。 II．除上述特点外，从力学角度来看，岩体与岩石有许多区别，较为明显的基本特征是：⑴岩体的非均质性。有多种岩石组成的岩体，因其结构面方向、分布、密度以及在自然条件下组成岩石的物质成分和组合状况经常发生变化，所以认为岩体是非均质的。即岩体的非均质性是岩体物理力学性质随空间位置的不同，其性质也不相同的特性。⑵岩体的各向异性。因岩体中结构面的分布往往有一定的方向，随受力岩体的结构面趋向不同，其力学性质也不同。岩体的各向异性指岩体的全部或部分物理力学特征随方向不同而表现出不同性质的特征。岩体的许多物理力学性质，如弹性模量、抗拉、抗压强度等随测试或加载方向不同而又显著差异。⑶岩体的非连续性。由于岩体被各种结构面所切割，因此从总体上说岩体属于非连续介质，而岩块则可作为连续介质。 运用莫尔—库仑强度曲线推导出以极限主应力σ1和σ3表示的莫尔—库仑强度准则（03、05、06） 答： 库伦—摩尔强度准则认为当压力不大时（一般10MPa）,可用斜直线强度曲线（图1-22）推导出强度准则的表达式 圆A为摩尔应力圆，其方程为 式中 C、——岩石的内聚力和内摩擦角。 由此方程得： , 由斜直线表强度达式知：OD=C,，所以在直角三角形AEB中： 整理得： 此式即为库伦—摩尔强度准则，也称极限平衡条件。 绘图说明双向等压作用下圆形巷道周边应力分布的基本规律，并加以解释（03、05、06、07、08、09、10）20分，P50 17 答：1、弹性变形应力分布 图3 弹性条件下圆形巷道应力分布图 巷道开掘后原岩应力重新分布，巷道围岩内出现应力集中，如果围岩应力小于岩体强度，则围岩仍处于弹性状态，则巷道围岩中距巷道中轴线为r的任意一点的应力为：， 其中：r为巷道半径；由自重应力引起 (且=H); 应力分布如图3所示，且有以下特点： （1）、在双向等压应力场中，圆孔周边全处于压缩应力状态。（2）、应力大小与弹性常数E、无关。（3）、、的分布和角度无关，皆为主应力，即切向和径向平面均为主平面。（4）、双向等压应力场中孔周边的切向应力为最大应力，其最大应力集中系数K=2，且与孔径的大小无关。当=2H，超过孔周边围岩的弹性极限时，围岩将进入塑性状态。（5）、其他个点的应力大小与孔径有关。（6）、圆孔周围任意点的切向应力与径向应力之和为常数，且等于2。 2、塑性变形区及应力分布 图4 塑性条件下圆形巷道应力分布图 如果围岩应力大于岩体强度，巷道围岩会产生塑性变形，形成塑性变形区，即形成塑性圈。径向压力与弹性条件下一致，但切向应力由于塑性变形使其在巷道边缘不为0，并在巷道边缘到塑性圈逐渐增大，过了塑性圈，规律与弹性条件下一致，其应力分布如图4所示。 5、绘图解释岩石蠕变（05、06、10、11） 答：反应蠕变特征的变形—时间曲线称为蠕变曲线。图1-12为岩石的典型蠕变曲线。 它可以划分为： ①O-A段：瞬时变形阶段。在加