岩石力学 蔡美峰 东大10采矿习题课全部

东北大学 采矿工程 岩石力学与工程 蔡美峰 习题课

第二章 岩石物理力学性质内容回顾：1、岩石的基本构成和地质分类 2、岩石的物理性质 3、岩石的力学性质 4、影响岩石力学性质的主要因素

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第二章 岩石物理力学性质了解：岩石的基本构成和地质成分；岩石中的主要造岩矿物， 其物理力学性质；常见的演示结构类型。

重点：1、岩石的基本物理性质； 2、岩石的单轴压缩变形特性，应力-应变全过程曲线的 工程意义； 3、岩石的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及其实验室测 定方法； 4、岩石在三轴压缩条件下的力学特性； 5、影响岩石力学性质的主要因素；

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第二章 岩石物理力学性质 难点：1、影响岩石力学参数的主要因素； 2、岩石变性特征和力学性能； 3、岩石应力应变曲线的实质和工程意义。

关键术语：物理性质:密度；容重；岩石的孔隙性；孔隙率；孔隙比； 岩石的水理性；吸水率；饱水率；饱水系数；岩石的透水 性；渗透系数；岩石的抗冻性；抗冻系数；岩石的软化性； 软化系数；力学性质:抗压强度；抗拉强度；抗剪强度；峰值强度；残 余强度；岩石的变形；全应力-应变曲线；刚性压力机。

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第二章 岩石物理力学性质-习题1. 比较岩石抗压强度、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 2. 剪胀(或扩容)发生的原因是由于( D ) (A)岩石内部裂隙闭合引起的 (B)压应力过大引起的 (C)岩石的强度大小引起的 (D)岩石内部裂隙逐渐张开、贯通引起的 3. 大部分岩体属于( D )。 (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 4. 岩石受力后表现为何种形式的破坏下列那个因素没有关系( C ) A)岩石自身性质 (B)岩石赋存环境(C)最大主应力(D围压

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第二章 岩石物理力学性质-习题5. 在岩石单向抗压强度试验中，岩石试件高与直径的比值h/d和 试件端面与承压板之间的磨擦力在下列哪种组合下，最容易 使试件呈现锥形破裂。( B ) (A)h/d较大，磨擦力很小 (B)h/d较小，磨擦力很大 (C)h/d的值和磨擦力的值都较大 (D)h/d的值和磨擦力的值都较小 6. 由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于( D ) (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 7. 岩石的水理性包括岩石的(吸水性)、(透水性)、(软化性) 和抗冻性

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第二章 岩石物理力学性质-习题8. 按照岩石在变形过程中所表现出来的应力应变时间关系的不同， 可以将岩石划分为( 弹性变形 )、

( 塑性变形 )和 ( 粘性变形 )三种性质各异的基本变形作用。 9. 岩石中的微结构面主要包括解理、(晶格缺陷)、晶粒边界、 颗粒空隙和( 微裂隙 )等。 岩石在载荷作用下在其破坏之前产生的一种明显 10. 岩石扩容： 的非弹性体积变形。 11. 岩石各向异性： 岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不 同而表现出差异的现象。 12.巴西劈裂试验中，P为劈裂破坏时最大压力，D为岩石圆盘的直 径，T为岩石圆盘厚度，则岩石抗拉强度的公式为( t 2 P ) DT

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第二章 岩石物理力学性质-习题13. 简述全应力应变曲线的四个阶段？答：首先，孔隙裂隙压密阶段，其次弹性变形指微弹性裂隙稳 定发展阶段，第三，非稳定破裂发展阶段；第四，破裂后阶段。

14. 简述影响岩石抗压强度的主要因素有哪些？ 答：影响岩石抗压强度的因素可以分为两个方面：一方面，岩石本身，如岩石的颗粒大小、矿物成分、颗粒连接和胶结情况， 块体密度、层理和裂隙的特性和方向，风化程度和含水情况等； 另一方面，是试验方法，如试件大小，尺度相对比例，形状、 试件加工情况和加载速度等。

答：首先，预测岩爆；其次，预测蠕变破坏；最后，预测循 15. 环加载条件下的岩石破坏。 全应力应变曲线的三个用途？

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第二章 岩石物理力学性质-习题16试论述岩石应力-应变曲线类型及成因，并画出相应的曲 线图。

类型I 直线型 弹性 应力与应变关系是一直线或 近似直线，直到试件发生突 然破坏为止。具有这种变形 性质的岩石有玄武石、石英 岩、白云岩以及极坚固的石 灰岩。由于塑性阶段不明显， 这些材料被称为弹性体。

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第二章 岩石物理力学性质-习题类型II 下凹型 弹塑性 应力较低时，应力-应变曲线近似于直线， 当应力增加到一定数值后，应力-应变曲线 向下弯曲，随着应力逐渐增加而曲线斜率 也就越变越小，直至破坏。具有这种变形 性质的岩石有较弱的石灰岩、泥岩以及凝 灰岩等，这些材料被称为弹-塑性体。 类型III 上凹型 塑弹性 在应力较低时，应力-应变曲线略向上弯 曲。当应力增加到一定数值后，应力-应 变曲线逐渐变为直线，直至发生破坏。具 有这种变形性质的代表岩石有砂岩、花岗 岩、片理平行于压力方向的片岩以及某些 辉绿岩等，这些材料被称为塑-弹性体。

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第二章 岩石物理力学性质-习题类型IV S型 塑弹塑性 应力较低时，应力-应变曲线向上弯曲， 当压力增加到一定值后，变形曲线成为直 线，最后，曲线向下弯曲，曲线似S型。 具有这种变形特征的岩石大多数是变质岩， 如大理岩、片麻岩等，这些材料被称为塑 -弹-塑

性体。类型V 基本上与类型IV相同，也呈S 型，不过曲线斜率较平缓。一般发生 在压缩性较高的岩石中。应力垂直于 片理的片岩具有这种性质。

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第二章 岩石物理力学性质-习题类型VI 应力-应变曲线开始先有很小一段直线部分，然后有非 弹性的曲线部分，并继续不断地蠕变。这是岩盐的应力 -应变特征曲线，某些软弱岩石也具有类似特性。这类 材料被称为弹-粘

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第三章 岩体力学性质内容回顾：1、岩体结构基本类型 2、岩体结构面及其充填特征

3、结构面的力学性质4、岩体的变形特性

5、岩体的强度特性6、岩体的水力学性质 7、 岩体质量评价及其分类

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第三章 岩体力学性质了解 岩体结构分类依据和分类方案，各类岩体结构的地 质特征及对工程岩体结构分类；了解结构面类型及特 征，掌握结构面分级的依据，岩体质量评价及其分类。 重点掌握： 1、岩体结构的基本定义； 2、岩体的强度特征及强度测定； 3、岩体的变形特征； 4、岩体分类与质量评价方法。 5、结构面的剪切变形特征； 6、结构面的抗剪强度； 7、结构面的力学效应。 8、岩体的水力学性质

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第三章 岩体力学性质难点： 1、结构面的力学效应。 2、岩体的变形特征；

3、岩体的力学特征关键术语：结构面；原生结构面；构造结构面；次 生结构面；粗糙度；结构面的剪切变形；结构面的抗 剪强度；岩体结构，岩体强度，准岩体强度；岩体变 形，岩石RQD质量指标；完整性系数

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第三章 岩体力学性质-习题1. 对于粗糙起伏无充填的不规则的锯齿状结构面而言，当结构 面粗糙程度相同时，作用于结构面法向应力越大，则剪胀 角( C ) (A)等于零(B)越大(C)越小(D)不变 2. 岩体的尺寸效应是指( C )。 (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 3.影响岩体力学性质的基本因素( ABCD )。 (A)结构体的力学性质(B)结构面的力学性质 (C)岩体结构力学效应(D)环境因素

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第三章 岩体力学性质-习题4. 岩体的赋存环境对岩体的力学性质有重要的影响，其赋存条 件不包括( D )。 (A)地应力(B)地下水(C)地温(D)附加应力 5.以下不属于原生结构面的是( B )。 (A)原生节理(B)断层(C)沉积结构面(D)变质结构面 6.岩体结构面的力学性质不包括( A )。 (A)尺寸效应性质(B)法向变形性质(C)剪切变形性质 (D)抗剪强度 7.节理岩体各方向上的力学性质差别较大，这主要是结构面的 ( C )决定的。 (A)厚度(B)充填物(C)节理、层面的方向性(D

)长度

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第三章 岩体力学性质-习题8. 结构体和结构面是岩石的基本组成部分，在某些情况下， (结构面)对岩体的力学性质和力学作用具有控制作用，但 结构面 在硬岩中，主要是(结构体)的力学性质确定了岩体的力学 结构体 性质。

9. 岩石质量指标(RQD) 长度在10cm以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比， 成为岩石质量指标(rock quality designation)。

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第三章 岩体力学性质-习题10. 结构体

结构面以其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形成形 态不一、大小不等以及成分各异的岩体块体，被各种结 构面切割而成的岩体块体。11. 岩体完整性指标

指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之比的平方。也称水力传导系数，是岩体介质特征和流体特性的 函数。

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第三章 岩体力学性质-习题13. 某工点岩体主要是白云质灰岩，实验室测得岩块单轴 抗压强度 c 31MPa ,纵波波速 V pr 3815 m / s ,现 场测得纵波波速为 V pm 3216 m / s 。求现场岩体的单轴抗压 强度 RC 。

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