重庆大学-博士、硕士岩石力学考题.doc

重庆大学二零零五年博士生（春季）入学考试试题
科目代码：379（）
考试科目：岩石力学
专业：采矿工程
请考试注意：
答题（包括填空题和选择题）一律答在答题纸上，答在试题上无效。

试论述岩体结构类型。（20分）
试述库仑准则和莫尔假定的基本内容，并说明对其研究的工程实际意义。（20分）
什么是岩石的水理性？如何描述岩石的水理性？（20分）
岩石在复杂应力状态下主要有哪些破坏类型，并阐述其在工程岩体稳定性研究中的意义。（20分）
论述影响岩石力学性质的主要因素。（20分）
重庆大学博士生入学考试试题答案
试论述岩体结构类型。
回答要点：
岩体结构分类依据：
第一依据：结构面类型：软弱结构面和坚硬结构面
第二依据：结构面切割程度及结构体类型：块裂结构、板裂结构、碎裂结构、断续结构、完整结构
岩体结构分类方案：
级结构类型亚类I块裂结构块状块裂结构层状块裂结构板裂结构块状板裂结构层状板裂结构II完整结构块状完整结构板状完整结构断续结构块状断续结构层状断续结构碎裂结构块状碎裂结构层状碎裂结构过渡型散体结构碎屑状散体结构糜棱化散体结构
各类岩体结构的地质特征：
完整结构岩体
块裂结构岩体
板裂结构岩体
碎裂结构岩体
断续结构岩体
散体结构岩体
岩体结构的相对性及工程岩体结构的唯一性：对于工程岩体而言，由于工程规模和尺寸的变化，岩体结构也发生相对变化。因此，岩体结构是相对性，只有在确定的地质条件和工程尺寸条件下，工程岩体结构才是唯一确定的。试述库仑准则和莫尔假定的基本内容，并说明对其研究的工程实际意义。
回答要点：
该准则是1773年由库仑引入的，他认为趋于使一平面产生破坏的剪应力受到材料的内聚力和乘以常数的平面的法应力的抵抗，即
|τ|=S0+μσ
其中，σ和τ是该破坏平面的法向应力和剪应力，S0可以看作是材料的固有剪切强度的常数，μ是材料的内摩擦系数的常数。根据该理论可以推论出，当岩石发生破坏时所产生的破裂面将有两个可能的共轭破裂面，且均通过中间主应力的方向，并与最大主应力方向成夹角()，这里的内摩擦角。
莫尔假定是莫尔于1900年提出的一种剪切破坏理论，该理论认为岩石受压后产生的破坏主要是由于岩石中出现的最大有效剪应力所引起，并提出当剪切破坏在一平面上发生时，该破坏平面上的法向应力σ和剪应力τ由材料的函数特征关系式联系：
|τ|=f（σ）
按莫尔假定可以看出：=1\*GB3①岩石的破坏强度是随其受力条件而变化的，周向应力越高破坏强度越大；=2\*GB3②岩石在三向受压时的破坏强度仅与最大和最小主应力有关，而与中间主应力无关；=3\*GB3③三向等压条件下，莫尔应力圆是法向应力σ轴上的一个点圆，不可能与莫尔包络线相切，因而岩石也不可能破坏；=4\*GB3④岩石的破裂面并不与岩石中的最大剪应力面相重合，而是取决于其极限莫尔应力圆与莫尔包络线相切处切点的位置，这也说明岩石的破裂不仅与破裂面上的剪应力有关，也与破裂面上出现的法向正应力和表征岩性的内聚力和内摩擦角有关。总之，莫尔假定考虑了岩石的受力状态、周向应力约束的影响和岩石的本身性能，能较全面的反映岩石的破坏强度特征，但该假定忽视了中间主应力对岩石破坏强度的影响，而事实证明中间主应力对其破坏强度是有一定程度影响的。

什么是岩石的水理性？如何描述岩石的水理性？
回答要点：
岩石遇水作用后，会引起某些物理、化学和力学等性质的改变，水对岩石的这种作用特性称为岩石的水理性。岩石的水理性主要包括吸水性、抗冻性和软化系数三个方面。
岩石的吸水性是指岩石吸收水分的性能，其水量的大小取决于岩石孔隙体积的大小及其敞开或封闭程度等，描述岩石吸水性的指标有吸水率、饱水率和饱水系数。岩石的吸水率V1为标准大气压力下，岩石吸入水的重量W1与岩石干重量Wd之比：

岩石的饱水率V2为高压（150个大气压）或真空条件下，岩石吸入水的重量W2与岩石干重量Wd之比：

岩石的饱水系数Ks为吸水率V1与饱水率V2之比：
显然，吸水性较大的岩石在吸水后往往会产生较大的膨胀，它将会给地下空间的支护造成很大的压力。
岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的性能，它是评价岩石抗风化稳定性的一个重要指标。当岩石经过反复冻结和融解时，由于岩石中含各种矿物的膨胀系数不同，岩石产生不均匀膨胀而导致岩石结构破坏，同时由于岩石中的水分冻结对岩石产生膨胀压力，这都将致使岩石强度降低，甚至引起岩石的破坏。岩石的抗冻性可用抗冻系数Cf表示，它是指岩石试件在±250C的温度区间内，反复降温、冻结、升温、融解，然后测量其抗压强度的下降值，以此强度下降值与冻融实验前的抗压强度之比的百分率作为抗冻系数Cf：

其中，冻融实验前岩石试件的抗压强度，冻融实验后岩石试件的抗压强度。
岩石中含水量的多少也会影响岩石的强度，一般而言，岩石含水