2019年研究生入学考试《802岩石力学》自命题试题

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姓

2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题答案

科目名称：岩石力学 科目代码：802

考试时间：3小时 满分150 分

可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√）

注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考

完后试题随答题纸交回。

一、名词解释（每题5分，共30分）

1、岩石软化系数：岩样饱和水状态的抗压强度与自然风干状态抗压强度的比值。

2、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。

3、塑性变形：物体受力后产生变形，在外力去除后变形不能安全恢复的那部分变形。

4、不稳定蠕变：蠕变不能趋于某一极限值，而是无限增长直到破坏，这种蠕变称为不稳

定蠕变。

5、地质软岩：单轴抗压强度小于25Mpa的松散、破碎、软弱及风化膨胀性一类岩体的总

称。

6、凯泽效应：多晶金属的应力从其历史最高水平释放后，再重新加载，当应力未达到先

前最大应力值时，很少有声发射产生，而当应力达到和超过历史最高水平后，则大量产生

声发射，这一现象叫做凯泽效应。

二、填空题（每空2分，共20分）

1、岩石力学对应力正负号的规定是：压应力为正，拉应力为负。

2. 试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其横截面的断裂破坏，岩石的拉伸破坏试验方

法有直接拉伸试验和间接（劈裂法）试验两类。

3、岩石的蠕变分为 减速蠕变 、 等速蠕变 和加速蠕变三个阶段。

4、流变模型的基本原件包括弹性元件、粘性元件和塑性元件。

5、边坡稳定分析的极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡条件（即静力

学平衡原理）分析边坡各种破坏模式下的受力状态，以边坡滑体或滑体分块上的抗滑力和

下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。

三、判断改错题（对于正确的命题在答题纸上的题号旁打√；对于错误的命题

在答题纸上的题号旁打×，并在×后写出改正后的正确命题，每题4分，共

20分）

1、物体的塑性变形和流变都与时间有关。

×，物体的塑性变形与时间无关，流变与时间有关。

2、对于很长的柱形体，任一横截面xy面在z方向都没有位移即ω＝0；所受荷载都垂直

于z轴且沿z方向没有变化，长柱体两端受到光滑约束，即τ =τ = 0 ，但σ

zx zyz

≠0 ,这种

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平面问题称为平面应变问题。

√。

3、开尔文体是一种粘弹性体，它由胡克体与牛顿体即一个弹簧与一个阻尼器并联而成，

该组合体的总应变等于弹簧的应变和阻尼器的应变之和。

×，去掉“应变之和”。

4、Griffith强度理论认为材料断裂的起因是分布在材料中的微小裂纹尖端发生剪切扩展所

致。

×，“剪切”改为“拉伸”。

5、边坡稳定性分析方法中，Bishop法适用于滑动面为圆弧形的边坡。

√。

四、简答题（每题8分，共48分）

1、岩石的抗压、抗拉、抗剪指标试验方法各有哪些，有何优缺点？

答：抗压指标试验方法有直接单轴抗压试验，普通三轴试验和真三轴试验。抗拉指标试验

有直接抗拉试验（缺点：试样制备困难，且不易与拉力机固定），劈裂法（优点：简单易

行，只要有普通压力机就可以进行试验）。抗剪指标试验方法有直接剪切试验（缺点：强

度曲线并不是绝对严格的直线），楔形剪切试验，三轴压缩试验（优点：结果较精确）。

2、岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。

答：试件在单轴压缩载荷作用破坏时，在试件中可产生三种破坏形式:

（1）X状共轭斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。

（2）单斜面剪切破坏，破坏面上的剪应力超过了其剪切强度，导致岩石破坏。

（3）拉伸破坏，破坏面上的拉应力超过了该面的抗拉强度，导致岩石受拉伸破坏。

3、地应力测量方法分为哪两类？两类的主要区别在哪里？每类包括哪些主要测量技术？

答：地应力测量方法主要分为直接测量法和间接测量法。直接测量法是由测量仪器直接测

量和记录各种应力量，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值；

间接测量法是借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物

理量的变化，然后由测得的间接物理量的变化，通过已知公式计算岩体中的应力值。直接

测量法主要包括：扁千斤顶法、刚体包体应力计法、水压致裂法、声发射法；间接测量法

主要包括：全应力解除法、局部应力解除法、松弛应变测量法、孔壁崩落测量法、地球物

理探测法。

4、在三轴压缩试验条件下，岩石的变形特性会发生哪些变化？

答：（1）随着围压的增大，岩石的抗压强度显著增加；

（2）随着围压的增大，岩石的变形显著增大；

（3）随着围压的增大，岩石的弹性极限显著增大；

（4）随着围压的增大，岩石的应力-应变曲线形态发生明显改变，岩石的性质发生了变化：

由弹脆性→弹塑性→应变硬化。

5、简述影响岩石力学性质的主要因素有哪些。

答：（1）水对岩石力学性质的影响，地下水对岩石力学性质影响的5个方面：连接作用、

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润滑作用、水楔作用、孔隙压力作用、溶蚀及潜蚀作用

（2）温度对岩石力学性质的影响，随着温度的增高，岩石的延性加大，屈服点降低，峰

值强度也降低。

（3）加载速度对岩石力学性质的影响，随着加荷速度的降低，岩石的延性加大，屈服点

降低，峰值强度也降低。

（4）围压对岩石力学性质的影响，随着围压的增高，岩石的延性加大，屈服点增加，峰

值强度也增加。

（5）风化对岩石力学性质的影响，产生新的裂隙、矿物成分发生变化、结构和构造发生

变化。

6、维护岩石地下工程稳定的基本原则有哪些？

答：（1）合理利用和充分发挥岩体强度；（2）改善围岩的应力条件；（3）合理支护；（4）

强调监测和信息反馈。

五、分析与计算题（每题16分，共32分）

1、将一个岩石试件进行单轴压缩试验，当其压应力达到60Mpa时，即发生破坏，破坏面

法线方向与最大主应力方向所夹锐角为60°。设抗剪强度满足库仑准则，试计算：（1）在

正应力等于零的那个面上的抗剪强度；（2）在上述试验中与最大主应力面的夹角为45°的

那个面上的抗剪强度；（3）内摩擦角；（4）破坏面上的正应力和剪应力。

解：已知得，岩石进行单轴压缩，所以，



60



42



30



3

0

当时，岩石破坏，则



1

60MPa



13



60=

1sin2Ccos



1sin1sin



2Ccos30

1sin30

得C=17.32 Mpa

（1）由库仑准则可知，

StgC



当=0 时，剪切强度S：



StgC



=

0tg3017.32

=17.32 MPa

（2） 与最大主应力面的夹角为45°时，即该面上为正应力，剪应力为，



45





剪切强度S。



cos2



1313



22

=

600600

cos245

22

=30 Mpa

StgC



=30

tg3017.32

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=34.64 MPa

（3）已知得岩石内摩擦角



60



42

（4）破坏面为



60

所以,



30



cos2

=



1313



22

600600

cos260

22

=15 MPa



sin2

=



13



2

600

sin260

2

=25.98 MPa

2、某岩质边坡裂隙发育、岩体整体性差、强度不高，导致该边坡稳定性差，试分析可采

用哪种边坡加固方法对该边坡进行加固，并具体阐述这种方法的加固原理及特点。

答题要素：选择边坡机械加固中的某一种方法，详细描述该方法的原理及特点。

如锚杆（索）加固边坡：通过锚索施加向岩体施加预应力，形成压缩区域，改变了内部岩

体的应力状态，压缩状态下的岩体强度变大，预应力在垂直滑面方向上产生了对滑动面的

正压力，增大了滑面处的岩石摩擦力，提高了滑面的抗剪强度。由于锚索注浆时有相当一

部分浆液被压入裂隙和充填破碎区，这可起到增加岩体的整体性，达到提高岩体稳定性的

作用。因此，预应力锚索加固适用于岩体破碎、产状絮乱、整体性差、轻度破裂的岩体，

以及岩层风化剥落、鼓胀变形严重、风化层较厚、防护面积较大的大型滑坡体。对于边坡

高、坡率陡、岩性复杂破碎、力学性能差的边坡岩体，应用预应力锚索也能取得很好的加

固效果。在有裂隙的坚硬岩体地段，为了增强边坡滑动面上的正压力，提高滑面上的抗滑

力或固定松动危岩，也可以采用预应力锚索。

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