第一篇：巖石力學-實驗報告

巖石力學與工程

實驗報告

一、實驗目的

1、熟悉運用巖石力學的phase軟件；

2、運用巖石力學的基本理論，來計算某地的地應力值。

二、實驗軟件

1、巖石力學phase軟件；

2、auto CAD 2006;

3、matlab 6.5軟件；

4、microsoft office 2003軟件。

三、實驗方法與步驟

1、選取九龍河溪古水電站地質構造帶作為實驗基礎，并用運用auto CAD軟件繪制將該地區的斷層、節理等地質構造單元；

2、在phase軟件中導入已繪制各種邊界（斷裂邊界、材料邊界、boundry）；

3、進行網格劃分；

4、定義材料，并將所計算的模型設置正確的材料顏色；

5、運用matlab軟件進行數據處理和計算；

5.1、已知理塘、雅江、呷巴、長河壩、乾寧的最大主應力及最小主應力，利用工程力學的力學計算方法，將已知應力點的σ

1、σ

3、最大主應力方向轉換成σx、σy、τxy、τyx.可得出如表1所示的的實驗數據：

地名 理塘 雅江 呷巴 長河壩 乾寧 σx 7.402573 5.352823 4.553373 3.119851 2.883026

σy 5.89742731 5.967177408 5.146626914 6.09014932 3.22697392

τxy 1.96052 0.76029 0.04486 0.42586 0.56961

x坐標-16.2352-8.7352 1.7393 7.3222-0.3815

y坐標 14.604 14.604 14.0014 13.0728 20.9622

表格1：將σ

1、σ3 轉化為σ

x、σy的數據表

5.2、運用matlab軟件編程，求出各個地區的ν、λ、α值 令E=E;v=ν；l=λ；a=α； Yanshi1的源程序：

E=input('請輸入E的值:');v=input('請輸入v的值:');G=E/[2*(1+v)] l=E*v/[(1+v)*(1-2*v)] a=l+2*G 對于⑤古生代到三疊紀的變質分布 有：E=12500MPa，0.22 運行matlab程序：yanshi1 請輸入E的值:12500 請輸入v的值:0.22 G =5.1230e+003 l =4.0252e+003 a =1.4271e+004 即求得理塘G =370.3704；l =864.1975；a =1.6049e+003

5.3、在利用auto CAD 的測量距離方法，得出理塘、雅江、呷巴、長河壩、乾寧的坐標，求得的數據如表2：

地名 E(MPa)μ λ G α x坐標 理塘 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08-121764 雅江 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08-65514 呷巴 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08 13044.75 長河壩 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08 54916.5 乾寧 12500 0.22 4025.1756 5122.95082 14271.08-2861.25

表格2：各個地區的x,y坐標

5.4、建立matlab的矩陣模型，求出系數A1,A2,A3,A4,A5,B1,B2,B3,B4,B5

Matlab的矩陣模型如下：

A=[ α 0 2*α*X 0 a*Y 0 λ 0 2*λ*Y λ*X λ 0 2*λ*X 0 λ*Y 0 α 0 2*α*Y α*X 0 1 0 2*Y X 1 0 2*X 0 Y ];b=[σx;σy;τxy/G];

y坐標 109530 109530 105011 98046 157217 A*x=b；

即可得如下的系數矩陣：

A=[14271, 0,-3475388088, 0, 1563111392, 0, 4025.2, 0, 881760312，-490124453

14271, 0,-1869900588, 0, 1563111392, 0, 4025.2, 0, 881760312，-263706953

14271, 0, 372324682 , 0, 1498604846, 0, 4025.2, 0, 845376529.2，52507929

14271, 0, 1567426743, 0, 1399214466, 0, 4025.2, 0, 789309518.4, 221049896

14271, 0,-81667225 , 0, 2243636672, 0, 4025.2, 0, 1265655712,-11517305

4025.2, 0,-980248906, 0, 440880156, 0, 14271, 0, 3126205260,-1737694044

4025.2, 0,-527413906, 0, 440880156, 0, 14271, 0, 3126205260,-934950294

4025.2, 0, 105015858，0, 422688265, 0, 14271, 0, 2997209691, 186162341

4025.2, 0, 442099792，0, 394654759, 0, 14271, 0, 2798625024, 783713372

4025.2, 0,-23034610，0, 632827856, 0, 14271, 0, 4487273343,-40833612

0，1，0, 219060,-121764, 1，0,-243528，0，109530

0，1，0, 219060,-65514，1，0,-131028，0，109530

0，1，0, 210021, 13044.8, 1，0, 26089.6，0，105010.5

0，1，0, 196092, 54916.5, 1，0, 109833，0，98046

0，1，0, 314433,-2861.3, 1，0,-5722.6，0，157216.5];

b=[-5.89743;-5.96718;-5.14663;-6.09015;-3.22697;-7.4026;-5.3528;-4.5534;-3.1199;

-2.883;0.000382689;0.000148407;0.000008756;0.000083127;0.000111185];5.5、利用以上模型來求解，從中任意選取10組可求A1,A2,A3,A4,A5和B1,B2,B3,B4,B5的值分別如下：

A1=-0.0007, A2=0, A3=-1E-10, A4=-1E-09, A5=3E-09, B1=0.00013, B2=-0.0003, B3=-2E-09, B4=6.5E-10, B5=1.7E-09 5.6、根據以上的系數A1,A2,A3,A4,A5,B1,B2,B3,B4,B5可將研究區域的不同坐標值找出，利用以下式子求出σx，σy，τxy值： α*A1+2αX*A3+αY*A5+λ*B2+2λY*B4+λX*B5=σx λ*A1+2λX*A3+λY*A5+α*B2+2αY*B4+αX*B5=σy B1+2X*B3+Y*B5+A2+2Y*A4+X*A5=τxy/G 求得的實驗數據見表3：

X σy Y σx τxy-270030.1-300000 26.10190827 23.443972-3.3845051-248837-300000 26.01878553 22.919628-3.1933399-236123.4-300000 25.96892114 22.60508-3.0786621-196566.8-300000 25.81377387 21.6264-2.7218553-184185.2-300000 25.76521133 21.320064-2.6101715-153965.8-300000 25.64668607 20.572399-2.3375878-123746.4-300000 25.52816081 19.824733-2.0650041-93526.95-300000 25.40963555 19.077067-1.7924204-60145.15-300000 25.2787069 18.25116-1.4913115-26763.34-300000 25.14777826 17.425253-1.1902025 6618.4692-300000 25.01684961 16.599346-0.8890936 45416.512-300000 24.86467765 15.639435-0.5391294 73948.703-300000 24.75276995 14.933514-0.2817648 104011.98-300000 24.6348571 14.189711-0.0105895 134075.26-300000 24.51694425 13.445909 0.26058577 164138.53-300000 24.3990314 12.702106 0.53176105 175764.95-300000 24.35343079 12.414454 0.63663307 217176.63-300000 24.19100772 11.389878 1.01017268 258588.32-300000 24.02858465 10.365302 1.38371229-300000 267798.0381-0.913855697 6.8671631-3.0855215-300000 235596.0762 0.624976383 7.8493492-3.1178096-300000 203394.1143 2.163808463 8.8315352-3.1500977-300000 158059.4885 4.330209902 10.214278-3.1955536-300000 124366.9978 5.940269739 11.241926-3.2293362-300000 90674.50712 7.550329576 12.269575-3.2631188-300000 56982.01644 9.160389413 13.297223-3.2969014-300000 42538.32465 9.850608735 13.737767-3.3113838-300000 10072.42382 11.40205364 14.728004-3.3439365-300000-22393.477 12.95349854 15.71824-3.3764892-300000-49054.7592 14.22755869 16.531431-3.4032218-300000-75716.0413 *** 17.344622-3.4299544-300000-113096.701 17.28792486 18.484762-3.4674351-300000-150477.361 19.07423088 19.624903-3.5049157-300000-187858.021 20.8605369 20.765043-3.5423964-300000-225238.68 22.64684292 21.905184-3.579877-300000-262619.34 24.43314895 23.045324-3.6173577-300000-300000 26.21945497 24.185465-3.6548383

表格3：不同坐標的應力值 5.7、在Phase中設定邊界應力值導入所求的模型，即可得到所需的實驗模型。模型如圖1所示：

圖1：實驗模型圖

四、實驗成果

由以上的模型，在phase軟件中經過計算，可建立如下圖所示的成果：

圖2：maximum shear strain圖

圖3：strength factor 圖

五、實驗中遇到的問題及心得體會

本題是巖石力學的基本實驗之一，旨在通過學習了一些巖石力學的基本知識，來實地計算某地的地應力。本題以九龍河溪古水電站地質構造為實驗數據的基礎，來對該地區的地應力值進行了定量的計算。實驗的過程中，由于是第一次接觸巖石力學phase軟件，也遇到了一定的問題。具體來說可以概括如下：

1、工程力學基礎知識學得不是特別的扎實，致使在已知了理塘、雅江、呷巴、長河壩、乾寧的最大主應力及最小主應力后，處理實驗數據花了一定的時間，利用公式???x??y2?(?x??y2)2??x2花費了一定的時間，此題可用應力圓的方法來計算，使問題得到一定的簡化。

2、由于知識的局限性，所學的matlab知識也不是特別的熟練。此題本來也可以excel來解決問題，求解線性方程組也有一定的方便，但關于這方面的知識自己學得不是特別的精通，致使用了matlab軟件來解決。本題在一定的程度上也反映matlab的局限性，如在求解的過程中，可從中選取任意15個線性方程組中的10組數據來解決需要求的系數A1,A2,A3,A4,A5,B1,B2,B3,B4,B5。但matlab不能夠顯示數據過于小的數據，因此在運行的過程中，會遇到顯示-Inf的情況，此方式就表示了在matlab的情況下，不能正常的顯示數據。如果采用excel來解決問題，或許不會遇到這樣類似的問題。

3、實驗過程中，對計算模型的思路不清晰。致使在做題的過程中，在得出一些實驗數據之后，不能進行下一步的正確操作。只有在等到老師講解了一些相關的步驟之后，才會有一定的思路。同是，對模型也不是特別的清楚，由于phase軟件全部是英文的命令，所以在操作的過程中，也有了一定的難度。在實驗時，我不僅遇到了一些難題，而且還轉了一定的圈子。比如在添加在Phase軟件中設定邊界應力值時，由于不知道實驗的條件，所以給模型的四周都設定了邊界的應力值，但之后在計算時，卻出現了一定的問題。之后經過老師的講解，才知道另外兩邊的值是不需要加的。這不僅給計算的過程帶來了冗雜，而且也浪費了不少的時間。

通過本次實驗，我也深刻的認識到了自己所學的知識的局限性。巖石力學phase軟件，auto CAD 2006，matlab 6.5軟件以及microsoft office 2003軟件這些有用的學習軟件，在以后學習的過程中我一定要抽空來熟練這些軟件的。同時，我也深刻地認識到了計算機軟件對工程類的巨大作用。通過對一些實驗數據的收集，在軟件中解決這些實際的問題，的確給我們的學習和工作帶來了一定的方便。特別是對于這研究地質類的軟件來說，我想如果可以的話，還可以考慮地震力的作用，來研究和預測地震，這些都是有極大地幫助。或者將所研究的模型來通過進一步的研究，并考慮其他的因素，來分析不同地質深度的地應力的變化情況，以對研究地質構造將有極大的幫助。

通過本次實驗，我也只是分析和計算了巖石力學實驗的一些初級東西。由于phase軟件的強大性，我想通過一定的方式，還可以從模型中研究出一些新的東西，這對于學習本軟件和巖石力學更深的知識，都是有極大的幫助的。當然，這些也只有通過以后進一步的學習了。

最后，感謝王老師給我們這樣的一次實驗機會，也感謝她在實驗過程中給我的指導和幫助。

第二篇：巖石力學課程介紹

《巖石力學》課程介紹

該課程為學科基礎課程，適應專業有土木工程專業、水利水電工程專業；課程性質為選修

課程主要學習巖體的基本物理力學性質及測定方法，工程巖體在外荷作用下內應力的變化和表現出的性質及應力狀態、應變狀態以及對工程的影響，并用以解決工程問題和對工程進行可靠性評價。

本課程研究內容：介紹基本原理和試驗方法以及與工程建設密切相關的巖基、巖坡、地下洞室等問題，著重于基礎知識。

學習該課程的目的：

掌握工程巖體在外荷載作用下的內應力的變化和表現出的各種性質以及應力狀態、應變狀態對工程的影響，掌握巖體的基本力學性質及其測定方法，并用以解決工程問題和對工程進行可靠性評價。

學習本課程后應具備的能力：

1、能夠運用巖石的物理性質和巖體結構狀態對巖石（體）分類，估算無支護條件下的洞壁最長穩定時間。

2、能夠進行巖體力學性質的室內外實驗和資料分析。

3、對巖體應力狀態、變形狀態和破壞條件進行全面分析和評價。

4、能夠計算山巖壓力，評價巖體穩定性，并進行噴錨支護設計。

5、掌握有壓隧洞圍巖和襯砌的應力計算和有壓隧洞圍巖最小覆蓋層厚度計算。

6、初步掌握巖坡的加固方法。

學分與學時

學分為2分.學時為32學時。

建議先修課程

土力學與地基基礎、工程地質和水文地質、材料力學、彈性力學。

推薦教材或參考書目

推薦教材：

（1）《巖石力學》（第三版）第11次印刷 徐志英主編.中國水利水電出版社.1993年

參考書目：

（2）《巖體力學》（第一版）第1次印刷.沈明榮、陳建峰主編.同濟大學出版社.2006年。

（3）《巖體力學》（第一版）第1次印刷 羅固原等編.重慶大學出版社.2002年。

第三篇：高等巖石力學讀書報告

高等巖石力學 讀書報告

學院：國土資源工程學院 專業：地質工程 姓名：曾敏

學號：

2006201071 高等巖石力學讀書報告

巖石力學是研究巖石在外界因素(如荷載、水流、溫度變化等)作用下的應力、應變、破壞、穩定性及加固的學科。又稱巖體力學，它是力學的一個分支。研究的目的在于解決水利、土木工程等建設中的巖石工程問題。它是近代發展起來的一門新興學科，是一門應用性的基礎學科。對于巖石力學的定義有很多種說法，這里推薦一種較廣義、較嚴格的定義：“巖石力學是研究巖石的力學性狀的一門理論科學，同時也是應用科學；它是力學的一個分支，研究巖石對于各種物理環境的力場所產生的效應。”這個定義既概括了巖石力學所研究的破碎與穩定兩個主要方面的內容，也概括了巖石受到一切力場作用所引起的各種力學效應。巖石力學的理論基礎相當廣泛，涉及固體力學、流體力學、計算數學、彈塑性理論、工程地質和地球物理學等學科，并與這些學科相互滲透。巖石力學主要理論基礎及與其他學科的結合

巖石力學是一門應用性的基礎學科。它的理論基礎相當廣泛，涉及到很多基礎及應用學科。巖石力學的力學分支基礎

1、固體力學

固體力學是力學中形成較早、理論性較強、應用較廣的一個分支，它主要研究可變形固體在外界因素(如載荷、溫度、濕度等)作用下，其內部各個質點所產生的位移、運動、應力、應變以及破壞等的規律。在采礦工程中用到的固體力學主要有：材料力學，結構力學，彈、塑性力學，復合材料力學，斷裂力學和損傷力學。如把采場上覆巖層看作是梁或板結構用的就是結構力學理論；采用彈性力學研究巷道周圍的應力分布。

2、流體力學

流體力學主要研究流體本身的靜止狀態和運動狀態，以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動規律。流體力學中研究得最多的流體是水和空氣。對于地下采礦工程來說，其研究對象就是地下水與瓦斯等礦井氣體。

3、爆炸力學

爆炸力學主要研究爆炸的發生和發展規律，以及爆炸的力學效應的利用和防護。它從力學角度研究爆炸能量突然釋放或急劇轉化的過程，以及由此產生的強沖擊波(又稱激波)、高速流動、大變形和破壞、拋擲等效應。同時爆炸力學是流體力學、固體力學和物理學、化學之間的一門交叉學科。地下開采中的巷道掘進，露天開采中的采剝都要進行爆破。

4、計算力學

計算力學是綜合力學、計算數學和計算機科學的知識，以計算機為工具研究解決力學問題的理論、方法，以及編制軟件的學科。從20世紀50年代以來，它在力學的各分支學科和邊緣學科中得到了很大的發展，無論是在科學研究還是工程技術中均得到了廣泛應用，現在它已成為力學除理論研究和實驗研究之外的第3種手段。常見的計算力學方法并已廣泛用到數值模擬計算中的有：材料非線性有限元法、幾何非線性有限元法、熱傳導和熱應力有限元法、彈性動力學有限元法、邊界元法、離散元法、無網格法、有限差分法、非連續變形分析等。以計算力學為基礎的數值模擬方法在采礦工程中的研究應用也正廣泛地開展起來。巖石力學與其他學科的結合

上述力學分支構成了巖石力學的基礎，同時，巖石力學的發展也離不開其他學科的支持。在巖石力學的發展過程中，巖石力學十分關注其他學科的最新進展，并不斷地吸收、借鑒它們的方法和手段，極大地豐富了巖石力學自身的研究應用手段。

巖石工程中所研究的巖塊和巖體，作為一種地質體，其形成受地質作用支配，地質系統與工程巖體之間具有相互依存和相互作用關系。因此，對巖石的成巖和蛻變過程，構造應力和構造變形，巖石所賦存的構造部位及地質環境等因素的研究構成了巖石力學與工程學科的重要基礎。

巖石工程的狀態參數大多是隨機變量，甚至可能是時間或空間的隨機過程。由于這種狀態參數的隨機分布特性，其破壞模式及破壞過程也具有隨機性。因此，對巖石工程進行參數的概率統計、破壞的隨機過程分析和系統的可靠度分析就顯得尤為重要了。統計學研究從觀測數據(樣本)出發尋找規律，利用這些規律對未來數據或無法觀測的數據進行預測。現有機器學習方法共同的重要理論基礎是統計學，傳統統計學研究的是樣本數目趨于無窮大時的漸進理論，現有學習方法也多是基于此假設。與傳統統計學相比，統計學習理論(StatisticalLearning Theory或SLM)是一種專門研究小樣本情況下機器學習規律的理論。V．Vapnik等人從上世紀六七十年代開始致力于此方面研究。目前該理論又成為研究熱點，我國馮夏庭、趙洪波等人已將其應用到了巖石工程中。

近年來，隨著現代數學和計算機技術的發展，人工智能、遺傳進化算法、數據挖掘、灰色理論、非線性力學以及系統科學等新興學科的興起，為人們提供了全新的思維方式，這些都為突破巖石力學的確定性研究方法提供了強有力的理論基礎。

虛擬現實(Virtual Reality)是一種綜合計算機圖形技術、多媒體技術、傳感器技術、并行實時計算技術、人工智能、仿真技術等多種學科而發展起來的計算機領域的最新技術。它運用計算機表達現實世界的各種過程，通過它可以運用數學力學方法如數值模擬呈現開挖過程，在施工過程中描述尚未進行的工程，結合工程實踐預測巖體變形及穩定。巖石力學的分支

巖石力學以上述這些力學分支為基礎并跟其他學科融合，逐步發展出以下分支：巖石工程地質力學；巖體結構力學；統計巖體力學；巖石流變力學；分形巖石力學；巖石水力學；強動載作用下的巖石動力學；非線性巖石力學；卸荷巖石力學；軟巖工程力學；巖石力學智能分析方法。這些分支目前在采礦工程各個領域中都有具體應用。巖石力學的研究內容

巖石力學的研究內容分為基礎理論和工程應用兩個方面。但是這些方面只是主要方面，隨著建設的發展，還會有新的問題不斷的提出。2.1

基礎理論

1、巖石應力，包括巖體內應力的來源、初始應力(構造應力、自重應力等)、二次應力、附加應力等。初始應力由現場量測決定，常用鉆孔應力解除法和水壓致裂法，有時也用應力恢復法。二次應力和附加應力的計算常用固體力學經典公式，復雜情況下采用數值方法。

2、巖石強度，包括抗壓、抗拉、抗剪（斷）強度及巖石破壞、斷裂的機理和強度準則。室內用壓力機、直剪儀、扭轉儀及三軸儀，現場做直剪試驗和三軸試驗，以確定強度參數（凝聚力和內摩擦角）。強度準則大多采用庫倫－納維準則。這個準則假定對破壞面起作用的正應力會增加巖石的抗剪強度，其增加量與正（壓）應力的大小成正比。其次采用莫爾準則，也可采用格里菲思準則和修正的格里菲思準則。

3、巖石變形，包括單向和三向條件下的變形曲線特性、彈性和塑性變形、流變（應力-應變-時間關系）和擴容。巖石流變主要包括蠕變和松弛。在應力不等時巖石的變形隨時間不斷增長的現象稱為蠕變。在應變不變時巖石中的應力隨時間減少的現象稱為松弛。巖石擴容是指在偏應力作用下，當應力達到某一定值時巖石的體積隨偏應力的增大而增大的現象。研究巖石變形在室內常用單軸或三軸壓縮方法、流變試驗和動力試驗等，多數試驗往往結合強度研究進行。為了測定巖石應力達到峰值后的應力與應變關系，必須應用伺服控制剛性壓力機。野外試驗有承壓板法、水壓法、鉆孔膨脹計法和動力法等。根據室內外試驗可獲得應力與應變關系和應力-應變-時間關系以及相應的變形參數，如彈性模量、變形模量、泊松比、彈性抗力系數、流變常數等。

4、巖石滲流，包括滲透性、滲流理論、滲流應力狀態和滲流控制等。對大多數巖石假定巖石中的水流為層流，流速與水力梯度呈線性關系,遵循達西定律。巖石滲透性用滲透系數表示,該系數在室內用滲透儀測定，在野外用壓水和抽水試驗測定。滲流理論借流體力學原理進行研究。穩定滲流滿足拉普拉斯方程。多數巖石內的孔隙（裂隙）水壓力可用K.泰爾扎吉有效應力定律計算。為了減小大壩底面滲透壓力、提高大壩的穩定性，應當采取滲流控制措施，如抽水、排水、設置灌漿帷幕以延長滲流途徑等。

5、巖石動力性狀，研究爆炸、爆破、地震、沖擊等動力作用下巖石的力學特性、應力波在巖石內的傳播規律、地面振動與損害等。動力特性在室內用動三軸試驗研究，野外用地球物理性、爆炸沖擊波試驗等技術進行研究，波的傳播規律借固體力學的理論進行研究。2.2

工程應用方面主要研究五個方面

1、地上工程建筑物的巖石地基，例如研究高壩、高層建筑、核電站以及輸電線路塔等地基的穩定、變形及處理的問題；

2、地表挖掘的巖石工程問題，如水庫邊坡、高壩岸坡、渠道、運河、路塹、露天開采坑等天然和人工邊坡的穩定、變形及加固問題；

3、地下洞室，如研究地下電站、水工隧洞、交通隧道、采礦巷道、戰備地道、石油產品庫等的圍巖的穩定和變形問題，地下開挖施工以及圍巖的加固（如固結灌漿、錨噴、預應力錨固等）問題;

4、巖石破碎，如將巖石破碎成各種所要求的規格，以作為有關建筑材料（建筑物面石、土壩護石、堆石壩和防波堤石料、混凝土骨料等）；

5、巖石爆破，如用定向爆破筑壩，巷道掘進和采礦等。此外，巖石力學還應用于某些地質問題的研究，如分析因開采地下礦體和液體而地表下陷、解釋地球構造理論、預估地震和控制地震等。巖石力學的研究方法

巖石力學是一門邊緣學科，為了能用力學觀點對自然存在的巖體進行性質測定和理論計算，為工程建設服務，巖石力學的研究方法包括科學實驗、理論分析及工程驗證等幾個環節，三者是緊密結合并且相互促進的。

巖石力學是一門應用性很強的工程學科，因此在應用巖石力學知識解決具體工程問題的時候，必須與工程設計與施工保持密切聯系、相互配合。

按學科的領域區分巖石力學的研究方法可以有以下四個方面： 地質研究方法

著重于研究與巖石的力學性質和力學行為有關的巖體。如：

巖層特征的研究。如軟弱成份、可溶鹽類、含水蝕變礦物、不抗風化以及原生結構。巖體結構研究。軟弱結構面、軟弱面的起伏度結構面的充填物等。環境因素研究。如地應力成因和展布地下水性態，水平地質條件等。物理測試方法

結構探測。采用地球物理方法和技術來探查各種結構面的力學行為。環境物理量測。如地應力機制，滲透水系量測等。

巖石物理、力學性質測試。如室內巖塊的物理性質、力學性質，原位巖體的力學性質，鉆孔測試，變形監測以及位移反分析確定巖體和巖性參數等。力學分析方法

力學模型研究。包括彈塑性模型、流變模型、斷裂模型、損傷力學模型、滲透網絡模型、拓撲模型等。

數值分析方法。如有限元法、邊界元法、離散元法、系統分析法和設計施工風險決策的人工智能專家系統等。

模糊聚類和概率分析。如隨機分析、靈敏度分析、趁勢分析、時間序列分析和灰箱問題等。模抑分析。如光彈應力分析，相似材料模型實驗、離心模型實驗等。整體綜合分析方法

就整個工程進行多種方法并以系統工程為基線的綜合分析。

巖石力學在采礦工程中的發展趨勢

巖石力學的發生與發展與其它學科一樣，是與人類的生產活動緊密相關的。巖石力學已經廣泛應用到了采礦工程中的各個領域，而且其研究理論正不斷創新，研究手段也日新月異。隨著我國礦產資源的持續開發，在采礦工程中將會遇到條件更復雜、難度更大的巖石力學問題，因此，巖石力學與工程學科的理論水平和工程能力都有待進一步提高。

地下開采現代技術理論與礦山巖石力學和其他學科相互交叉及滲透是這一學科領域帶全局性的發展趨勢之一。巖石力學由研究單一的固體不連續材料向多場耦合和多相運動研究發展。災害與公共安全的力學問題是目前需要特別給予考慮資助的重大科學問題。由此，巖石力學在采礦工程中應用的發展趨勢可以歸納如下：

1、多學科相互交叉和多種手段的綜合集成

巖體工程的不確定性導致來自任何一種來源的知識都難以支持可靠的決策。因此，綜合地質、物探、測量、力學試驗、數學、物理和化學分析等學科知識和手段是目前解決該問題的最好途徑。

2、多場耦合、多相運動和多尺度的綜合集成隨著礦井開采深度的日益加大，采礦工程中的巖石力學問題出現了熱、流、固、化多場并存以及固、氣、水、微粒多相復合運動的狀況。因此，對多場耦合以及多相運動的研究還有待深入，同時，隨著采礦工程規模的日益擴大，力學上均一體的尺寸效應進化為大尺度和多尺度問題，因此不可避免地面臨多尺度模型及其耦合，即：宏觀一細觀一微觀的研究及其相互耦合。

3、災害的非線性動力過程的預測和防治研究目前采礦工程中還有如下主要災害急需深入、系統地研究：沖擊礦壓；煤與瓦斯突出；煤層頂、底板水防治；大型礦山的坍塌；采動引起的巨型坡體失穩和山體滑坡。

過去，工程中遇到的巖石工程問題，多憑經驗解決，但工程實踐證明：單憑經驗越來越難以適應日益發展的工程規模及工程的復雜性。如采深近400m的大型露天礦邊坡角增減1°將影響投資變化可達數千萬乃至億萬元，而且一旦邊坡出現失穩將造成難以估計的經濟和資源損失。這些都對巖石力學提出了許多新的課題。此外，各類地下工程的設計和施工中，要求對群硐圍巖穩定深入分析研究；在能源建設中如天然氣和石油的開發，核電站和核工業建設中的核廢料處理等等，也都是難度極大的科研問題。對這些工程的設計和施工都要求系統地的對巖石的變形性狀、破壞機制以及力學模型，從而在工程設計中預測巖石工程的可靠性和穩定性，并使工程具有盡可能的經濟性。這些巨大的工程建設問題，為巖石力學提出了日益繁重復雜的任務，將大大的促進巖石力學的發展。參考文獻

[1] 高等巖石力學，周維垣，水利電力出版社 [2] 巖石力學簡明教程，李世平，吳振業等，煤炭工業出版社

[3] 巖石力學采礦工程中的研究現狀和趨勢，藍航，煤礦開采，2006（5）[4] 巖石力學在金屬礦山采礦工程中的應用，蔡美峰，金屬礦山，2006（1）[5] 智能巖石力學的發展，馮夏庭，中國科學院院刊，2002（4）

第四篇：巖石力學個人試題總結

一、單項選擇題

1、絕大多數得巖漿巖是由下列組成（）A、結晶礦物B、非結晶礦物 C、母巖 D、巖石塊體

2、下列說法正確的是（）A、等圍三軸試驗得實用性弱

B、地下工程是三圍的，所以做三軸力學實驗很重要 C、巖體強度不是巖體工程設計的重要參數 D、節理結構面不是影響巖體強度得重要因素

3、關于圍巖得說法錯誤的是（）

A、圍巖愈好洞室逾穩定

B、圍巖壓力大小與洞室跨度成反比

C、圍巖逾差壓力值相應就大

D、圍巖壓力大小與洞室跨度成正比

4、下面關于平面滑動得一般條件錯誤的是（）

A、滑動面的走向必須與坡面平行或接近平行

B、滑動面得傾角必須大于坡面傾角

C、滑動面的傾角必須大于該平面的摩擦角

D、巖體中必須存在對于滑動阻力很小的分離面

5、巖漿巖體產生的裂隙一般是張開的，從冷卻表面向深處一般為數米到多少米？（）A、10-20m B、5-10m C、10-15m D、20-25m6、巖體力學性質的改變對邊坡穩定性的影響錯誤的（）

A、坡體巖體風化越深，穩定坡腳越小

B、風化作用使坡體強度減小，坡體穩定性大大降低 C、坡體巖體風化越深，穩定坡腳越大 D、坡體巖體風化越深，斜坡穩定性越差

7、對片麻巖滲透系數與應力關系得試驗表明當應力變化范圍為5MPa時，巖體滲透系數相差---倍。（）

A、20B、70C、100D、508、世界上測定原巖應力最深測點已達（）

A、2000m B、3000mC、4000mD、5000m9、對于山嶺地下工程，一般埋深超過多少米基本上都可以劃分為深埋地下工程（）

A、10B、50C、30 D、4010、地下開挖體得變形和破壞，除于巖體內得初始應力狀態和洞形有關外，主要取決。（）

A、圍巖的巖性B、圍巖的結構C、圍巖的巖性及結構 D、圍巖的大小

三、填空題（每空1分，共20分）

1.巖石按照成因分（）、（）、（）三種類型。2.地質構造有（）、（）、（）。3.土的三個實測指標是（）、（）及（）。

4.巖石的吸水性常用（）、（）與（）表示。

5.建筑物建造之前土中應力是（），建筑物建造之后由荷載產生的應力為（），兩者之和是土中某一點的（）。

6.土的壓縮指標有（）、（）和（）三種。

7.巖石（體）的力學性質包括的巖石（）、（）、變形性質及巖石的破壞準則。

四、判斷題(對的在括號內打“+”，錯的打“-”。10分)

1、巖石得抗凍系數是指巖樣在+-25度的的溫度區間內，反復降溫、凍結、升溫、融解，其抗壓強度有所下降，巖樣抗壓強度得下降值與凍融前得抗壓強度得比值。（）

2、邊坡變形與破壞得首要原因，在于邊坡中存在得各種形式得結構體。（）

3、在巖溶地基處理中，當洞穴較大且周圍巖體質量較好時，通常可以采用增大基礎底面積和增強基礎強度等措施跨越洞穴。（）

4、當圍巖內部的最大地應力與圍巖強度得比值達到某一水平，才能稱為高地應力或極高地應力。（）

5、在外載和環境得作用下，由于細觀結構得缺陷引起得材料或結構得劣化工程，稱為損傷。（）

五、名詞解釋(每小題3分，共15分)

1、孔隙比

2、切割度

3、工程巖體

4、結構面的張開度 5.蠕變

六、簡答題(每小題5分，共25分)

1、簡述巖石在反復加、卸載下的變形特征

2、簡述巖石地基加固常用得方法有哪些？

3、地下工程圍巖體破壞機理

4、簡述巖體強度的確定方法主要哪些？

5.簡述影響巖石風化的因素？

七、計算題(共10分)

.某原狀土樣，試驗測得容重?＝1.72g/cm3，比重G＝2.65，含水量?＝13.1％。求：干容重，孔隙

比，飽和度。

參考答案

一、單項選擇題

1、a2、B

3、B

4、B

5、A

6、C

7、C

8、D

9、B

10、C

二、多項選擇題

1、ABCd

2、ABC

3、CD

4、AbCD

5、ACD

6、ABD

7、ABC

8、BCd

9、AC

10、BCD

三、判斷題1 +2-3-4+5+

三、填空題

1.巖漿巖、沉積巖、變質巖。

2.水平構造和傾斜構造、褶皺構造、斷裂構造。3.密度、比重、含水量。

4.吸水率、飽和吸水率、飽和系數。5.自重應力，附加應力、豎向總應力。6.壓縮系數、壓縮指數、壓縮模量。7.破壞形式、強度、變形性質。

四、名詞解釋題

1、孔隙比 ：是指孔隙得體積與固體體積得比值公式為e=Vv/Va2、切割度 :假設有以平直得斷面，它與考慮得結構面重疊而且完全地橫貫所考慮得巖體，另面積為A，則結構面得面積a與它之間得比率，即為切割度。Xe=a/A3、工程巖體 指各類巖石工程周圍得巖體，這些巖石工程包括地下工程、邊坡工程及與巖石有關的地面工程，即為工程建筑物地基、圍巖或材料巖體。

4、結構面的張開度是指結構面裂口開口處張開的程度。

5、蠕變是指在應力為恒定得情況下巖石變形隨時間發展的現象。

六、簡答題

1、簡述巖石在反復加、卸載下的變形特征

對于彈塑性巖石，在反復多次加載與卸載循環時，所得的應力-應變曲線將具有以下特點：（1）卸載應力水平一定時，每次循環中的塑性應變增量逐漸減小，加、卸載循環次數足夠

多后，塑性應變增量將趨于零。因此，可以認為所經歷得加、卸載玄幻次數愈多，巖石則愈接近彈行變形。

（2）加卸載循環次數足夠多時，卸載曲線與其后一次再加載曲線之間所形成得滯回環得面

積將愈變愈小，且愈靠攏而又愈趨于平行。

（3）如果多次反復加載、卸載循環，每次施加得最大荷載比前一次循環得最大荷載為大。

隨著循環次數增加，塑性滯回環的面積也有所擴大，卸載曲線得斜率也逐次略有增加。這個現象稱為強化。此外，每次卸載后再加載，在荷載超過的上一次循環的最大荷載以后，變形曲線仍沿著原來的單調加載曲線上升，好像不曾受到反復加卸荷載得影響似的，這就是所謂的巖石具有記憶效應。

2、簡述巖石地基加固常用得方法有哪些？

（1）當巖基內有斷層或軟弱或局部破碎帶時，則需要破碎或軟弱部分，采用挖、掏、填得處理。

（2）改善巖基得強度和變形，進行固結灌漿以加強巖體得整體性，提高巖基得承載能力，達到防止或減少不均勻沉降得目的。固結灌漿是處理巖基表層裂隙得最好辦法，它可以使基巖得整體彈性模量提高1-2倍，對加固巖基有顯著的作用。

（3）增加基礎開挖深度或采用錨桿與插筋等方法提高巖體的力學強度

（4）如為壩基，由于蓄水后會造成壩底揚壓力和壩基滲漏，為此，需在壩基上游灌漿，做一道密實的防滲帷幕，并在帷幕上加設排水孔或排水廊道使壩基的滲漏量減少，揚壓力降低，排除管涌等現象。帷幕灌漿一般用水泥漿或粘土漿灌注，有時也用瀝青灌注。

（5）開挖和回填是處理巖基得最好辦法，對斷層破碎帶、軟弱夾層、帶狀風化等較為有效。3簡述地工程圍巖體破壞機理

地下開挖體的變形與破壞，除與巖體內得初始應力狀態和洞形有關外，主要取決與圍巖得巖性和結構。有拉伸機理破壞和剪切機理破壞

4、簡述巖體強度得確定方法主要哪些？（1）試驗確定法（2）經驗估算法

5.答案：主要有氣候、地形、地下水、巖石性質的影響、斷層裂隙的影響。它們主要影響巖石的風化速度、深度、程度及分布規律。

七、計算題

G?1???

2.65?1?0.131?

1.72

干容重?d＝

G1?e

＝

2.651?0.742

＝1.52g/cm

飽和度Sr＝

G?e

＝

2.65?0.131

0.742

＝46.8％

1答案：孔隙比e＝

?

－1＝?1＝0.742

第五篇：中南大學基礎力學實驗報告

中南大學基礎力學實驗報告整理

預習報告

材料的力學性質測定實驗；靜態應力測試實驗 2.隹力導測童中，對干載茍和怫貳試杵幾榔形狀祁慚時.為握薊懂的柞岌常期用 測膏法廠 對稱 3.第一大題|上一大題| “F— 大饉 |最肩大題| aSSI E3 陽=載荷與其對應的響應值是線性關系，則載荷増宣與其對應的響應值壇宣也是線性關系 V” 4.||第一粗 I 上一大題 I 下一黃題 I 最后大題 I I ■靈 對于任何測量實驗，加載方親均可采用増量法。

5.燈琲腳辭郴測撚希雜城斑請仙瞅融填遵林躺浪踰旻磔△“鈴“

載荷 F(lcN)AL(tun)血増前(imi)200 0 52 0.25 300 0 77 O2S 400 1.05 0.26 500 1 31 0 25 600 1.56 AL平均霑量(an)0.26 載荷増量 AF(kN)100、拆占就訪應力汕試磯、掠和性測進災監。

A/ = FL ~EA 1.試件長度 L Imm)100 試件橫截面面和總(mm 2)200 彈性模量 E(GPa)200.拉壓實驗

1.■

< 鯽込岡醐度 堡低強應、J 醋剛度 j 彌昶和剛廈./ 11= 干 V L 「」? M 匡所亍曲應力-應孌曲統無論是冷乍硬化還杲冷怔對氈豁使材糾的屈尿極限提高了，但花同樣的 用力水平下，詩作譙化知待作旺啟均使科斛審孫齊瑩丈內 減小.因此冷作哽優和持■乍時效有肋于掘高柯料葩弓頤* 侶同時林料岡膺和崩之烽饑所頤在釆用胡應的工空席 村料的力學性第時’警拄禽平衛強度和剛度兩方面的帑與 2.測定 E 的實驗中謳加初級栽荷的目的是 ? W 預執儀器 ? [B：

消除接獨縫隙 [C] 豔件中施加預拉力 [D] 使弓形曲板變成平板 3.測定 E 的實驗中，試件兩端施加的載荷 ________

*M 應控制在比例極限嘆內 [B] 應控制在屈服極限以內 [C] 應控制在強度極限以內 [D] 最后拉至試件破壞 4.~對料拉壓力學性能尖驗需要匚下的睛些儀器，設番和丄具』 甕簧秤、卷尺、鋼扳尺、淤標卡尺”電子萬能試驗機、毎線器、萬用恚.預週平?*s.i+ 算機 解*正詢笞冥為!鋼板尺,崎卡尺，電子萬能試腔機」博機 鋼板尺用來涮量試杵的標距.游標卡冗只辛測塾試件的直至電于萬 t 逅力機用漲試件如鬆計鼻 機用忌自動 i 塚載苛和支形韋的關系曲踐? 5.|~~低戰鋼拉伸時的力學行為分為、、利 四個階取

解-正血笞兵號 T | 彈柱階段;屈服階段?強化階段「局部變形階段 6.| 低碳鋼拉伸時的三個重要的強度指標為 _____________、_______ 和 ______

7.I 低就鋼拉伸時的兩個重豊的望性扌旨標対 和

8.(1)在做材料的拉壓力學性能實驗時.試件的形狀必須符合一定標準。

L.拉伸試件的橫截面刑狀 W 只首堤圓形 [B] 只眉堤正方形 K] 貝能是長方形 ? [D1 所列三種均可(2)2 若佃蒔舸拉韓實驗丟冃冒觀直的試件 t H 當權電匸 lUUnum 試件瑙截血的直徑 ⑶ 3、壓縮試件的形狀應采用 [A] 球形 [B：

細長桿 * [C] 短柱 [D] 所列三種均可 解皐 [「正禍巻案為 歩憶斡的:^須做城軸托的用我，橫竝面可懼是日旳或方羽，包拮止方世或長方形 ＜■ 2.11 確蓉衰拘； lOinr 或 2 五 110 圓也攔仰試件的傑（標距〕與直徑之比必傾是⑺誡 1 泓 3.E^WdlC], 醫為 IS 淞呻要歌覺巨犬鋰區丈?田竝顏做成遇粗葩主眥 苫則采壓與拉伸宴船捅價的試怡 岌 力啟試件會發生穹誥.影響測試吐果.9.(1)解：正確答栗対二 比例極限；屈展極限;強度極限 解;正不角答案為； 伸長涎伸率;斷面/■截面收縮率

11.丄 謝失圧縮時需要測量規溺臺.【輸入數據前面的編號，中 fS］ 用英文的分號廠書開八在罠下魏據也 1 1, 3.5.?.9* 11.13.初載前試件的淞 加載慚試件的樓截面宜徑 試梓兩端羽載荷 加裁的遼度 彈性榛董 比咧板限戢荷 強馳眼載荷 2.皺壞后試件的柿腔 4.械壞治斷口的最心宜控 S-試件在載荷件用飛的靈形量 8.卸載的譜度-0.橫旬妥形因斂 11 屁報楓限載荷 11.刪試環爰門鎰匿和紀度 1-低號鋼拉曲時爲宴測量的數據有（扯 A 救魁 t 酣編號.犧用箋丈的芬毎匕“隔并）

o 1;2;3,4 ：

5;fi;12;13

(2)

在以下裁據中，1.io^M 試吟的斬距 丸 破壞后就件日弼袒匚 3.M 栽麗試件前棧暫直直徑 4.破壞后斷匚的最小直徑 5.試仔錦 的戟荷 氐試化在戟荷作用、的刃仏量 7.加載的連度 0，卸軌的理度 9” 理桂槿宜 10, 橫冋變形因數 11.比刎極限載荷 12.屈膽根很軾尙 13.強龍樋隕戟荷 14.測試坷墳的說惟抑顯段 2 “低就鋼三縮時需爭貝量的數據有 1SP 虜據前飯的編號.中間用英文的分號碣開八 在以下數據中匚 1.力」樹氓件的標距 2 破壞右試件的標距 3.in 載前試件的機截面直徑 4.破壞后蝦口的最小直徑 5.試件兩端的載荷 氐試件在戟荷作用下的變無量 ”.柯載的速厘 s.卸討:的逗度 生彈性模量 10.榻向變形因數 11.比例械膿乾荷 L2.屈燃祓隈戟荷 強度樁限錢荷 14, 測試環境的溟度和顯度 j~ 益禱鐵拉伸片需郵幢的魏爲 ______________________

（輸：數據前面的苗號，中間用敷的瀘隔井）0

莊以匚數據也 1.3.加載前試件的標距 初益箭試件的橫截而直空 試件商端的載苛 加栽的速曆 弾件僅量 比例極限戢荷 強宵極限計?荷 2.槪壞潔試件的標崔 4.破壞后斷口曲禺八肓徑 乩試件仕載荷件用飛的吏形童 橫向變形丙數 S.10.12.14.測試環境的逼度和濕度(3)

3.

對料兇扭壓力學性能實驗臉也不測瑩強怪環量和後向變羽因數? L.正鯛薬為=丄、2.趴 4、陽酥尿 13, 號誠柯扭毎的時候有比例概限虺樣個 J& 標，恒是比例極限是應力■破曲線由直絨拜入曲細購界點, 也超】」耘中這一點的乞置襯一難吩協?因此 H 詩運忙竝忖實猛中一般并不恥量土例和隈，2.正確替泰知兒取 6.12.壓疇試件足個姮園桂試件「試件上役酉應，而且庇痛其驗最后脣試件圧堀風 r-個就笊?井蜓有容 憂符壓確議所隊無法測試理壞啟的檜度.當魅這樣的話加栽前的長廈也就橙有必蓼測門另外壓縮丈驗也 不捌團度槻限* 久匚確笞案為 t 氐氐 L3? 彼糕是 t 中拉傭至腹壞也環譽夏生匝顯的變瑕 園此對干鎬錢來骼一骰不去測量與變刑有 戔的敎扌彰又由于恃扶殺有明縣的壓月冊段?因此巴不需更記最其尼毘橇限的栽荷噸、J.正確答案為 1 3、5.13, 同人 實驗報告 1.咄嵌訓拉陽時的應: t 應孌曲線為 辭：正髻蠶皤脆性材料’抗拉強度非常低，而且應力應變曲線中幾乎沒有直線段，3.

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* a ⑵ f O ⑶ ° O--￡(4)“也(])

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J L 舲耒* LDh 戚莊瘩時應力應變曲線的特點也很明昆 百先幾乎巡百直斑^而且抗壓強黃很髙，譽至超過 f 堿 鋼拉伸時的強匱極限* 5.底幽細應丿 J-應交兇婁如因厲示.當 I 山載至心點石幵詒卸戟.則正誦叢丹卩載規律対路徑星 ____________________

沮 1 血 “⑻* 〔二】

w 0 〕? 解，匚齡栗為［BK 當村料竟力進入強化辭段后，女課將裁荷趣渤卻到筆 則在這個卸戟帥過程中，材料的殛力-應變 曲縉并字沿感來加載約路崗烈從闌 m 再從陽到原吊而是從碉按陽與螂單性階段的直線段基斗平訐的規衽博載荷禮為象朗目到說。

6.7.

惋鄴 I 的應力-應變曲絨如飛囹倚亍「則正確親示冷咋便化現象的齬徑為 ⑷ M&e ⑹

oabc ? Cv] fhtf “1 dbe 解；L 抽待案対 th 詩作硬化是腫賃村斜寺門也、昭飾段后卸載 嚴片匚-日 1 社，廿時祐斗陸時縄弾件階衆耳 fifiifiAWt 階段.而沒有明顯的風服臺階，I 比后村卸 4 按瓊療來初強經過逞化階段，直至帚后就 壞*

低碾鋼的應力-應變曲純? ITT 圖厲示，恥工血蠱壬沆 LIT 嫂迎象的路徑是 山 oabf * 佗］ cbf 叩 dbf ［D］ °辰 臨

正蓿苔案為［旳, 凈作時雄拘吏郴授力迸人強化階段甘卸軌摑置一段時間后冉如載?此時商料的線理哇階屋片 蟲帳，而且屈服臺商明丑禹語 婦虛縷 M 茄示?迸入強化階段后，C Y;J-應交曲結將技照與尿線大致平行的規律通過強化階股.宣至最螳械如 8.I 低廡啊拉林圭融壞時肛口的形慟 _______________ ? 囲 d 廠 1 ⑹ C^)

解：回賭憲為［小 低疇聽一神具宿良嬌延展性的矍性村料，村料受力之后軸滬生明顯的列俱財逬入局理 B ：

階段后 試■件中部匕陌瓏」畑、：檢理更謹潮收瘋 直至厳后視拉斷.所肉 W 后斷口的橫界面尺寸比 匣始尺中 I 探氛幣且斷匚處細我一八像杯子底部的琢此所以乂稱?杯狀”斷 EL

屈 LILI

9.

至礦壞時斷 Tl 的於狀為 ［Al

解：王而爸桌為 ［ ［CJ.加驚麟盼料展力取鬧?試件道到最環對止戦啊的卻瞅鑄鐵 10.低硃鋼莊縮莖破壞 E 寸試疇的形狀角 ________

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昶；正確洱案為［對。

很跖耐氏琴試“上日枉一由「站隠 種遠辰性 I 傳艮好礦至性荷軋 所門當機頂丈進 ,“尼壓附取后，試卅稱產生明顯的塑性孌形，長度方向袖壓無.橫向向四盾恭族由干試件與壓力頭之間 辰白艮丈 ft 瞬擦空所関誰枉匚工 71 士陽振觥面胃近的模習刃 T 賈羽；注刊珂，凹-西李隹懲 EI 柱殳 咸了一個中間和、兩頭細的張臥

11.

菇篡樂編辜訊壞帶肝口的電壯詢

鑄鐵壹呂時會表規岀一定程度的塑性，最后沿著與軸線大約成鈾〖 55* 傾角的斜 葩面衣三譜珀両砸圮「如左圖所示° L 杠料? J-應芟仙戰屮的應丿収稱/由乂應力,它至出社件蘭到的抽匂拉丿慮以 L A ] 加載前試的和始面積 [B1 加載寸程中試件樓截湎的即時面積 IC1 拉斷后試件斷 ZI 的面和 [D1 初貽面和和斷 ZI 面觀的平均諂 關于材料的應力-應變曲線° Z 低碳鋼拉伸時再義應力比試件橫截面上的實際應* ⑶ 第一夭題 1 上一大題 1 下一犬題 最后大題 用 T 邇|上一小題| <—.|-宀| 1 暮頃

關于材料的應力-應變曲綣 j~ “柚碳鋼拉伸時用名義應力代替實際應力杲偏于安全的°LBJ om ? UJ

第一大:題上一大題|下一大題|最后犬題| 第一彳違 上一小題| T— 小題|最后小題| 解；正確苔裳為【 Dh

解：

1.正確電 [B] [C] LDJ 2-正融 的初 3.止瞬 搟度耳 操為 [Al.應力.但足苗 時面和杲很“刪 越斷石賓性 4H 牲比較好的■+狎 的盟時面頼憂/ 退斗方案意義” 爭案備錯失 山于F 算占 趙 時茴戻肯走 止菌。

吳強電舸的是彳 瑚是偏于妥全 Mu 或過程的毎一個瞬間試 f| 橫劃:面的即 3:0-那幺就能謂到試楓橫戳面上的夾陽 u 載過程中.試件被妾樂在拉力機上受埶拉力 KO ? 在這種情況下試件橫截面的即 幢的? 〕的面鯉可以攔魯的.而口切載姑列 s 大泉也要亦量左 r 數據，桓是對「妙延顯 驚如確乩拉斷時斷口 ^1^00.比杖處百丸 f 口實驗過碟屮〔發生局諛形前）

疇瓠用遽個面和憐算橫赴面二的應力磁壞程做 R 明確.帀且迭瑣?的不利影響“仍然存在.功時采用的是試件受力之前的初姑面積，誡件受力乏宕檯截面面租昵 N 因此試件 屜過程中弋件懂竝面的實環面和耳 國此得至怕坤丈切 1 肯定比丈際應丿卜兒 腳的飆，用較小的塔義應力竹普買血應力.使制料的強度有所降低，遠從設卄的 的』諒;際的強蔑茗于得到的和所采用的名義應力、1 “低碳鋼和鑄鐵的押伸實唏 單址 長度：皿叫 th k5, 應力：

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三、扭轉 預習報告 1.溺田 th 旳買迪中購織軾倚旳目罰圮 禺庭傳陀謫障 圧試往甬弼］口協拉力 使弓形曲梅克成平檢 :正昭案笑泡］和任 h 本實驗芟測星儀器包含了電阻應交化 電阻應變俛 4 神電弋謾邕 電子元杵經過通電預懣可哄提高 靈駁度和唄試箱度「 另加 本冥驗王要適過刪量試件竟力后發主質微小變用豐?頁桿牡押性橫量和瓚向矍能囚題 為了料 曲測量試件炭生的 檄小換

就必須保證禱屋誥與被測試件琴畜房 kt 井且竝同步的更羽和 位槪

因此 施掃板級荻荷町臥港磺恒感器與被測試件之閭可能存在的縫隙，確保二看緊讎梓.提髙測靖臬的舉確 」性” 2.洌竝的舞中，試件浙端期 U 的載險 ? ［A］ 應控制在比閔極限仗內 LB ：

應竝制在莊垠板恨以內 ［C1 應控制在強雇極限収內 LDj 最啟拉亡試件馥壞 駆；正確笞案対［山 0 弼性桶重是對料立鐵卿性牯圍內工柞時應力與應變之間冊比例至毅，超翌戈弭性的范圉之后材料的應 力應變關泵講人了付戲代態.對于働瑚鋼這樣的材料來孤 這個時僻的應力與應亨訥關系已徑不能刪 豪性植量的大小了?對二弼性桓酣測宇邦賞講就段有:意乂了.而級弓唯由段的最高巨就是城順限.因此實驗中所甬仙的去茍濮須倍干材劃的 tt 側極限，以保證村料在線徑性的范囤內工悵? 3.掃輕耳騙霽裝使用以下的哪些儀器、設奮和 T 具：

百分表、總尺“ 鋼校尺?游標卡尺、電子萬能試臉機、扭轉試驗機、狂轉實驗儀 s 萬用喪.電阻應變儀，區數記錄儀(答杲之閭用芙文的分號??隔開)尺；訊瑋試驗機 4.I 材料的拉壓彈性模量厶 切變模量 G 和橫向變形因數￥之間的關系是 倚：三者之間的關系是: 廠— E 2(l+v)5.實兒、圓疏的直徑為久 則逐匱軸橫畀面的樁慣 It 圭如.1E 轉觀面乗數殲 =^Z

極慣性矩和扭轉截面系數分別為;

6.扭轉實驗測定切變模量 G 中采用 —法減少測量誤差口 7.|每一級測定切變樓量的計算公式是 G-O

A77 】

pg 實驗報告 1.嵋怛斟丄受圖示外力佩勺作用至璉壞?則斷口的相位宣為

? LAJ 1-1^ DB] 2-應 CC] 3-瀕 ⑹4 一啟 解：正確管翼卡「切「 將殘資把破壞是耳匸曲。斜蒂面上的拉應力趣出了銹軼的抗拉強芨適廟的』桅捋木題中刮軸袁劉卜力 偎作用的方向.可以判斷出在垂直于 1 ■俄的有向上有拉應 R 的作尿 因此那影沿著 1T 絨所給出的迪 位背師幵” 2.(1)對于低碳鋼的扭轉實臉。

[B]| [C](2)[C] [D] 3.(1)橫截面上的拉應力超過了材料抗拉強度 橫截面上的切應力超過了材料抗剪強度 擰的斜截面上的拉應力超過了材料的抗拉強度 収的斜截面上的切應力超過了材料的抗剪強度 2? 導致扭轉械壞的原因為 [AJ ? ?] [C] [D] 屛 L 正鶴集為 LDh 2.正漏級!園° 山】

fil 栢賢出時槓截丙丄凌有正應力.fCl 的和哉面上存茁苛拉應力，但是嗚碳舸附抗拉肚寶還呈比較高的“所以在斜裁麗上的拉應力達刮 恬瞞鄒的択拉強蔑之師欖截面上的烈祥切應力已經達 5(1 了低味鋼姑抗隣度.所以還不至于沿著 b 的斜截直將試呻拉酥 ⑹擰的糾茁面卜存存有切應打戸杲空個切應力爭比權裁面上的幻応力小一半& 1.扭轉至破壞后斷□的形狀為: 1.扭轉至破壞后斷口的形狀拘 __________

i 對于禱鐵的扭轉實臉。

(2)

2? 導致扭轉破壞的原因為。

[A] 橫截面上的拉應力超過了村料抗拉強度 [B] 橫截面上的切應力超過了材料抗剪強度 ? [? 45° 的斜截面上的拉應力超過了村料的抗拉強度 | 5] 的斜截面上的切應力超過了材料的抗剪強度 斛.1.正確曹索為仙 2.正確答案為 Hh 鑄鐵卻磁壞頁穽杲拉劭的* [扣圓鮭頁扭時橫哉頁上沒有正應力* [B] 銹鐵的還是貝戶定的抗卵暹度*在橫截面上的切應力達到鑄鐵的抗醛度之前.斜鼠面上的眩應頁 已毘達到了舗鐵的抗拉強度.因此券鐵罰日破壞不沿者橫截面將試件朗眛 協] 4 丁 瞬權面上存在有圻應九題這牛切應力針繃荀面上的切應力還要小一半，刮頃不可能是 由于能截面卜的切應力將鑄扶試杵尊郭 4.實驗報告 2 “低碳鋼和鑄鐵的扭轉實酚 單位匕 KM= muj r 力 1 匕斗皿應力：

MP 酎謝據 低 碳 訓 灰 1 丨 禱 慣 d-I** lift X” d= 1?

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陷卷肯扌護刪)「 W J 啊“祚嚴 5.低碳鋼切變模量測定實驗報告 L … …?

--------------------------------------------------

a= 12mm 匸 100 mm 載荷 T(Nm)標距扭角謹數卩((°)標距扭角諄數差 A 仍(°)切變模量 G](GPa)15 021 血 354 833p^ 25 n S64 n 36S / * 80.13^

72.63 ,X

0.932

___________ L3b~

___________________

切變模量平均值 G(GPa)

0-382J.0^6 78.31 Ml 四“純彎曲實驗 預習報告 1.、I 它純直乗電刪賣驗山施加河鐵荷的目胡呈 _________________ ? ? L A ］ 預熱儀誥 ? EE］ 犢陰接昨隙 ［C］ 在試件中施初預竝力 / | 山］便吐阻應變昕生初逮故./ 本峯盟的測量何器包含了氐阻宜變 tc 電固應匪僅是一種電氣謨氤氐于元件疑過適電濟冋 0 探高 靈輪廝盹試桔取 另外.點實驗主蕩通討對稱加載來藏需純彎集段?因曲如載點;的植藝、煩短梨在主粱上的檢置至關 重要，通過施加初晞載荷可哄對上述位査進行對淮和調整，確棵緊密接鯉利提高制瞬果的淮確性.2.在純彎梁電測實驗中采用分級加載的目的是— 闔模擬靜載的效果 ［B］ 消除溫度變化造成的測試誤差 ? ［C］ 鞘除電阻應變儀的初讀數造成誤差 ［B］ 將載荷控制在線彈性的工作范圍之內 押「正硝笆薬苦 ［ch 加裁有兩種方朮 沖杲從零幵抽一直如到創栽翻険值，撚后詞膵應的洌試裁攝 另一種是將 刪試躺等分為若干魅 b —述只如謨中一級載荷.最紅加到設計載荷的紅值。

由于銭應變與載荷之閭是幾性的耒系，SP.e=kF 耳撚線應變軸増塾與社商的塔量工間也是成幽性關系的*即 I 他二住 AF 因肥釆坤分級^載的亦案得到的測試結果尊效皈映了應變與載荷之即的關融 但是采用分議加載有它的好處，它可則 m 電砸應變儀 e 沒有嚴梅調雪貢喩的初諒數對測試結果的影 札 采用方皺加載的萬乘之后迂?初讀數我補誠掉了” 令于靜載加問趣.單所-禮同的 F 頷如載朋涼莖只看.證托足獗橫脫靜載的效果*而片矜中實 際的加載過程是通過手工楓加戟輪器耳賓呱圧，加載的速度不可能汰快，因此基市上就是靜裁審方武.3.廠 在純彎梁電測實臉中溫度補償片的作用是 ___________。

U］ 消除環境溫度對材料力學性能的影響 ? ［B］ 消除環境溫度的變化對測試結果淮確性的干擾 ［C］ 消除 環境溫 度的變化對電阻應變儀的影響 ［D］ 涓除環境溫度的變化對預調平衛箱的影響

電測■軸昱通誼跟陥和搞捉應更片上電阻塑電租的戛憶來瘵測點外鬱小的蚪描號轉換感電^號益 行測量和顯示’如果毆片上電陰童的同阻平是由于處刀產主前變形引起的，而是由于混度交臨 1 成 e? 胱冷晞引趕的，那么刮試結果自然合竟到下擾? 洞萄卜償片的呻瞄謀讓它與刪點;處的應變片處于同一個混庫場軋二著的電陰揶靖徉境溫度變牝 作同步的彎仏 幷且特洞度補償片接人刪點的同一亍再斷耆電橋中、這樣就可踐誦討電橋的平衝冃訓潔除 環境逼度的対 t 幌黒準確 t± 田影齦 ［A］ 加武前謂畫沿有什么臥只有在加載之后確保了加載部佇與朮裁點之間的皤戢陀之石調零才 有駆 ⑵和 5］毎絃載荷讀數完畢前或后調零的話分級岳奩的僧用效課就不龍連續黑加了，誼樣就無注測 得各級裁荷柞用下測廉的應吏普了? 5.在純徑栗電觀具崟中冃丄 I 」注觀試站果爪?終性“規律約足 _______________ O ? ［A］ 冋一明點的播應吏左不同盤苛作冏下的比例戔漿 不嗣滋旳線應變在直一顫栽耳矗毎匸沿算鳥專⑸上的分帝規律 c］ 甕竝和旻 E［ZM 點線應旻羽正更關％和丼稱性 山中性曇處測出的線應變呈習按逬二雲、/

診正確答嘉初擬氏 c 和山 本題四亍選爾別的內容是檢查制試緒杲的策繃 T 規律藥冋方瓦 耳中 LA2M 的呆時料本島的級 彈杜的規律“喬其金三個選項檢犯他呈饋應畫豳高度方向線也吏化的覘年“ 6.在彎扭組合實驗中,圓軸下表面測點處包含橫截面和徑向截面的應力狀態為

輅 正磺答案為圧］? 狽星戳面上駄育茸矩又荷站護.在詡矩柞用下握截面上曹立士妞特切應力.所以［口和 ［D］ 肯定*對, 又由于刪量截面受 SV 的奇矩使圖軸門卜祁空払 下部壹販 因 11 週軸 F 表面測點處由彎範弓血的 IF^t 是壓應力’故選項 ［PJ 是正瑚的.? EB] [C] tt] it 匏匡綻由卯爭稔山測也謹凹“帖衣”的工電廬謹 ＜ L

L 豹秋前

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rc 毎圾軾苛謹數無虛前

ED 每躱栽藥融完畢后 / 1

L”.] 4.解 T 正荊笞黑為 ［E］?

[Bl ? [Cl [D] 8 9 aw 荊同 能相司 能阻口 I 柚曲縣劇卜便片的元件應■> 試件羽 K負犯 E 試件 MF 糾射 E 同 試竹射休私祗曰 與刪 與誠“ 右彼測試弁苗線.荒脹丟數.桁匠 _ r

-_ 希除刪 U 試件由于泯厳化產生的交形對測試 原則上講只更選帰綢期^翹與被訓試件栩同的尉料 R 呵，但宜 Ft 站弓破測試「— 片巳 應空片雖洪是 T 申電氣帀件.怛是粘貼闔財卜償片的材料與官的電氣性能無 r-涓展補宦片的作 RK 苴乍為刑試時珂的 詰卑的屋響....__ 和謂束市眾國 i 砧制廂 i 卜償 ⑻涓廈補償片也是破廣」 關 0 c 潟葡除片自懸鯉封與逞度和導熱性能有并.們爭準確地講盲祎稲關的杲村料越脹祚帰的件能 ?也 黑正確卷豕 Muh r 用應變片進存的邑劇技術酗量的星試件在外力柞用下產生的線應變.它與常杵的尺寸祖:有宜接關甌 幣加 I 陽帰的絕對變 H 遣 2 甲始尺寸有關.咱呆相對更張量就口曲甘尺寸沒苕耒系了「 粘鮎盅虞補償片的元仁應 i 堆.與粧損h 科彳冃石 爭腳說件耳電 與檢側試件導姍 與襪測試伴容重相同 己禎答累為四“ 際然說是在中性軸上，那么橫戟面卜別點處就段有由晉矩引起的蠻曲正應力.所 IXRWEC］ 是王確的” 在吧嚴 圓軸*性牠啊卻辿吐舍槓到國和逕顱談叵的應打狀態加

4.

實驗報告 1.在正彎矩的作用下彎曲正應力沿梁喜的分布規律是.〔 1)⑵ ⑶ ⑷ ? [A](1)[B] ⑵ [C] ⑶ roi⑷ 解：正確答案為 ［＜L 正彎矩是指使梁下部纖維受拉、上部纖維竟圧的彎匡所以正確答案應該為［從| 2._ ~~口 “iiS更瀕得的縱旬住應變不為酗廉因豆 ______________-［A］ 尢耿團式不準昭.導致主謹的測 X 段不是虹電染 ［旳臨阻遼儀謖右精錨詛零 ［C］ 旌加亍初蚩程嫡 *［D1 中性層處的應變曲鵬的趨不準雷 拭理逹上苗中性慝是竟彎梅件內際不竟拉乜不競壓的一個■特殊層面.但冥益當中旳冥測結果是中璐 戻苗縱向踐 g 行籽不尊干聲、而令有一個比轉小曲曲憤，亙疔固午壽中畔層站丙變點占貼的仃育不 準，導敦啜應交片測存的螂不是口性層處附極變? ui 兀栽帝式不頫 1 將春導致測試截面卜的譽菲韋炭牛孌仕?存旱不胃測試梁舟幕香皋純含煙取以乃 礙社商二的彎矩等于養少.中性層處的縱向瞰應芟和正應力都應該為零所臥它不是適成中性層處測 得的汕旬線應變不為鎘慎因。

⑻段有精確詞零會使彳號電阻應變俱有一個初鍛駆但咼本賓膛采同讀懿毒來謝亍計算，嗨載荷作用下 甘丈訓植中帶冃含初礒數，卻堿？后仿府觀 1 零.毎認它■也不具誥直中桂層處測得的輔我冋孌不対 零的月主 h 口捕抽初議宛荷的影響與時中電阻應變儀卷有聞蹄零的影響是類似皺所以它也不是苣成中唯層處 刪得的縱向統應變不為零的原邑＞ 3.TU1 衣虧；■■版 Wtfih 九 /JKM-B ?

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.7.4

五.壓桿預習報告: 1.I 關于長度因 數必 正確說注 ______________________ * 兇其它條件相同 B 拗束越強，捉越大 >[B] 耳它榮件相同時約束越怪，M越小 口其它條件相同阪越大，壓桿的矣度越小 血 苴它條件相冋趾越大，壓桿的植主性越妹 解正確答案為 [Bh.—p(MT M

約束的強扇與?的關系可以從卡度因數表中去査.[CJ 從上面的第二個公就可以看岀，分亍上的大 [D] 從上面的第一個公式可以看岀，分母上的謐大,5../-■Z

2.

關 T 柔度幾正確的說搓是

辭「正站案為[味 ⑷ 約耒越琶：度因熱越小，曰上面的第三個公式可以看出，此時桌勢報小。

[B] 上直的第三個必式可以看岀，分子二的?越大，壓桿的柔度找大，故本選頂星正碗的.LCJ 從上面的第三個公試皿以看出，能夠反映橫截面粗絡的慣性半徑 f 越大.柔度越嘰 [D1 從卜面的第二個公式可臥看岀.柔度 與壓桿材料的彈性模量廝關。

3.關亠壓科檯定性.正碓的稅法是.耳它條件隹同時 x 越丸?壓桿旳穩定性轉呼 垂讓歐拉理論可朗 應使壓桿笊柔度進盡可直汰 其它條件相同時軸向壓力越大，臨畀力越高

hE TF z [&] U 上畫的第二個公式可以看出，務毋上的 2 越丸.壓桿的臨界應力越小.僦簾越差* [B1 壓桿的黑変越弋?說明壓桿越細瓠臨界應力越低，屈一點從上面的第二傘公式也可以看出.這樣埶可以便柑料仍處干絨彈性階段*只更満足毆拉理論就是有敢的& [C 】和 LD] 臨界力是壓桿自身的 F 力學煬澹標*就懺許用應力⑹是材料曲才學性能指持 祐 他們為外力 是踴 關系的.4.I~~ 在以下所列的儀器設備中，壓桿穏 定實驗 所需要的是.電子萬能試驗機，雙向引伸計.壓桿穩定試驗臺，百分表，數字測力儀*計算機 口 ’正口本”壓桿穩定試驗臺;數字測力儀和計算機 5.~武礁球』:狡主的山已 具橫前面如下圖所示 F 機壓桿失程時，橫哉面對中性軸的噌哼半徑戸LAJ 苴它榮件相匠時約克趣強，越丈 [C] 其它條件相同時晝璘旨 苴它條件相同時圧■fl 也粗，丄越犬 工] 其它條件相辰時 E越大，/■越大 卬] 其它條件相同時輸向壓力越丸臨界力越小

陳在纟竦襲坤構冋的蒂況瓦壓桿頭榕帶嘯刼面二的時限 L 因止礦截商詞 4 性軸的團蘭半劭 bh‘ 6.已知其逼丐匚心広樸的總度知*橫截而旳怕性矩如，＜廈因敢為⑴ 豺料的琴件惶童為芒?則且歐拉 臨界力 F C y= + 答 PU 答案幵 T ^EI 7.已知某蛙揀中心壓桿的長度為 A 植截茴的惶性半徑為 h 快廈因數為血則該:圧桿的柔度 ：

二 皆：壓桿的柔度為’ 8.解 M 正鶴笞冥為, 4 傑 園為中點増加妁柬前.壓桿為兩端蛙的壓桿.卄鼻輕廢為心壓桿的中點増俎紋朿民 竺垠壓桿分 威了上下兩淋由 1 ■中閭的欽吏 F.氓制了專截面的水平恆篠漫有限制該杳面貳坯瓠所嘆每一段都相 巧干—標兩鋸轉古茁馬桿.口長苴計算吒席只石原來的一￥* F ：

/2.此時藝吳圧桿的臨畀 +1 就 h 苴巾干 視桿件的臨界力相笥由于豌拉臨界力與計算長度的平方赧比.因毗增力喲車后盞艮壓桿的臨界力増 加創豆 K 的 4 倍*12 =-^= ~bh~ ① =0.J 77mm

6.

實驗報告 1.實驗報告 彈性壓桿穩罡實醴 單位，式屋，at— 力-X, 坤性枕蚩已 cm 釣克類型 長度系數甘 H 號長度 L ：

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/)JWML 力 FJZ.凡廣行 J x 100 3< J

F fr 十常白分昏門 兩端鐵支 ] J94 210 UJ 115 177 1 U —端狡芟 另端固足 歉 37B 210 J.J 34Q 394 13 70 兩靖固定 03

210 15-5 733 323 7.K 兩端鎖支 哥口間錘 1 1ST 21 ：3

71Q

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細悵壓桿的歐拉臨界為‘化廠（竝 f 6? 簡支梁 預習報告 1.面支梁橫向振動固有頻率若 /iWOHs 則丿孑二 HZ。-180 2.4m*目砂別法判斷魅吋.齋信號滿動體■拉稔樓號幣輔拓團里 出姑八 橢園 — 3.曲利性北刊洼郭 ar 上柝時，轍標僖號三據制體速麻怙 m 的玉薩址團曇（埴文字）“ 嚴直線 4.北覽宿位日鳳鎧判莎其振時，嗨拆辰與振動樸 11 」速底侶號例全詐銅盟曇一（填 文 字）

“

|物體的固有碩率只有 1 個。

物體的共振頻率就是物體的固有頻率。

P

3.

實驗報告 1.簡支舉幹階周有頻率的測屋買驗報告 固有頻率 71(Hz)舟⑴町

現?（文字）

P 數直 現象（文字）| 粗值刈別袪 4B.7

KA a

槽位判別沬

4S.S 蹄 @1 1947

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5.

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