1、習(xí)題一,1. 在勘探巷道巖壁上進(jìn)行 結(jié)構(gòu)面測線詳測如圖 所示，量得兩組結(jié)構(gòu)面沿測線的間距分別為0.45m和0.8m，且A組結(jié)構(gòu)面的傾角為 55，B組傾角為 20，試求： （1） 計(jì)算每組結(jié)構(gòu)面的真間距及兩組結(jié)構(gòu)面沿測線的混 合間距及線密度（Kd）; （2） 估算巖體沿詳測線方向的RQD值； （3） 假定兩組結(jié)構(gòu)面的走向均垂直于巷道軸線，巖塊的單軸抗壓強(qiáng)度c=120Mpa,結(jié)構(gòu)面稍粗糙，張開度e1mm，巖體中地下水少（潮濕），試用RMR分類求RMR值，并據(jù)書上表220 的B、C和表221修正，提出修正后的RMR值、巖體類別及其強(qiáng)度參數(shù)。,解：（1） 沿測線方向 沿法線方向,查表2-20 C 可知

2、,該巖體為II級巖體,為好巖體, =300400 Kpa, =3545,2. 如圖2，巖塊試件受雙向應(yīng)力狀態(tài)，其應(yīng)力量:x=12Mpa,y=20Mpa,xy=-8Mpa，求： (1)繪出代表應(yīng)力狀態(tài)的摩爾應(yīng)力圓，并根據(jù)圖形 確定其主應(yīng)力的大小與方向(1與X軸的夾角） (2)用解析法和圖解法求圖中斜面上的正應(yīng)力n 和剪應(yīng)力n，并進(jìn)行對比。,3、有一云母巖試件，其力學(xué)性能在沿片理方向A和垂直片理方向B出現(xiàn)明顯的各向異性，試問： （1）巖石試件分別在A向和B向受到相同的單向壓力時(shí)，表現(xiàn)的變形哪個(gè)更大？彈性模量哪個(gè)大？為什么？ （2）巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度哪個(gè)更大？為什么？ 答（1） 在相同單向壓力作

3、用下B向變形更大，因?yàn)锽向包含片理的法向閉合變形，相對A向而言，對巖石的變形貢獻(xiàn)大。相應(yīng)的彈性模量則是A向大，根據(jù)=E可知，在相同的情況下， A B，故E A 大。 （2）單軸抗壓強(qiáng)度B向大，因?yàn)锽向?yàn)榧魯嗥砥茐模瑢?shí)是為巖塊抗壓強(qiáng)度。A向，由于結(jié)構(gòu)面的弱抗拉效應(yīng)，巖石產(chǎn)生拉破壞，降低了巖石單軸抗壓強(qiáng)度。,4.試述巖塊的單軸抗拉強(qiáng)度(t)比抗壓強(qiáng)度(c)小得多的原因是什么？,答: (1) 一般來說,巖塊在自然歷史作用下,總會(huì)產(chǎn)生較多的裂隙.而裂隙對抗拉強(qiáng)度的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對抗壓強(qiáng)度的影響; (2) 抗拉強(qiáng)度對裂隙的敏感性要強(qiáng)于抗壓強(qiáng)度; (3) 拉應(yīng)力具有弱化強(qiáng)度效應(yīng).,5. 假定巖石中一點(diǎn)的應(yīng)

4、力為：1=61.2Mpa，3= -11.4Mpa室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測得的巖石單軸抗拉強(qiáng)度t=-8.7MPa,剪切強(qiáng)度參數(shù)C=30Mpa, tg=1.54, 試用格里菲斯判據(jù)和庫侖納維爾判據(jù)分別判斷該巖塊是否破壞，并討論結(jié)果。,解:,原因: Griffith 判據(jù)是在微裂紋控制破壞和漸進(jìn)破壞理論的基礎(chǔ)上提出來的,認(rèn)為老裂紋在拉應(yīng)力作用下,在尖端處產(chǎn)生新裂紋,聯(lián)合產(chǎn)生破壞,它適用于脆性巖石產(chǎn)生拉破壞的情況 庫侖-納維爾判據(jù)是在庫侖最大剪應(yīng)力理論的基礎(chǔ)上提出來的,它適用于堅(jiān)硬的脆性巖石產(chǎn)生剪切破壞的情況,不適用于張破壞.,6、對某種砂巖作一組三軸壓縮實(shí)驗(yàn)得到如表1所示峰值應(yīng)力，試求： （1）該砂巖峰值強(qiáng)度的莫

5、爾包洛線？ （2）求該巖石的c、值？ （3）根據(jù)格里菲斯理論，預(yù)測巖石的抗拉強(qiáng)度為多少？,解（1）如圖,解（2）如圖 C=3.6413.5MPa,=22.5 44.1 其中在=45+/2方向，最小。 （3）由格里菲斯判據(jù)，得t= 0.94.9MPa,7. 某巖石通過三軸試驗(yàn)，求得其剪切強(qiáng)度為：C=10Mpa、=45，試計(jì)算該巖石的單軸抗壓強(qiáng)度和單軸抗拉強(qiáng)度？ 解：由,8. 有一節(jié)理面的起伏角i=20，基本摩擦角b=35，兩壁巖石的內(nèi)摩擦角=40，C=10Mpa, 作出節(jié)理面的剪切強(qiáng)度曲線。 解：,9某裂隙化安山巖，通過野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，已知巖體屬質(zhì)量中等一類，RMR 值為44，Q值為1，巖塊

6、單軸抗壓強(qiáng)度c=75Mpa，薄膜充填節(jié)理強(qiáng)度為：j=15、Cj=0，假定巖體強(qiáng)度服從Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則，求： (1)繪出巖塊、巖體及節(jié)理三者的強(qiáng)度曲線（法向應(yīng)力范圍為010Mpa）； (2)繪出該巖體Cm和m隨法向應(yīng)力變化的曲線(法向應(yīng)力范圍為02.5Mpa）；,解 (1)查表6-5得 1）對于巖塊: m=17，s=1，A=1.086，B=0.696，T=-0.059 =1.08675（/75+0.059）0.696 2）對于巖體: m=0.34，s=0.0001，A=0.295，B=0.691，T=-0.0003 =0.29575（/75+0.0003）0.691 3） 對于節(jié)理:

7、 j=15、Cj=0 、,(2)應(yīng)用如下經(jīng)驗(yàn)公式,10、圖示說明正斷層、逆斷層、平移斷層的最大和最小主應(yīng)力作用方向分別是什么樣的？ 正斷層 逆斷層 平移斷層,11有一對共軛剪性結(jié)構(gòu)面，其中一組走向?yàn)镹40E，而另一組為N30W，則巖體中最大主應(yīng)力方向?yàn)槎嗌伲绻搸r體服從庫侖納維爾判據(jù)，則巖體的內(nèi)摩擦角為多少？,解：如右圖所示，最大主應(yīng)力方向?yàn)镹5E 由庫侖納維爾判據(jù)有： =45-m/2=35 則： m=20,12. 擬在地表以下1500米處開挖一水平圓形洞室，已知巖體的單軸抗壓強(qiáng)度 c=100Mpa， 巖體天然密度=2.75g/cm3，巖體中天然應(yīng)力比值系數(shù)=1，試評價(jià)該地下洞室開挖后的穩(wěn)定

8、性。,解：,13 在地表以下200米深度處的巖體中開挖一洞徑2R0=2米的水平圓形遂洞，假定巖體的天然應(yīng)力為靜水壓力狀態(tài)(即=1)，巖體的天然密度=2.7g/cm3，試求： (1)洞壁、2倍洞半徑、3倍洞半徑處的重分布應(yīng)力； (2)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果說明圍巖中重分布應(yīng)力的分布特征； (3)若圍巖的抗剪強(qiáng)度Cm=0.4，m=30，試評價(jià)該洞室的穩(wěn)定性； (4)洞室若不穩(wěn)定，試求其塑性變形區(qū)的最大半徑（R1）,解：（1）地表下200m處巖體的鉛直應(yīng)力： =5.290 MPa 巖體處于靜水壓力狀態(tài)，=1， =5.290 Mpa 根據(jù)重分布應(yīng)力公式： 洞壁處 =0 Mpa =10.584 Mpa =0

9、Mpa 2倍洞徑處 =3.969 Mpa =6.615 Mpa =0 Mpa 3倍洞徑處 =4.704 Mpa =5.88 Mpa =0 Mpa （2）從以上結(jié)果可知：隨著洞壁距離r增大，徑向應(yīng)力 逐漸增大，環(huán)向應(yīng)力 逐漸減小，剪應(yīng)力 始終為0。,（3）圍巖的強(qiáng)度為 將 帶入公式得： =1.386 Mpa =10.584 Mpa 故該洞室不穩(wěn)定，發(fā)生破壞。 （4）由修正芬納-塔羅勃公式： 帶入數(shù)據(jù)得， R1=2.196 m 即塑性變形區(qū)的最大半徑為2.196m。,14 在均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的巖體中，測得地面以下100米深度處的天然應(yīng)力為v=26Mpa，H=17.3Mpa，擬定在該深度處開挖一水平圓形隧道，半徑R0=3米，試求： (1)沿=0和=90方向上重分布應(yīng)（r、）隨r變化的曲線； (2)設(shè)巖體的Cm=0.04Mpa，m=30，用圖解法求洞頂與側(cè)壁方向破壞圈厚度,14解：（1）將 =17.3 Mpa， =17.3 Mpa，R0=3m帶入公式得 當(dāng)=0時(shí)， 當(dāng)=90時(shí)， （2）由 ， 當(dāng)m=30， Cm=