岩体力学复习题 联系客服

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(1)试绘出θ=0、π/2处隧道围岩的径向和切向应力分布图,与隧道周边的距离等于多少时才是原岩应力。

(2)试绘应力集中系数图,分析最大应力集中在什么位置。 (3)分析应力分布特点是什么?

(4)假若侧压系数λ=0时应力分布图又如何?

25、已知大理岩单向抗压强度σc=80MPa,内摩擦角 =25°,试计算侧压为40MPa时,其三轴抗压强度为多少?

26、已知白云质灰岩通过弹性波测量,其纵波速度Vp=5500m/s,横波速度Vs=3300m/s。岩体的容重γ=2.71g/cm3,泊桑比μ=0.23。试求岩体的动弹性参数。

27、圆形洞室半径a=2.5m,埋藏深度H=120m,岩石容重γ=2.1g/cm,泊松比μ=0.2,侧压系数λ=0.5,岩体的弹性模量E=2×104MPa。试求硐顶和硐壁的应力以及位移。

28、在坚硬的岩体中开挖一个近似椭圆形洞室,硐跨2a=8m,硐高2b=12m,硐体埋藏深度H=200m,岩体容重ρ=2.5g/cm3,泊松比μ=0.35,岩石单轴抗压强度σc=96MPa,求洞室是否稳定。

29、某矿表土深度为150m,表土的平均容重γ=1.80g/cm3,粘聚力C=0,内摩擦角υ=20°,岩体的平均容重γ=2.6g/cm3,岩体的泊松比μ=0.25。试求离地表深度150m处表土内的自重应力以及300m深度处的原岩自重应力,并作出应力圆。

30. 已知岩样的容重?=24.5kN/m3,比重Gs?2.85,天然含水量(同土力学概念)?0?8%,试计算该岩样的孔隙率n,干容重?d及饱和容重?m3

?31. 有一长2.0m、截面积0.5m2的大理岩柱体,求在环境温度骤然下降40℃条件下,岩柱散失的热量及因温差引起的变形大小?(已知大理岩石比热c?0.85J/gC,线膨胀系数

??1.5?101/C)。

32.在由中粒花岗岩构成的工程岩体中,有三组原生节理互成直角相交,各组节理的间距分别为20cm、30cm和40cm,试计算裂隙频率和结构体的大小,并判断该岩体属于哪种结构类型。

33.据现场观测,中粒花岗岩体中节理均呈微张开(宽度小于1mm),节理面有轻度风化,但保持潮湿状态,又实测点荷载指数为7.5,如按最有利的条件开凿直径5m的隧洞,试估算无支护条件下的洞壁最长稳定时间。

34.将一个岩石试件进行单轴试验,当压应力达到120MPa时即发生破坏,破坏面与大主应力平面的夹角(即破坏所在面与水平面的仰角)为60°,假定抗剪强度随正应力呈线性变化(即遵循莫尔库伦破坏准则),试计算: 1)内摩擦角。

2)在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度。

3)在上述试验中与最大主应力平面成30°夹角的那个平面上的抗剪强度。 4)破坏面上的正应力和剪应力。

5)预计一下单轴拉伸试验中的抗拉强度。

6)岩石在垂直荷载等于零的直接剪切试验中发生破坏,试画出这时的莫尔圆。

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?5? 7)假若岩石的抗拉强度等于其抗压强度的10%,你如何改变莫尔包络线去代替那种直线型的破坏包络线。

8)假若将一个直径为8cm的圆柱形试件进行扭转试验,试预计一下要用多大的扭矩才能使它破坏? 35.将直径为3cm的岩心切成厚度为0.7cm的薄岩片,然后进行劈裂试验,当荷载达到10000N时,岩片即发生开裂破坏,试计算试件的抗拉强度。

36.岩石试件的单轴抗压强度为130MPa,泊松比??0.25。

1)岩石试件在三轴试验中破坏,破坏时的最小主应力为130MPa,中间主应力为260MPa,试根据八面体剪应力理论的破坏准则推算这时的最大主应力?1;

2)根据最大正应变理论的破坏准则,回答1)提出的问题。 习题3-4 上题中,设??50?,?j?35,cj?100kPa,垂直应力??y?1000kPa。在这岩体内

开挖一个洞室,必须对边墙施加150kPa的水平压力才能使边墙稳定,试推算节理面上的孔隙水压力pw。 37.用直径为5cm、高度为10cm的圆柱形粘土岩试样进行单轴压缩试验,已测得的轴向力和变形量如表4-7所示,试计算相应于弹性变形的E和?。

轴向力 (N) 0 600 1000 1500 2000 2500 0 2500 3000 4000 5000

38.在用地震波法动力测试中,已经测得纵波波速Cp?4500m/s,横波波速Cs?2500m/s,设岩体的密度??2700kg/m,试计算E和?。

39.在圆形试验洞的洞壁上的测点1处进行应力测量(用应力解除法),应变花按等边三角形布置,见题5-1图中黑粗线,其中有一应变元件布置成与z轴平行量测?1(见题5-1图)。今测得三个方向的应变为:?1?402?10比?=0.25。

1)试求测点1处的大小主应变?max、?min以及它们的方位。 2)试求大、小主应力?max?63轴向压缩量 (mm) 0 0.030 0.050 0.070 0.090 0.110 0.040 0.110 0.130 0.170 0.220 侧向膨胀量 (mm) 0 0.018 0.009 0.037 轴向力 (N) 0 2500 5000 6000 7000 7500 0 7500 9000 10000 0 轴向压缩量 (mm) 0.080 0.140 0.220 0.260 0.300 0.330 0.120 0.330 0.400 0.440 0.160 侧向膨胀量 (mm) 0.016 0.056 0.025 0.075 0.035 ,?2?334?10?6?6,?3?298?10,已知岩石的弹性模量E=4×104MPa,泊松

、?min。

3)试求该点处的纵向应力?z(即沿z方向的法向应力)。

4)今在与点1同一横断面上的测点2处测得切向应力??,2=10.8MPa,试求岩体的初始应力pv和ph。 40.某地拟开挖大跨度的圆形隧洞,需事先确定开挖后洞壁的应力值。为此在附近相同高程的试验洞内作了岩体应力测量工作,测得天然应力为:pv?1.4MPa,ph=2MPa,试求开挖后洞壁A、B、C三

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点的应力。

41.在上题中,将洞室改为宽高比B/h=0.5的椭圆洞室,试计算相应点A、B的应力;其次改为B/h=2的椭圆洞室,计算相应点A、B的应力,试讨论三种情况中哪一种最有利,哪一种最不利。

42.今在K0?1的均质石灰岩体地表下100m深度处开挖一个圆形洞室,已知岩体的物理力学性指标为:??25kN/m3,C=0.3MPa,?=36°试问洞壁是否稳定?

43.设有一排宽度为15m、高度h=7.5m的圆角矩形洞室。它们的间距(中心到中心)为25m。这排洞室在均质、各向同性的砂岩中的300m深度处。岩体的物理力学性指标为:?=25.6kN/m,抗压强度

Rc=100MPa,抗拉强度Rt=10MPa,泊松比?=0.5,K0?1,试求洞群的安全系数。

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44.在地下50m深度处开挖一地下洞室,其断面尺寸为5m×5m。岩石性质指标为:凝聚力c=200kPa,内摩擦角??33?,容重?=25kN/m,侧压力系数K0?0.7。已知侧壁岩石不稳,试用太沙基公式计算洞顶垂直山岩压力及侧墙的总的侧向山岩压力。

45.某圆形隧洞直径8m,围岩裂隙很发育,且裂隙中有泥质填充。隧洞埋深为120m,围岩的力学指标为:c=400kPa,?=40°,考虑到隧洞衬砌周围的回填不够密,凝聚力和内摩擦角均有相应的降低。 1)试求塑性松动圈子的厚度(取c0=0.25c);

2)试求松动压力pa。

46.设有一直墙拱顶地下洞室,围岩中有一组结构面,其倾角?=46°。结构面的强度指标为cj=0,?j=40°。结构面上的孔隙水压力pw=200kPa。已知洞室侧壁垂直应力为?y=1MPa,洞顶的水平应力

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?x=500kPa,问侧壁和洞顶是否稳定,若不稳定,则进行支护,洞壁支护和洞顶支护上的压力各为多少?

47.在岩石中开挖一圆形洞室,其半径r0?5m,用喷混凝土层支护。混凝土抗压强度为24MPa,已知pi=0.4MPa,求喷层厚度。

48.有压隧洞的最大内水压力p=2.8MPa,隧洞(内)半径为2.3m,用厚度为0.4m的混凝土衬砌。已知混凝土的弹性模量E1=1.8×104MPa,泊松比?1?0.333。岩石的弹性模量E2=1.1×104MPa,泊松比

?2=0.367。试求:

1)离中心2.5m处的衬砌内的应力;

2)离中心3.5m处的围岩附加应力。

49.有压隧洞的最大内水压力p=2.5MPa,隧洞直径为4m,用厚度为0.4m的混凝土衬砌,已知混凝土的弹性模量E?=1.5×104MPa,泊松比?1=0.3,岩石弹性抗力系数k0(注意:即半径为1m时的

k)=5000MPa/m,试求离隧洞中心5m处的附加应力。

50.设岩基上条形基础受倾斜荷载,其倾斜角??18,基础的埋置深度为3m,基础宽度b=8m。岩基岩体的物理力学性指标是:?=25kN/m3,c=3MPa,?=31°,试求岩基的极限承载力,并绘出其相应的滑动面。

51.某混凝土坝重90000kN(以单位宽度即1m计),建在岩基上。岩基为粉砂岩,干容重?d=25kN/m3,孔隙率n=10%。坝基内有一倾向上游的软弱结构面BC,该面与水平面成15°角。结构面的强度指标为:凝聚力cj=200kPa,内摩擦角?j=20°。建坝后由于某原因在坝踵岩体内产生一条铅直张裂隙,与软弱结构面BC相交,张裂隙的深度为25m,设BC内的水压力按线性规律减少。问库内水位上升高度H达到何值时,坝体和地基开始沿BC面滑动?

52.有一岩坡如题9-1图所示,坡高H=100m,坡顶垂直张裂隙深40m,坡角??35,结构面倾角

?? 11

???20。岩体的性质指标为:?=25kN/m,cj=0,?j=25°。试问当裂隙内的水深Zw达何值时,岩坡

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处于极限平衡状态?

53.已知均质岩坡的??30?,c=300kPa,?=25kN/m3,问当岩坡高度为200m时,坡角应当采用多少度?

54.上题中如果已知坡角为50度,问极限的坡高是多少?

55.设岩坡的坡高50m,坡角??55?,坡内有一结构面穿过,其倾角??35?,在边坡坡顶面线10m处有一条张裂隙,其深度为Z=18m。岩石性质指标为?=26kN/m3,ci=60kPa,?j?30,求水深Zw对边坡安全系数Fs的影响。

复习提纲 第一章

1.何谓岩体力学?它的研究任务和对象是什么? 2.岩体力学采用的研究方法有哪些? 第二章

3.何谓岩块?岩体?试比较岩块、岩体与土的异同点。 4.岩石的矿物组成是怎样影响岩块的力学性质的? 5.何谓岩块结构?它是怎样影响岩块的力学性质的? 6.岩体力学研究岩块有何实际意义?

7.何谓结构面?从地质成因上和力学成因上结构面可划分为哪几类?各有什么特点? 8.剪性结构面有何特征?为什么岩体中以剪性结构面数量最多? 9.何谓岩体结构?各类岩体结构的主要区别是什么?

10.结构面特征包括哪些方面?各自用什么指标来表示?定义如何?它们怎样影响岩体的性质? 11.何谓岩体分类?主要有哪几种分类方法?分类指标是什么? 12.RMR值和Q值根据哪些指标确定?如何求取? 第三章

13.何谓岩石的吸水性、软化性、抗冻性、渗透性?各自用什么指标表示?如何定义? 第四章

14.岩块在单向压力条件下的变形过程有什么特征?

15.常用于岩块变形与强度性质的指标有哪些?定义如何?各自的测定方法式什么?影响各种力学指标

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