岩体力学习题讲解.ppt

习题一 1. 在勘探巷道岩壁上进行 结构面测线详测如图 所示，量得两组结构面沿测线的间距分别为0.45m和0.8m，且A组结构面的倾角为 55°，B组倾角为 20°，试求： （1） 计算每组结构面的真间距及两组结构面沿测线的混 合间距及线密度（Kd）; （2） 估算岩体沿详测线方向的RQD值； （3） 假定两组结构面的走向均垂直于巷道轴线，岩块的单轴抗压强度σc=120Mpa,结构面稍粗糙，张开度e1mm，岩体中地下水少（潮湿），试用RMR分类求RMR值，并据书上表2—20 的B、C和表2—21修正，提出修正后的RMR值、岩体类别及其强度参数。 解：（1） 沿测线方向 沿法线方向 查表2-20 C 可知,该岩体为II级岩体,为好岩体, С=300~400 Kpa, ф=35~45° 4.试述岩块的单轴抗拉强度(σt)比抗压强度(σc)小得多的原因是什么？ 答: (1) 一般来说,岩块在自然历史作用下,总会产生较多的裂隙.而裂隙对抗拉强度的影响远远大于对抗压强度的影响; (2) 抗拉强度对裂隙的敏感性要强于抗压强度; (3) 拉应力具有弱化强度效应. 5. 假定岩石中一点的应力为：σ1=61.2Mpa，σ3= -11.4Mpa室内实验测得的岩石单轴抗拉强度σt=-8.7MPa,剪切强度参数C=30Mpa, tgΦ=1.54, 试用格里菲斯判据和库仑—纳维尔判据分别判断该岩块是否破坏，并讨论结果。 解: 原因: Griffith 判据是在微裂纹控制破坏和渐进破坏理论的基础上提出来的,认为老裂纹在拉应力作用下,在尖端处产生新裂纹,联合产生破坏,它适用于脆性岩石产生拉破坏的情况 库仑-纳维尔判据是在库仑最大剪应力理论的基础上提出来的,它适用于坚硬的脆性岩石产生剪切破坏的情况,不适用于张破坏. 7. 某岩石通过三轴试验，求得其剪切强度为：C=10Mpa、φ=45°，试计算该岩石的单轴抗压强度和单轴抗拉强度？ 解：由 8. 有一节理面的起伏角i=20°，基本摩擦角φb=35°，两壁岩石的内摩擦角φ=40°，C=10Mpa, 作出节理面的剪切强度曲线。σ 解： 9．某裂隙化安山岩，通过野外调查和室内实验，已知岩体属质量中等一类，RMR 值为44，Q值为1，岩块单轴抗压强度σc=75Mpa，薄膜充填节理强度为：φj=15°、Cj=0，假定岩体强度服从Hoek--Brown经验准则，求： (1)绘出岩块、岩体及节理三者的强度曲线（法向应力范围为0—10Mpa）； (2)绘出该岩体Cm和φm随法向应力变化的曲线(法向应力范围为0—2.5Mpa）； 解 (1)查表6-5得 1）对于岩块: m=17，s=1，A=1.086，B=0.696，T=-0.059 τ=1.086×75×（σ/75+0.059）0.696 2）对于岩体: m=0.34，s=0.0001，A=0.295，B=0.691，T=-0.0003 τ=0.295×75×（σ/75+0.0003）0.691 3） 对于节理: φj=15°、Cj=0 、 12. 拟在地表以下1500米处开挖一水平圆形洞室，已知岩体的单轴抗压强度 σc=100Mpa， 岩体天然密度ρ=2.75g/cm3，岩体中天然应力比值系数λ=1，试评价该地下洞室开挖后的稳定性。 13 在地表以下200米深度处的岩体中开挖一洞径2R0=2米的水平圆形遂洞，假定岩体的天然应力为静水压力状态(即λ=1)，岩体的天然密度ρ=2.7g/cm3，试求： (1)洞壁、2倍洞半径、3倍洞半径处的重分布应力； (2)根据以上计算结果说明围岩中重分布应力的分布特征； (3)若围岩的抗剪强度Cm=0.4，φm=30°，试评价该洞室的稳定性； (4)洞室若不稳定，试求其塑性变形区的最大半径（R1） 解：（1）地表下200m处岩体的铅直应力： =5.290 MPa 岩体处于静水压力状态，λ=1， =5.290 Mpa 根据重分布应力公式： 洞壁处 =0 Mpa =10.584 Mpa =0 Mpa 2倍洞径处 =3.969 Mpa =6.615 Mpa =0 Mpa 3倍洞径处 =4.704 Mpa =5.88 Mpa =0 Mpa