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1、4所謂洞室圍巖一般是指洞室周?chē)ǎ┍栋霃椒秶鷥?nèi)的巖體。 巖體力學(xué)習(xí)題集 一、名詞解釋 1、巖體 2、彈性 3、脆性 4、三軸抗壓強(qiáng)度 5、抗壓強(qiáng)度 6、抗拉強(qiáng)度 7、抗剪強(qiáng)度 8、 莫爾強(qiáng)度理論 9、強(qiáng)度判據(jù) 10、 穩(wěn)定性系數(shù) 11、蠕變 12、殘余強(qiáng)度 13、天然應(yīng)力 14、 剪切剛度 15、強(qiáng)度理論 16、 剪切剛度 17、八面體強(qiáng)度理論 18、極限強(qiáng)度 19、蠕變 20、孔隙比 21、法向剛度 22、圍巖應(yīng)力 23、軟化系數(shù) 24、變形模量 25、幾何邊界條件 26、長(zhǎng)期強(qiáng)度 27、主應(yīng)力 29、主平面 30、結(jié)構(gòu)面 31、滑坡 32、塑性 33、圍巖抗力系 數(shù) 34、變形模量 35、
2、彈性模量 36 、動(dòng)彈性模量 37、天然應(yīng)力 38 、強(qiáng)度曲線 39 、內(nèi)摩 擦角 40、切線模量 41、巖體力學(xué) 42、單軸抗壓強(qiáng)度 43、重分布應(yīng)力 44、圍巖壓力 45、 圍巖抗力 46、強(qiáng)度 47、彈性極限 48、強(qiáng)度極限 49 、脆性破壞 50、滲透系數(shù) 51、軟化 系數(shù) 52、割線模量 53、爬坡角 54、巖石吸水率 55、三軸強(qiáng)度 56、尺寸效應(yīng) 57、應(yīng)力 集中系數(shù) 58、初始模量 59、抗凍系數(shù) 60、巖爆 61、泊松比 62、強(qiáng)度包絡(luò)線 63、普氏 系數(shù) 64、自然平衡拱 65、RQD6、6 格里菲斯強(qiáng)度理論 67、單軸抗壓強(qiáng)度 68、橫波 69、 縱波 70、圍巖壓力 7
3、1、飽和吸水率 72、法向剛度 二、填空題 1表征巖石抗剪性能的基本指數(shù)是()和( )。 2如果將巖石作為彈性體看待,表征其變形性質(zhì)的基本指標(biāo)是()和( )。 3巖石在單軸壓力作用下,隨加荷、卸荷次數(shù)的增加,變形總量逐次(),變形增量逐 次( )。 5邊坡巖體中,滑移體的邊界條件包括()、( )和( )三種類(lèi)型。 6垂直于巖石層面加壓時(shí),其抗壓強(qiáng)度(),彈性模量( );順層面加壓時(shí)的抗壓強(qiáng) 度( ),彈性模量( )。 7莫爾強(qiáng)度理論認(rèn)為:巖石的破壞僅與()應(yīng)力和( )應(yīng)力有關(guān),而與( )應(yīng)力 無(wú)關(guān)。 8巖石在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生剪切破壞時(shí),破壞面的法線與最大主應(yīng)力之間的夾角總是 等于( )的;而
4、破壞面又總是與中間主應(yīng)力( )。 9不論何種天然應(yīng)力條件下,邊坡形成后,在邊坡表面巖體中的最大主應(yīng)力的作用方向 與邊坡面( ),最小主應(yīng)力作用方向與邊坡面( )。 10主要的巖體工程分類(lèi)有()、( )、( )、( )等。 11水對(duì)邊坡巖體的影響表現(xiàn)在()、( )和( )。 12天然應(yīng)力場(chǎng)的主要成分有()、( )和( )。 13地質(zhì)結(jié)構(gòu)面對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響表現(xiàn)在()和( )。 14結(jié)構(gòu)面在法向應(yīng)力作用下,產(chǎn)生()變形,其變形性質(zhì)用指標(biāo)( )表征。 15巖石抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)室方法有()和( )。 16地質(zhì)結(jié)構(gòu)面按力學(xué)條件可分為()和( )。 17巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為()、( )、 )、( )和( )
5、。 18巖體的強(qiáng)度處在()強(qiáng)度與( )強(qiáng)度之間。 19結(jié)構(gòu)面的線連續(xù)性系數(shù)是在()至( )變化的。 20水對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響表現(xiàn)在()、( )和( )。 21格里菲斯強(qiáng)度理論認(rèn)為材料破壞的原因是()。 22八面體強(qiáng)度理論認(rèn)為材料破壞的原因是()。 23. 有一對(duì)共軛剪性結(jié)構(gòu)面,其中一組走向?yàn)镹30E而另一組為N30W則巖體中最大主 應(yīng)力方向?yàn)椋?)。如果服從庫(kù)侖納維爾判據(jù),則巖體的內(nèi)摩擦角為( )。 24. 軟弱夾層的基本特點(diǎn)有()、( )、 )、( )和( )。 25. 巖體中逆斷層形成時(shí),最大主應(yīng)力方向?yàn)椋ǎ钚≈鲬?yīng)力方向?yàn)椋?)。 26. 原生結(jié)構(gòu)面據(jù)其成因中劃分為( )、( )、(
6、 )。 27. 表征巖塊變形特性的指標(biāo)有( )和()。 28根據(jù)庫(kù)侖強(qiáng)度理論,最大主應(yīng)力與破裂面的夾角為()。 29據(jù)巖體力學(xué)的觀點(diǎn)看,巖體的破壞類(lèi)型有( )和( )。 30巖體中的結(jié)構(gòu)面據(jù)其地質(zhì)成因分為( )、( )和( )。 31巖體中一點(diǎn)的水平天然應(yīng)力與鉛直天然應(yīng)力之比稱(chēng)為()。 32巖體中正斷層形成時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)是: 最在主應(yīng)力方向?yàn)?( ),最小主應(yīng)力方向?yàn)?( ) 33均質(zhì)各向同性的連續(xù)巖體中的圓形洞室洞壁上一點(diǎn)的剪應(yīng)力為()。 34洞室圍巖壓力的基本類(lèi)型有()、( )、( )和( )。 35邊坡形成后,邊坡表面巖體中的最大主應(yīng)力作用方向與邊坡面(),最小主應(yīng)力作 用方向與邊坡面(
7、)。 36巖體是由( )和( )兩個(gè)最基本的要素組成的。 37根據(jù)邊坡巖體面形態(tài)、數(shù)目、組合特征把巖體邊坡的破壞類(lèi)型劃分為()、( )、 )和( ) 38.大部分巖體屬于( (A)均質(zhì)連續(xù)材料 (C)非連續(xù)材料 39巖石的彈性模量一般指( (A)彈性變形曲線的斜率 )。 (B)非均質(zhì)材料 (D)非均質(zhì)、非連接、各向異性材料 )。 (B )割線模量 (C)切線模量 (D )割線模量、切線模量及平均模量中的任一種 40由于巖石的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于它的抗拉強(qiáng)度,所以巖石屬于()。 (A )脆性材料(B)延性材料 (C)堅(jiān)硬材料(D )脆性材料,但圍壓較大時(shí),會(huì)呈現(xiàn)延性特征 41 巖石的抗壓強(qiáng)度隨著圍巖的
8、增大( )。 (A)而增大(B)而減?。–)保持不變 (D)會(huì)發(fā)生突變 42劈裂試驗(yàn)得出的巖石強(qiáng)度表示巖石的()。 (A)抗壓強(qiáng)度(B)抗拉強(qiáng)度(C)單軸抗拉強(qiáng)度 (D)剪切強(qiáng)度 43格里菲斯準(zhǔn)則認(rèn)為巖石的破壞是由于()。 (A )拉應(yīng)力引起的拉裂破壞(B )壓應(yīng)力引起的剪切破壞 (C)壓應(yīng)力引起的拉裂破壞 (D )剪應(yīng)力引起的剪切破壞 44巖石的吸水率是指( )。 (A)巖石試件吸入水的重量和巖石天然重量之比 (B)巖石試件吸入水的重量和巖石干重量之比 (C)巖石試件吸入水的重量和巖石飽和重量之比 (D)巖石試件天然重量和巖石飽和重量之比 45已知某巖石飽水狀態(tài)與干燥狀態(tài)的單軸抗壓強(qiáng)度比為0
9、.78 ,則該巖石( ) (A )軟化性強(qiáng),工程地質(zhì)性質(zhì)不良(B )軟化性強(qiáng),工程地質(zhì)性質(zhì)較好 (C)軟化性弱,工程地質(zhì)性質(zhì)較好(D )軟化性弱,工程地質(zhì)性質(zhì)不良 46在巖石抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中,若加荷速率增大,則巖石的抗壓強(qiáng)度()。 (A)增大 (B)減?。–)不變(D)無(wú)法判斷 47按照庫(kù)侖一莫爾強(qiáng)度理論,若巖石強(qiáng)度曲線是一條直線,則巖石破壞時(shí)破裂面與最大主 應(yīng)力作用方向的夾角為()。 cpcp (A)45(B)45(C) 45(D)60 22 48按照格理菲斯強(qiáng)度理論,脆性巖體破壞主要原因是()。 (A)受拉破壞(B)受壓破壞(C)彎曲破壞(D)剪切破壞 49在缺乏試驗(yàn)資料時(shí),一般取巖石抗拉強(qiáng)
10、度為抗壓強(qiáng)度的() (A) 1/21/5( B) 1/101/12( C) 25 倍(D) 1050 倍 50巖體的強(qiáng)度小于巖石的強(qiáng)度主要是由于() (A)巖體中含有大量的不連續(xù)面 (C)巖體為非均質(zhì)材料 (B)巖體中含有水 (D)巖石的彈性模量比巖體的大 51影響巖體質(zhì)量的主要因素為( (B)巖石類(lèi)型、含水量、溫 (D)巖體的完整性、巖石強(qiáng)度、裂隙密度、 (A)巖石類(lèi)型、埋深 度 (C)巖體的完整性和巖石的強(qiáng)度 埋深 52沉積巖中的沉積間斷面屬于哪一種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)面?() (A)原生結(jié)構(gòu)面(B)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面(C)次生結(jié)構(gòu)面 53巖體結(jié)構(gòu)體是指由不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面組合圍限起來(lái),將巖體分割成相對(duì)的完整
11、堅(jiān)硬的單 無(wú)塊體,其結(jié)構(gòu)類(lèi)型的劃分取決于() (B)結(jié)構(gòu)體型式 (D)三者都應(yīng)考慮 。 (B)構(gòu)造應(yīng)力 (D)殘余應(yīng)力 (A)結(jié)構(gòu)面的性質(zhì) (C)巖石建造的組合 54初始地應(yīng)力主要包括( (A)自重應(yīng)力 (C)自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力 三、辨別正誤 1 石英砂巖的強(qiáng)度隨石英顆粒的含量增加而增大。() 2 相鄰兩條結(jié)構(gòu)面的垂直距離就是結(jié)構(gòu)面的密度。() 3般情況下,巖體的強(qiáng)度可以用巖塊的強(qiáng)度來(lái)代替。() 4 從巖體本身性質(zhì)來(lái)分析,可以用連續(xù)介質(zhì)理論來(lái)解決巖體力學(xué)問(wèn)題。() 5 巖石的泊松比是指單向壓縮條件下,側(cè)向應(yīng)變與側(cè)向應(yīng)力之比。() 6. 結(jié)構(gòu)面的密度不隨方向而變化。() 7 邊坡巖體坡面一點(diǎn)的最
12、大主應(yīng)力是垂直于坡面,而最小主應(yīng)力則平等于坡面,且都不 為零。() 8. 單位體積內(nèi)巖石的質(zhì)量定義為巖石的顆粒密度。() 9. 天然鉛直應(yīng)力是隨深度增加而增大的。() 10. 一般情況下,巖塊的三軸壓縮強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度大 11巖塊在單軸受壓條件下,能承受的最大主應(yīng)力叫巖塊的強(qiáng)度。 ( ) 12在普通試驗(yàn)機(jī)上測(cè)出的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,就是巖石的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線。( ) 13巖塊的彈性模量可以用作用于它上面的應(yīng)力與位移之比來(lái)表示。 ( ) 14坡度影響邊坡應(yīng)力軌跡形式。 ( ) 15巖體作為力學(xué)介質(zhì)研究時(shí), 其與鋼、混凝土等人工力學(xué)介質(zhì)的根本區(qū)別在于巖體中有 天然應(yīng)力、多裂隙交切及是三相介質(zhì)。 ( )
13、16巖體中地下水的水壓力效應(yīng),使巖體中結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度增大。 ( ) 17可能滑動(dòng)面上可供利用力與抗滑力之比值定義為穩(wěn)定性系數(shù)。 ( ) 18研究的巖體實(shí)際上是已經(jīng)受過(guò)破裂和變形的地質(zhì)體。 ( ) 19天然中鉛直應(yīng)力一般隨深度增加而增大。 ( ) 20在普通試驗(yàn)機(jī)上測(cè)出的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系,就是巖石應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線。( ) 21飽水巖樣的單軸抗壓強(qiáng)度與干抗壓強(qiáng)度之比定義為巖石的軟化系數(shù)。 ( ) 22巖體的強(qiáng)度就是巖塊的強(qiáng)度。 ( ) 23從巖體本身性質(zhì)分析,可用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論解決巖體力學(xué)問(wèn)題。 ( ) 24在荷載作用下,結(jié)構(gòu)面抵抗破壞的最大能力叫做剪切強(qiáng)度。 ( ) 25一般情況下巖塊的抗壓
14、強(qiáng)度隨加荷速度的增大而增大。 ( ) 26三向受壓條件下,巖石破壞前的應(yīng)變比單向受壓要大。 ( ) 27飽水巖體的單軸抗壓強(qiáng)度與干抗壓強(qiáng)度之比定義為巖石的軟化系數(shù)。 ( ) 28在荷載作用下,結(jié)構(gòu)面抵抗破壞的最在能力叫剪切強(qiáng)度。 ( ) 29一般來(lái)說(shuō),巖塊的單軸抗壓強(qiáng)度隨加荷速度的增在而減小。 ( ) 30地下洞室洞壁支護(hù)的目的是不讓洞壁圍巖向洞內(nèi)產(chǎn)生位移。 ( ) 四、問(wèn)答題 1、對(duì)巖石進(jìn)行單軸抗壓試驗(yàn),如果發(fā)生剪切破壞,破壞面是否一定是試樣中的最大剪應(yīng) 力面?為什么?如果發(fā)生拉斷破壞,此時(shí)的抗壓強(qiáng)度是否即為抗拉強(qiáng)度?為什么? 2、什么叫巖石?什么叫巖體??jī)烧咧饕獏^(qū)別在哪里?又有何關(guān)系? 3
15、、什么是巖體的彈性模量?什么是巖體的變形模量?試用圖加以說(shuō)明。 4、巖體的靜力彈性模量與動(dòng)力彈性模量哪個(gè)大?為什么? 6、巖石的動(dòng)力強(qiáng)度與靜力強(qiáng)度那個(gè)大?為什么? 7、巖體中應(yīng)力波波形通常以哪些參數(shù)來(lái)標(biāo)記?試用圖說(shuō)明。 8、應(yīng)力波對(duì)物體的效應(yīng),與剛體動(dòng)力學(xué)與彈性理論有什么區(qū)別?為什么聲波法或地震法 可以用來(lái)測(cè)定巖體的某些動(dòng)力學(xué)參數(shù)?確定哪些參數(shù)? 9、巷道道護(hù)形式的選擇與地壓活動(dòng)類(lèi)型有無(wú)關(guān)系?試舉例說(shuō)明之。 10、巖石在單軸壓縮下的應(yīng)力應(yīng)變曲線有哪幾種類(lèi)型?并用圖加以說(shuō)明。 11、巖石與巖體的主要區(qū)別在哪里?以及其強(qiáng)度之間的關(guān)系是怎樣的? 12、試分別從地質(zhì)和工程兩個(gè)方面,簡(jiǎn)要敘述影響圍巖壓力
16、的一些主要因素是什么? 13、試用莫爾應(yīng)力圓畫(huà)出: (1)單向拉伸;(2)單向壓縮;(3)純剪切;(4)雙向壓縮; (5)雙向拉伸。 14、常用的巖石強(qiáng)度指標(biāo)有哪幾種? 15、試述巖石力學(xué)的研究對(duì)象,研究范圍和研究動(dòng)態(tài)。 16、采用應(yīng)力解除法如何測(cè)定巖體中的應(yīng)力?并用示意圖表示。 17、用圖來(lái)表示巖體變形與時(shí)間的關(guān)系曲線,并指出幾個(gè)不同的階段。 18、格里菲斯強(qiáng)度理論的基本要點(diǎn)是什么?并寫(xiě)出該強(qiáng)度理論的破壞準(zhǔn)則。 19、在巖體中傳播的彈性波有哪兩大類(lèi)型?其特征是什么?并寫(xiě)出半無(wú)限均質(zhì)體波速與其 彈性常數(shù)(彈性模量、泊松比)的關(guān)系式。 20、加載速率對(duì)巖石動(dòng)力強(qiáng)度的影響怎樣?并舉例說(shuō)明之。 21
17、、巖石在單軸壓縮下典型的應(yīng)力應(yīng)變曲線有哪幾種類(lèi)型,并用圖線加以說(shuō)明。 22、什么是變形模量?頁(yè)巖和石灰?guī)r的變形模量大致多少? 23、什么叫滑坡?組成滑坡的要素有哪些?什么叫崩塌?它與滑坡有什么區(qū)別? 24、影響邊坡穩(wěn)定有哪些主要因素?試舉例說(shuō)明。 25、用應(yīng)力解除法來(lái)測(cè)量巖體的原巖應(yīng)力,其工序有哪些?用圖示加以說(shuō)明。 26、什么叫真三軸試驗(yàn)機(jī)?什么叫假三軸試驗(yàn)機(jī)? 27、什么叫巖塊的變性模量?以“ S”型應(yīng)力一應(yīng)變曲線為例表示出巖塊的幾種變性模量 (圖加簡(jiǎn)要文字說(shuō)明) 。 28、塑性狀態(tài)下圓形巷道圍巖應(yīng)力分布如何? 29、試簡(jiǎn)單敘述巖體力學(xué)的發(fā)展歷史?你對(duì)巖體力學(xué)的發(fā)展遠(yuǎn)景如何看法? 30、均
18、質(zhì)連續(xù)、 各向同性的彈性巖體中開(kāi)挖水平圓形洞室時(shí), 圍巖中的重分布應(yīng)力有何特 點(diǎn) 八、 31、邊坡巖體最容易從哪些部位首先破壞?為什么? 32、試述邊坡穩(wěn)定性研究的基本原則和方法。 33、什么叫蠕變?用圖表示蠕變的應(yīng)力(c)與時(shí)間(t)關(guān)系曲線。 34、巖塊的抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度哪個(gè)大?為什么? 35、如何獲得巖體結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度指標(biāo)?請(qǐng)用解析法或圖解法說(shuō)明。 五、計(jì)算題 1、 已知 c x = 50MPa = 10MPa T xy = 0,30。 cy (1) 求與X軸夾角40的EF斜面上的法向應(yīng)力 c 及剪應(yīng)力T n。 cn ( 2)作出相應(yīng)的莫爾應(yīng)力圓,并寫(xiě)出莫爾應(yīng)力圓的方程。 2、 將一個(gè)巖
19、石試件置于壓力機(jī)上施加壓力,直到iMpa寸發(fā)生破壞。已知破壞面與最大主 應(yīng)力所在的平面成 60,并假定抗剪強(qiáng)度隨正應(yīng)力呈線性變化。試求: ( 1)在正應(yīng)力為零的那個(gè)面上的抗剪強(qiáng)度等于多少? ( 2)破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 3、 擬在地表以下1500m處開(kāi)挖一水平圓形洞室,已知巖體的單軸抗壓強(qiáng)度c c=100MPa 3 巖體天然密度p =2.75g/cm,巖體中天然應(yīng)力比值系數(shù) 入=1,試評(píng)價(jià)該地下洞室開(kāi)挖后的 穩(wěn)定性。 4、 設(shè)已知某地塊處于簡(jiǎn)單的壓縮情況,及在走向 NW45的截面上的正應(yīng)力=120MPa 剪應(yīng)力t n = 40MPa求最大壓應(yīng)力的大小及其方向。 5、 在某礦發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r中兩
20、組鉛直的剪切面,其走向分別為NE10和NE65,試求最大主 應(yīng)力的方向。 18、 在石灰?guī)r層中開(kāi)一圓形洞室,半徑 a=1.5m,埋置深度H= 800m,石灰?guī)r的單軸抗壓強(qiáng) 度tc=40MPa內(nèi)摩擦角 = 32,巖石容重p = 2.8g/cm3,為了便于比較,分別用芬納公 式,修正芬納公式和卡斯特納公式計(jì)算塑性區(qū)的半徑 R,以及塑性圈的厚度。 19、某部門(mén)擬在地表下1500m處深度開(kāi)挖一斷面為圓形的洞室,已知巖體的極限抗壓強(qiáng)度 t c=100MPa巖體的天然容重p =2.75g/cm3,巖體的天然應(yīng)力比值系數(shù) 入=1,試評(píng)價(jià)開(kāi)后 地下洞室的穩(wěn)定性。 20、在某結(jié)晶巖體中開(kāi)挖一直徑為 6m的水平圓
21、形洞室,洞的埋深為 2000m巖體的平均 密度p = 2.7g/cm3,假設(shè)巖體中的天然應(yīng)力比值系數(shù) k=1,試求: (1) 9 = 0方向洞壁一點(diǎn)A和距洞壁3m處B點(diǎn)的重分布應(yīng)力值; 若已知圍巖的剪切包絡(luò)線為斜直線,且 C= 5MPa = 30,試判斷A、B兩點(diǎn)是否會(huì) 破壞? 21、已知巖石的單軸抗拉強(qiáng)度 t t=15MPa試用格里菲斯強(qiáng)度曲線來(lái)判斷裂隙在側(cè)壓力 t 3 =20MPa時(shí),裂隙進(jìn)一步破壞的最在主應(yīng)力t 1等于多少?它是屬于何種強(qiáng)度條件下的破 壞? 22、已知巖石試件的凝聚力C= 9.5MPa,其內(nèi)摩擦角 = 38,試用庫(kù)侖準(zhǔn)則和格里菲斯 理論求其單向抗壓強(qiáng)度。 23、 已知某采
22、場(chǎng)圍巖的力學(xué)指標(biāo):t c=100MPa t t=-20MPa凝聚力C= 45MPa內(nèi)摩擦角 = 48,若該采場(chǎng)頂板某點(diǎn)主應(yīng)力 t 1 = 200MPa t 3= 10MPa試求: (1)由莫爾庫(kù)侖強(qiáng)度理論判斷,該點(diǎn)是否會(huì)破壞? (2)由格里菲斯強(qiáng)度理論判斷,該點(diǎn)是否破壞? (3)若會(huì)破壞,它們破壞面與最大主應(yīng)力的夾角是多少? 24、圓形隧道的半徑a=1.5m,埋藏深度H= 100m巖石容重丫 = 2.7g/cm3,泊松比卩=0.2。 (1)試?yán)L出9 =0、n /2處隧道圍巖的徑向和切向應(yīng)力分布圖, 與隧道周邊的距離等于多 少時(shí)才是原巖應(yīng)力 (2)試?yán)L應(yīng)力集中系數(shù)圖,分析最大應(yīng)力集中在什么位置。
23、 (3)分析應(yīng)力分布特點(diǎn)是什么? (4)假若側(cè)壓系數(shù) 入二0時(shí)應(yīng)力分布圖又如何? 25、 已知大理巖單向抗壓強(qiáng)度(T c=80MPa內(nèi)摩擦角 =25,試計(jì)算側(cè)壓為40MPa寸,其 三軸抗壓強(qiáng)度為多少? 26、已知白云質(zhì)灰?guī)r通過(guò)彈性波測(cè)量,其縱波速度 Vp=5500m/s,橫波速度VS=3300m/s。巖 體的容重丫 =2.71g/cm3,泊桑比卩=0.23。試求巖體的動(dòng)彈性參數(shù)。 27、圓形洞室半徑a=2.5m,埋藏深度H 120m巖石容重丫= 2.1g/cm3,泊松比卩=0.2 , 側(cè)壓系數(shù)入=0.5,巖體的彈性模量E= 2X 104MPa試求硐頂和硐壁的應(yīng)力以及位移。 28、 在堅(jiān)硬的巖體
24、中開(kāi)挖一個(gè)近似橢圓形洞室,硐跨 2a=8m硐高2b=12m硐體埋藏深度 H= 200m巖體容重p =2.5g/cm3,泊松比卩=0.35,巖石單軸抗壓強(qiáng)度 c c=96MPa求洞室是 否穩(wěn)定。 29、某礦表土深度為150m表土的平均容重丫 = 1.80g/cm3,粘聚力C= 0,內(nèi)摩擦角 = 20,巖體的平均容重丫= 2.6g/cm3,巖體的泊松比卩=0.25。試求離地表深度150m處表土 內(nèi)的自重應(yīng)力以及300m深度處的原巖自重應(yīng)力,并作出應(yīng)力圓。 30. 已知巖樣的容重 =24.5kN/m3,比重Gs =2.85,天然含水量(同土力學(xué)概念) =8% , 試計(jì)算該巖樣的孔隙率n,干容重d及飽
25、和容重m。 31. 有一長(zhǎng)2.0m、截面積0.5m2的大理巖柱體,求在環(huán)境溫度驟然下降 40C條件下, 巖柱散失的熱量及因溫差引起的變形大?。?(已知大理巖石比熱c = 0.85J/gC,線膨脹系 數(shù)二=1.5 10 冷/ C)。 32. 在由中粒花崗巖構(gòu)成的工程巖體中,有三組原生節(jié)理互成直角相交,各組節(jié)理的間 距分別為20cm 30cm和40cm,試計(jì)算裂隙頻率和結(jié)構(gòu)體的大小, 并判斷該巖體屬于哪種結(jié) 構(gòu)類(lèi)型。 33. 據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),中?;◢弾r體中節(jié)理均呈微張開(kāi)(寬度小于1mm)節(jié)理面有輕度風(fēng)化, 但保持潮濕狀態(tài),又實(shí)測(cè)點(diǎn)荷載指數(shù)為 7.5,如按最有利的條件開(kāi)鑿直徑5m的隧洞,試估 算無(wú)支護(hù)條
26、件下的洞壁最長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí)間。 34. 將一個(gè)巖石試件進(jìn)行單軸試驗(yàn),當(dāng)壓應(yīng)力達(dá)到 120MPa時(shí)即發(fā)生破壞,破壞面與大 主應(yīng)力平面的夾角(即破壞所在面與水平面的仰角)為60,假定抗剪強(qiáng)度隨正應(yīng)力呈線性 變化(即遵循莫爾庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則),試計(jì)算: 1)內(nèi)摩擦角。 2)在正應(yīng)力等于零的那個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度。 3)在上述試驗(yàn)中與最大主應(yīng)力平面成 30夾角的那個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度。 4)破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。 5)預(yù)計(jì)一下單軸拉伸試驗(yàn)中的抗拉強(qiáng)度。 6)巖石在垂直荷載等于零的直接剪切試驗(yàn)中發(fā)生破壞,試畫(huà)出這時(shí)的莫爾圓。 7)假若巖石的抗拉強(qiáng)度等于其抗壓強(qiáng)度的 10%你如何改變莫爾包絡(luò)線去代替那種直線 型的破
27、壞包絡(luò)線。 8)假若將一個(gè)直徑為8cm的圓柱形試件進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn),試預(yù)計(jì)一下要用多大的扭矩才 能使它破壞? 35. 將直徑為3cm的巖心切成厚度為0.7cm的薄巖片,然后進(jìn)行劈裂試驗(yàn),當(dāng)荷載達(dá)到 10000N時(shí),巖片即發(fā)生開(kāi)裂破壞,試計(jì)算試件的抗拉強(qiáng)度。 36. 巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度為130MPa泊松比卩=0.25。 1)巖石試件在三軸試驗(yàn)中破壞,破壞時(shí)的最小主應(yīng)力為130MPa中間主應(yīng)力為260MPa 試根據(jù)八面體剪應(yīng)力理論的破壞準(zhǔn)則推算這時(shí)的最大主應(yīng)力-1 ; 2)根據(jù)最大正應(yīng)變理論的破壞準(zhǔn)則,回答 1)提出的問(wèn)題。 習(xí)題3-4 上題中,設(shè)=50, =35,5 =100 kPa,垂直應(yīng)力二
28、y = 1000kPa。在這 巖體內(nèi)開(kāi)挖一個(gè)洞室,必須對(duì)邊墻施加 150kPa的水平壓力才能使邊墻穩(wěn)定,試推算節(jié)理面 上的孔隙水壓力pw。 37. 用直徑為5cm高度為10cm的圓柱形粘土巖試樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn),已測(cè)得的軸向 力和變形量如表4-7所示,試計(jì)算相應(yīng)于彈性變形的 E和。 軸向力 軸向壓縮 量 側(cè)向膨脹量 軸向力 軸向壓縮量 側(cè)向膨脹量 (N) .量 (mm) (mm) (N) (mm) (mm) 0 0 0 0 0.080 0.016 600 0.030 2500 0.140 1000 0.050 5000 0.220 1500 0.070 6000 0.260 2000 0.09
29、0 7000 0.300 2500 0.110 0.018 7500 0.330 0.056 0 0.040 0.009 0 0.120 0.025 2500 0.110 7500 0.330 3000 0.130 9000 0.400 4000 0.170 10000 0.440 0.075 5000 0.220 0.037 0 0.160 0.035 38. 在用地震波法動(dòng)力測(cè)試中,已經(jīng)測(cè)得縱波波速Cp= 4500m/s,橫波波速 C 2500m/s,設(shè)巖體的密度二2700kg/m3,試計(jì)算E和)。 39. 在圓形試驗(yàn)洞的洞壁上的測(cè)點(diǎn)1處進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量(用應(yīng)力解除法),應(yīng)變花按等邊三 角形布
30、置,見(jiàn)題5-1圖中黑粗線,其中有一應(yīng)變?cè)贾贸膳cz軸平行量測(cè);j見(jiàn)題5-1圖)。 今測(cè)得三個(gè)方向的應(yīng)變?yōu)椋?;廠402 10“, ;2=334 10“, ;3= 298 10“,已知巖石的彈 性模量E=4X 104MPa泊松比卩=0.25 1)試求測(cè)點(diǎn)1處的大小主應(yīng)變;max、;min以及它們的方位。 2)試求大、小主應(yīng)力二max、二min。 3)試求該點(diǎn)處的縱向應(yīng)力;z(即沿z方向的法向應(yīng)力)。 4)今在與點(diǎn)1同一橫斷面上的測(cè)點(diǎn)2處測(cè)得切向應(yīng)力匚=10.8MPa,試求巖體的初始應(yīng) 力Pv和Ph。 40. 某地?cái)M開(kāi)挖大跨度的圓形隧洞,需事先確定開(kāi)挖后洞壁的應(yīng)力值。為此在附近相同 高程的試驗(yàn)洞內(nèi)
31、作了巖體應(yīng)力測(cè)量工作,測(cè)得天然應(yīng)力為:Pv=1.4MPa Ph =2MPa試求 開(kāi)挖后洞壁A、B、C三點(diǎn)的應(yīng)力。 41. 在上題中,將洞室改為寬高比 B/h=0.5的橢圓洞室,試計(jì)算相應(yīng)點(diǎn) A B的應(yīng)力; 其次改為B/h=2的橢圓洞室,計(jì)算相應(yīng)點(diǎn) A、B的應(yīng)力,試討論三種情況中哪一種最有利, 哪一種最不利。 42. 今在K = 1的均質(zhì)石灰?guī)r體地表下100m深度處開(kāi)挖一個(gè)圓形洞室,已知巖體的物理 力學(xué)性指標(biāo)為:咐-25kN/m3,C=0.3MPa,=36試問(wèn)洞壁是否穩(wěn)定? 43. 設(shè)有一排寬度為15m高度h=7.5m的圓角矩形洞室。它們的間距(中心到中心)為 25m這排洞室在均質(zhì)、各向同性的砂
32、巖中的300m深度處。巖體的物理力學(xué)性指標(biāo)為: Y=25.6kN/m3,抗壓強(qiáng)度Rc=100MPa抗拉強(qiáng)度Rt=10MPa泊松比卩=0.5,K0=1,試求洞 群的安全系數(shù)。 44. 在地下50m深度處開(kāi)挖一地下洞室,其斷面尺寸為5mx 5m巖石性質(zhì)指標(biāo)為:凝聚 力c=200kPa,內(nèi)摩擦角 =33=,容重丫 =25kN/ni,側(cè)壓力系數(shù)K=0.7。已知側(cè)壁巖石不穩(wěn), 試用太沙基公式計(jì)算洞頂垂直山巖壓力及側(cè)墻的總的側(cè)向山巖壓力。 45. 某圓形隧洞直徑8m圍巖裂隙很發(fā)育,且裂隙中有泥質(zhì)填充。隧洞埋深為120m 圍巖的力學(xué)指標(biāo)為:c=400kPa,=40,考慮到隧洞襯砌周?chē)幕靥畈粔蛎?,凝聚力和?nèi)
33、 摩擦角均有相應(yīng)的降低。 1)試求塑性松動(dòng)圈子的厚度(取cc=0.25c); 2)試求松動(dòng)壓力Pa。 46. 設(shè)有一直墻拱頂?shù)叵露词?,圍巖中有一組結(jié)構(gòu)面,其傾角1=46。結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度 指標(biāo)為Cj =0, =40 。結(jié)構(gòu)面上的孔隙水壓力Pw =200kPa=已知洞室側(cè)壁垂直應(yīng)力為 iy =1MPa洞頂?shù)乃綉?yīng)力 6=500kPa,問(wèn)側(cè)壁和洞頂是否穩(wěn)定,若不穩(wěn)定,則進(jìn)行支護(hù), 洞壁支護(hù)和洞頂支護(hù)上的壓力各為多少? 47. 在巖石中開(kāi)挖一圓形洞室,其半徑r。=5m,用噴混凝土層支護(hù)?;炷量箟簭?qiáng)度 為24MPa已知Pi =0.4MPa求噴層厚度。 48. 有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力p =2.8MPa隧洞
34、(內(nèi))半徑為2.3m,用厚度為0.4m的混凝 土襯砌。已知混凝土的彈性模量E1=1.8 X 104MPa泊松比/ = 0.333。巖石的彈性模量E2=1.1 X 104MPa泊松比卩2=0.367。試求: 1)離中心2.5m處的襯砌內(nèi)的應(yīng)力; 2)離中心3.5m處的圍巖附加應(yīng)力。 49. 有壓隧洞的最大內(nèi)水壓力p =2.5MPa隧洞直徑為4m用厚度為0.4m的混凝土襯砌, 已知混凝土的彈性模量E =1.5 X 104MPa泊松比=0.3,巖石彈性抗力系數(shù)ko(注意:即半 徑為1m時(shí)的k)=5000MPa/m試求離隧洞中心5m處的附加應(yīng)力。 50. 設(shè)巖基上條形基礎(chǔ)受傾斜荷載,其傾斜角=18,基
35、礎(chǔ)的埋置深度為3m,基礎(chǔ)寬 度b=8m巖基巖體的物理力學(xué)性指標(biāo)是: Y=25kN/m, c=3MPa申=31,試求巖基的極限 承載力,并繪出其相應(yīng)的滑動(dòng)面。 51. 某混凝土壩重90000kN(以單位寬度即1m計(jì)),建在巖基上。巖基為粉砂巖,干容重 ?d=25kN/m,孔隙率n=10%壩基內(nèi)有一傾向上游的軟弱結(jié)構(gòu)面 BC該面與水平面成15 角。結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度指標(biāo)為:凝聚力 Cj=200kPa,內(nèi)摩擦角j=20o建壩后由于某原因在壩 踵巖體內(nèi)產(chǎn)生一條鉛直張裂隙,與軟弱結(jié)構(gòu)面BC相交,張裂隙的深度為25m設(shè)BC內(nèi)的水 壓力按線性規(guī)律減少。問(wèn)庫(kù)內(nèi)水位上升高度 H達(dá)到何值時(shí),壩體和地基開(kāi)始沿 BC面滑動(dòng)
36、? 52. 有一巖坡如題9-1圖所示,坡高H=100m坡頂垂直張裂隙深40m坡角a =35 ,結(jié) 構(gòu)面傾角2 -20 o巖體的性質(zhì)指標(biāo)為:=25kN/m,Cj=0, j =25。試問(wèn)當(dāng)裂隙內(nèi)的水深 Zw達(dá)何值時(shí),巖坡處于極限平衡狀態(tài)? 53. 已知均質(zhì)巖坡的=30 ,c=300kPa, =25kN/m,問(wèn)當(dāng)巖坡高度為200m時(shí),坡角應(yīng) 當(dāng)采用多少度? 54. 上題中如果已知坡角為50度,問(wèn)極限的坡高是多少? 55. 設(shè)巖坡的坡高50m,坡角。=55 :坡內(nèi)有一結(jié)構(gòu)面穿過(guò),其傾角 B =35 在邊坡坡 頂面線10m處有一條張裂隙,其深度為 Z=18m巖石性質(zhì)指標(biāo)為Y=26kN/m, 假定巖石強(qiáng)度
37、服從莫爾直線型強(qiáng)度理論,則該巖體的內(nèi)摩 擦角為()。 5、測(cè)定巖石抗拉強(qiáng)度的方法有()和() 。 6 RMR分類(lèi)依據(jù)的分類(lèi)指標(biāo)為()、()、()、()和()。 7、從力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā),巖石的脆性破壞有()和()兩種。 8、 天然應(yīng)力為靜水壓力狀態(tài)時(shí),洞壁上一點(diǎn)的剪應(yīng)力為(),徑向應(yīng)力為(),重分布應(yīng)力 中的()為最大主應(yīng)力, ()為最小主應(yīng)力。 9、巖體天然應(yīng)力的測(cè)量方法主要有() 、()和()。 10、按邊坡巖體中滑動(dòng)面形態(tài)、數(shù)目及組合關(guān)系,把邊坡巖體破壞類(lèi)型劃分為()、()、() 和()四種。 三、問(wèn)答(共 30 分) 1、試述地下洞室彈性圍巖重分布應(yīng)力的基本特點(diǎn)。 (10 分) 2、試述粗
38、糙起伏無(wú)充填結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特征(要求圖加簡(jiǎn)要文字說(shuō)明) 。(10 分) 3、試述巖體中水平天然應(yīng)力的基本特點(diǎn)。 (10 分) 四、計(jì)算(共 30 分) 1、某巖塊的剪切強(qiáng)度參數(shù)為:C=50MPa=60,設(shè)巖石強(qiáng)度服從莫爾直線型強(qiáng)度理論。如 用該巖石試件做三軸試驗(yàn),當(dāng)圍壓(T 3和軸壓(T i分別加到50MPa和700MPa后,保持軸壓不 變,逐漸卸除圍壓(7 3,問(wèn)圍壓卸到多少時(shí),巖石試件破壞? (15分) 2、在某巖體中開(kāi)挖一直徑為6m的水平圓形洞室,埋深為400m已知洞室圍巖的剪切強(qiáng)度 參數(shù)為:C=9MPa=400,巖體的平均密度p =2.7g/cm3,設(shè)巖體天然應(yīng)力比值系數(shù) 入=1,
39、試評(píng)價(jià)該洞室開(kāi)挖后的穩(wěn)定性。 (15分) 模擬試卷二 一、名詞解釋?zhuān)吭~ 2分,共 20 分) 1 、巖體 2、單軸抗壓強(qiáng)度 3、吸水率 4、強(qiáng)度判據(jù) 5、圍巖 6、剪切剛度 7、重分布應(yīng)力 8、RQDB 9、圍巖抗力系數(shù) 10、變形模量 二、填空(每空 1 分,共 30 分) 1按邊坡巖體中滑動(dòng)面形態(tài)、數(shù)目及組合關(guān)系,把邊坡巖體破壞類(lèi)型劃分為()、()、() 和()四種。 2結(jié)構(gòu)面發(fā)育的密集程度通常用()和()表示,結(jié)構(gòu)面的形態(tài)通??紤]結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘?()和()兩個(gè)方面。 3表征巖石變形性質(zhì)的基本指標(biāo)是()和() 。 4垂直層面加壓時(shí),巖體的抗壓強(qiáng)度比平行層面加壓時(shí)() ,而變形模量則比平行層
40、面加 壓時(shí)()。 5有一對(duì)共軛剪節(jié)理,其中一組走向?yàn)?N3dE,另一組走向?yàn)镹30W問(wèn)形成該剪節(jié)理的最 大主應(yīng)力的方向?yàn)椋ǎ?,假定巖石強(qiáng)度服從莫爾直線型強(qiáng)度理論,則該巖體的內(nèi)摩擦角 為()。 6測(cè)定巖石抗拉強(qiáng)度的方法有()和 ()。 7. RMR分類(lèi)依據(jù)的分類(lèi)指標(biāo)為()、()、()、()和()o 8從力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā),巖石的脆性破壞有()和 ()兩種。 9.天然應(yīng)力為靜水壓力狀態(tài)時(shí),洞壁上一點(diǎn)的剪應(yīng)力為(),徑向應(yīng)力為(),重分布應(yīng)力 中的()為最大主應(yīng)力,()為最小主應(yīng)力。 10結(jié)構(gòu)面按地質(zhì)成因可分為()、()和()。 三、問(wèn)答(共 32 分) 1、 試述巖石邊坡應(yīng)力分布特征。 (8 分)
41、2、試述粗糙起伏規(guī)則鋸齒狀無(wú)充填結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特征(圖示、列出公式、并用文字加 以簡(jiǎn)單說(shuō)明) 。 (8 分) 3、 試述巖體中水平天然應(yīng)力的基本特點(diǎn)。(8分) 4、列出巖石破壞判據(jù)(不少于 3 種)的名稱(chēng)及其適用條件。 ( 8 分) 四、計(jì)算(共 18 分) 1、某巖體,天然應(yīng)力比值系數(shù) 入=1,按自重應(yīng)力考慮,在其中開(kāi)挖一直徑為 6m的水平圓 形洞室,埋深為400m已知洞室圍巖剪切強(qiáng)度參數(shù)為:C=9MPa=40,巖體的平均密度 3 p =2.7g/cm。(10 分) (1)計(jì)算400m深處的鉛直應(yīng)力和水平天然應(yīng)力的大?。?(2)計(jì)算洞壁上的重分布應(yīng)力大??; (3)評(píng)價(jià)該洞室開(kāi)挖后圍巖的穩(wěn)定
42、性。 2某巖塊,進(jìn)行全過(guò)程變形實(shí)驗(yàn),測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下,要求:(8分) (1)在坐標(biāo)紙中畫(huà)出應(yīng)力-應(yīng)變曲線; (2)標(biāo)出各變形階段; (3)計(jì)算各種變形模量的大小。 應(yīng)力 (MPa 應(yīng)變 (X 10-2) 應(yīng)力 (MPa 應(yīng)變 (X 10-2) 應(yīng)力 (MPa 應(yīng)變 (X 10-2) 5 1.2 40 2.95 45 6.6 10 1.8 45 3.4 40 6.7 15 2.15 50 3.9 35 6.9 20 2.3 55 5.0 30 7.0 25 2.5 56.2 5.7 25 7.4 30 2.53 55 6.1 20 8.2 35 2.8 50 6.5 18 9.2 練習(xí)與思考 第
43、一章 1、巖體力學(xué)包括哪三種分類(lèi),各有何側(cè)重? 2、巖體力學(xué)的研究對(duì)象是什么?你能舉出幾個(gè)巖體變形破壞的事例? 3、巖體力學(xué)的研究方法有哪些,有什么區(qū)別? 4、你對(duì)巖體力學(xué)的形成與發(fā)展有哪些了解? 第二章 1、在勘探巷道巖壁上進(jìn)行結(jié)構(gòu)面測(cè)線詳測(cè)如圖所示,量得兩組結(jié)構(gòu)面沿測(cè)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。 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(cè)線的混合間距及線密度(Kd) 2)估算巖體沿詳測(cè)線方向的RQCfio 2、何謂巖石的微結(jié)構(gòu)面,主要指哪些,各有什么特點(diǎn)? 3、自然界中的巖石按地質(zhì)成因分類(lèi),可以分為幾大類(lèi),各有什么特點(diǎn)? 4、主要從
44、哪些方面來(lái)研究結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)特征? 5、構(gòu)成巖石的主要造巖礦物有哪些,各有何特點(diǎn)? 6區(qū)別巖體、巖石、巖塊與結(jié)構(gòu)體等概念的區(qū)別。 第三章 1、表示巖石物理性質(zhì)的主要指標(biāo)及其表示方式是什么? 2、為什么巖石的空隙性與吸水性之間有密切的關(guān)系,關(guān)系如何? 3、你對(duì)巖石的軟化性有什么進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)? 4、區(qū)別吸水率、含水率概念的區(qū)別。 第四章 1、與材料力學(xué)中所學(xué)材料相比,巖塊的變形與強(qiáng)度有什么特別的地方? 2、 如圖,巖塊試件受雙向應(yīng)力狀態(tài),其應(yīng)力分量:(Tx=12Mpa (Ty=20MPa t xy=MPa 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(T 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(T n和剪應(yīng)力T n,并進(jìn)行對(duì)比。 3、 假定巖石中一點(diǎn)的應(yīng)力為: T i=61.2Mpa, T 3= -11.4MPa,室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的巖石單軸抗 拉強(qiáng)度剪切強(qiáng)度參數(shù)C=30MPa tg=1.54,試用格里菲斯判據(jù)和庫(kù)侖-納維爾判據(jù)分別判 斷該巖塊是否破壞,并討論結(jié)果。 4、分析巖塊的單軸抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小得多的原因。 5、劈裂實(shí)驗(yàn)中,巖樣承受的是壓力,為什么會(huì)在破壞面上出現(xiàn)拉應(yīng)力? 6、什么是全應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線,為什么在普通材料試驗(yàn)機(jī)上得不到全應(yīng)力 -應(yīng)變曲線? 7、比較各強(qiáng)度判據(jù)的理論依據(jù)和適用條件。 第五章 1、
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