岩体力学习题及答案1---副本

究，提出了剪胀角的概念并用以代替起伏角，剪胀角的定义为剪切时结构面法向位移的轨迹线与水平线的夹角，即：

??v?ad?tan?1????u?。通过大量试验，得出的不规则粗糙起伏结构面的

抗剪强度的统计关系为：

JCS???tan(JRClg??) ?bn式中：JRC是节理粗糙度系数。JCS是节理抗壁压强度。?为基本磨擦角。

b附:Bartong公式和Coulomb公式结果接近，在低正应力时（低于JCS），Barton公式计算的剪应力高于Coulomb公式，在高正应力时，Barton公式计算的剪应力低于Coulomb公式。

八、岩体的力学性质

一、解释下例名词术语

1、动弹模：岩体在动荷载作用下所表现出来的弹性模量。

二、 简答题

(1) 承压板法如何测定岩体的变形参数？

答：先在选择好的具代表性的岩面上清除浮石，平整岩面，然后依次装上承压板、千斤顶，传力柱和变形量表等，将洞顶作为反力装置，通过油压千斤顶对岩面施加荷载，并用百分表测出岩体变形值，将应力与位移绘成变形曲线，在变形曲线上求岩体得变形模量和泊松比。

(2) Hoek-Brown的经验方程是什么？各参数的意义是

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什么？

答：其经验方程为：?1??3?m?c?3?s?c2。

式中：σ1、σ3为破坏主应力，σc 为岩块的单轴抗压强度。m、s为与岩性及结构面情况有关的常数，可查表求得。

三、 计算题

(1) 如图a，在岩石试样中存在一结构面，

a. 试证明按莫尔–库伦强度准则导出的强度判据为：

sin(2???)?sin?2ccos? ????sin(2???)?sin?sin(2???)?sin?13式中C、φ为结构面参数。

b. 当单轴压缩时，β为多少值该岩石的强度最低？提示：可按图b关系导出。 .

解：解：a. 由图b，在任意ΔABO’中，

O'B??1??32,O'A?O'O?OA??1??32?cctg?,?A??,?ABO'?180?(2???)由正弦定理，sin?sin?ABO'?O'BO'Asin?sin(180?(2???))??1??3?1??3?cctg?22

化简即可得：?1?sin(2???)?sin?2ccos??3?sin(2???)?sin?sin(2???)?sin?2ccos?sin(2???)?sin?26

证毕。

b. 单轴时，上式为?

?1

求σ1对β的最小值。

??12ccos??cos(2???)?2???0??(sin(2???)?sin?)22c?0,cos??0(??90)，则只能cos(2???)?0,2????90,

??45??2因此，当??45??时，岩石强度最低。 2九、岩体中的天然应力

一、 解释下例名词术语

1、天然应力：人类工程活动之前存在于岩体中的应力，称为天然应力或地应力。.

2、重分布应力：开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，使岩体中的应力产生重分布，这时的应力称为重分布应力。.

二、 简答题

1、 岩体中的天然应力是哪些因素引起的？ 答：1）岩石的自重； 2）构造应力及地震；

3）岩浆活动及放射性蜕变产生的地热引起的温度应力 4）地下水动静压力。

2、目前，实测地应力的方法有哪几种？

答：a、水压致裂法；b、钻孔套芯应力解除法；c、声发射原理法；d、扁千斤顶法。

3、 天然应力的分布特征是什么？.

答：1）地壳中的主应力为压应力，方向基本上是铅垂和水平的。

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2）垂直应力随深度线性增的。 3）水平应力分布比较复杂。

a、水平应力在地表面上水平应力从大到小递减，在地表深处仍是线性增的。

b、在许多地方在地表附近，水平应力大于垂直应力。 c在多数情况，两个方向的水平应力是不相等的。 4）在比较大的范围内，地应力的分布特征比较一致。

十、地下洞室围岩稳定性分析

一、 解释下例名词术语

1、围岩：在岩体中开挖洞室，引起洞室围岩体中应力的重分布，应力重分布范围内的岩体叫做围岩。

2、重分布应力：地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力，这种应力称为重分布应力。.

3、围岩应力：围岩中的重分布应力。 4、围岩压力：是指围岩作用在支护上的力。 5、塑性圈(松动圈)：如重分布应力超过围岩强度极限或屈服极限，造成洞室周边的非弹性位移，这种现象从周边向岩体深处扩展到某一范围，在此范围内的岩体称为塑性圈(松动圈)。

6、塑性条件：岩石屈服满足摩尔屈服准则，当岩石进入屈服时就是塑性条件。

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