(完整版)岩石力学计算题
(完整版)岩石力学试卷二及答案-知识归纳整理

知识归纳整理20~20学年 第学期 级专业 试题学号:姓名:……………………………………密…………封……………线…………………………………一二三四五六七八九总分一、简答题:(30分)1、岩石的常用物理指标有哪些?它们与岩石的强度之间大致有什么关系?(5分)2、现场测定岩体变形指标的试验想法有哪些?(5分)3、简述水对岩石强度的影响。
(5分)4、影响岩石应力-应变曲线主要因素有哪些?是怎么影响的?(5分)5、什么是岩体初始应力场?岩体内产生应力的原因有哪些?(5分)第1页共6 页求知若饥,虚心若愚。
20~20学年 第学期 级专业 试题学号:姓名:……………………………………密…………封……………线…………………………………6、何谓喷锚支护,它与传统的老式支护有何区别?(5分)二、作图题(5分)什么是岩石的蠕变?试作图说明岩石流变三阶段的特点:三、填空题: (0.5/空)(共20分)1、岩石力学是研究岩石的,是探讨岩石对。
岩石力学研究的主要领域可概括为、、。
研究想法主要有 、、 、。
2、岩石的破坏形式:、、。
3、影响岩石抗压强度的主要因素普通有:、和、、、、、、、等。
4、格里菲斯理论把岩石看作为有材料,岩石之所以破坏是由于在引起细小裂隙的发生发展所致。
修正的格里菲斯理论则以为岩石破坏除拉第2页共6 页20~20学年 第学期 级专业 试题应力集中所致外,还可以是引起裂隙沿裂隙长轴方向发生 。
5、已知材料的弹性模量E 和泊松比μ,用它们来表示G:λ:、K:。
6、在1=ok 的周围等压地应力场rH vh==σσ作用下,围岩中的径向应力rσ都岩体中的初始应力;切向应力θσ则岩体中的初始应力,在洞壁上达最大值。
由理论上可以证明,开挖洞室的影响范围是。
7、岩压力是由于洞室开挖后岩体和而形成的。
由于岩体而对支护或衬砌的压力,称为“变形压力”;将由于岩体而而对支护或衬砌的压力,称为“松动压力”。
8、按压力拱理论分析,在可形成压力拱的洞室内,压力拱的高度是 ,洞室顶部的最大垂直压力在拱轴线上大小为,洞室任何其它点的垂直山岩压力等于。
(完整版)岩石力学考试试题含答案

(完整版)岩石力学考试试题含答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 岩石力学是研究岩石的()A. 物理性质B. 化学性质C. 力学性质D. 热学性质答案:C2. 以下哪种岩石属于沉积岩?()A. 花岗岩B. 片麻岩C. 砂岩D. 大理石答案:C3. 岩石的三轴抗压试验中,以下哪个方向的抗压试验结果最高?()A. 沿着岩石层理方向B. 垂直于岩石层理方向C. 沿着岩石节理方向D. 与岩石层理和节理无关答案:B4. 以下哪个因素对岩石的力学性质影响最大?()A. 岩石类型B. 岩石结构C. 岩石成分D. 岩石的水分含量答案:A5. 岩石力学中的强度准则,以下哪个是正确的?()A. 最大拉应力准则B. 最大拉应变准则C. 最大剪应力准则D. 最大正应力和最大剪应力的组合准则答案:D二、填空题(每题2分,共20分)6. 岩石力学中的三个基本假设分别是:连续性假设、各向同性假设和______假设。
答案:线性假设7. 岩石的三轴抗压试验中,当围压较小时,岩石的破裂形式主要是______。
答案:拉伸破坏8. 岩石力学中的弹性模量是描述岩石在______条件下变形能力的参数。
答案:弹性9. 岩石力学中的泊松比是描述岩石在______条件下横向应变与纵向应变之比的参数。
答案:轴向拉伸10. 岩石力学中的抗剪强度是描述岩石在______条件下抵抗剪切破坏的能力。
答案:剪切三、判断题(每题2分,共20分)11. 岩石的力学性质与岩石的成分和结构无关。
()答案:错误12. 岩石的抗压强度大于抗拉强度。
()答案:正确13. 岩石的泊松比越大,说明岩石的横向变形能力越强。
()答案:正确14. 岩石的三轴抗压试验中,围压越大,岩石的抗压强度越低。
()答案:错误15. 岩石的力学性质只受岩石本身的影响,与外部环境无关。
()答案:错误四、简答题(每题10分,共30分)16. 简述岩石力学中的摩尔-库仑准则。
答案:摩尔-库仑准则是一个描述岩石在剪切破坏条件下的强度准则。
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中国矿业大学2010~2011学年第 2 学期《矿山岩体力学》试卷(A)卷一、名词解释(20分,每题2分)1、岩体:是由岩块和各种各样的结构面共同组成的综合体。
2、体力:分布在物体整个体积内部各个质点上的力,又称为质量力。
3、结构面:在岩体中存在着各种不同的地质界面,这种地质界面称为结构面。
4、岩石的孔隙度:是岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比,常用百分数表示,故也称为孔隙率。
5、岩石的软化系数:是指水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之比。
6、岩石强度:岩石在各种荷载作用下破坏时所能承受的最大应力。
7、破坏准则:用以表征岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系,是在极限状态下的“应力—应力”关系。
8、岩石的弹性:指卸载后岩石变形能完全恢复的性质。
9、岩石的流变性:指岩石在长期静载荷作用下应力应变随时间加长而变化的性质。
10、地应力:指存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。
也称原岩应力、初始应力。
二、单项选择题(30分,每题2分)1、下列那个不是矿山岩体力学的特点(B )A)工程支护多为临时结构物B)只关心岩石在弹性阶段的力学性质C)工作面不断移动D)煤岩经常受瓦斯气体作用与影响2、围压对岩石极限强度(峰值强度)有较大影响,随着围压的增加,岩石的三轴极限强度将(B )A)减小B)增大C)不变D)不一定增大3、在岩石的室内单轴压缩试验中,对同一岩石试样所进行的试验中,如其余的条件均相同,则下列试样强度最高的是( A )A)圆柱形试件B)六角菱柱形试件C)四角菱柱形试件D)三角菱柱形试件4、岩石的破坏形式不取决于下列哪个(C )A)岩石的性质与结构面性质B)岩石受力状态有关C)岩石强度D)岩石环境条件5、巴西劈裂法测量岩石的抗拉强度要求(C )A)线荷载不通过试件的直径B)试件含有裂隙C)破坏面必须通过试件的直径D)岩石试件为方形6、岩石的Griffith破坏准则是(B )A)压破坏准则B)拉破坏准则C)剪破坏准则D)压剪破坏准则7、多个极限应力圆上的破坏点的轨迹称为莫尔强度线/莫尔包络线,实际中对于给定的岩石是否存在下图中的应力圆3( C )A)很定存在B)不一定C)不存在D)与所受外力有关8、下列哪类岩体结构面不是按地质成因分类(C )A)原生结构面B)构造结构面C)张性结构面D)次生结构面9、岩体强度受(D )控制A)岩块强度B)结构面强度C)岩块和结构面强度D)岩块和结构面强度及其组合方式10、岩体质量指标RQD分类是将钻探时长度在10cm(含10cm)以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比,下列对该分类方法的评价哪个是错的( C )A)简单易行B)没有考虑节理方位的影响C)考虑了充填物的影响D)是一种快速、经济而实用的分类方法11、围岩作用于支护结构上的力称为(C )A)支承压力B)围岩应力C)围岩压力D)采动应力12、通常把在外力作用下破坏前总应变大于(C )的岩石称为塑性岩石。
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二、岩块和岩体的地质基础一、解释下例名词术语5、节理密度:反映结构面发育的密集程度,常用线密度表示,即单位长度内节理条数。
6、节理连续性:节理的连续性反映结构面贯通程度,常用线连续性系数表示,即单位长度内贯通部分的长度。
7、节理粗糙度系数JRC:表示结构面起伏和粗糙程度的指标,通常用纵刻面仪测出剖面轮廓线与标准曲线对比来获得。
8、节理壁抗压强度JCS:用施密特锤法(或回弹仪)测得的用来衡量节理壁抗压能力的指标。
9、节理张开度:指节理面两壁间的垂直距离。
10、岩体:岩体是指在地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的,具有一定的结构,赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
11、结构体:岩体中被结构面切割围限的岩石块体。
12、岩体结构:岩体中结构面与结构体的排列组合特征。
14、岩石质量指标RQD:大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。
二、简答题(1) 岩体中的结构面按成因有哪几种分法?分别是什么?答:结构面的成因类型分成两种,一是地质成因类型,根据地质成因的不同,可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类;按破裂面的力学成因可分为剪性结构面和张性结构面两类。
(2) 结构面的连续性有几种定义方法?如何定义?结构面的连续性反映结构面的贯通程度,常用线连续系数和面连续性系数表示。
线连续性系数是指结构面迹线延伸方向单位长度内贯通部分的总和;面连续性系数是指结构面单位面积内贯通部分面积的总和。
(5) 在我国,通常将岩体结构分为哪几类?.将岩体结构划分为5大类,即:整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构。
(6) 通常用哪些指标评价岩体的风化程度?答:岩石的风化程度可通过定性指标和某些定量指标来表述,定性指标主要有:颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。
定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。
国标《岩土工程勘察规范》中提出用风化岩块的纵波速度、波速比和风化系数等指标来评价岩块的风化程度。
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练习题一、名词解释:1、各向异性:岩石的全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的性质。
2、软化系数:饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。
3、初始碎胀系数:破碎后样自然堆积体积与原体积之比。
4、岩体裂隙度K:取样线上单位长度上的节理数。
5、本构方程:描述岩石应力与应变及其与应力速率、应变速率之间关系的方程(物理方程)。
6、平面应力问题:某一方向应力为0。
(受力体在几何上为等厚薄板,如薄板梁、砂轮等)1.平面应变问题:受力体呈等截面柱体,受力后仅两个方向有应变,此类问题在弹性力学中称为平面应变问题。
2.给定载荷:巷道围岩相对孤立,支架仅承受孤立围岩的载荷。
3.长时强度:作用时间为无限大时的强度(最低值)。
4.扩容现象:岩石破坏前,因微裂隙产生及内部小块体相对滑移,导致体积扩大的现象5.支承压力:回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。
1.平面应力问题:受力体呈等厚薄板状,所受应力为平面应力,在弹性力学中称为平面应力问题。
2.给定变形:围岩与母体岩层存在力学联系,支架承受围岩变形而产生的压力,这种工作方式称为给定变形。
3.准岩体强度:考虑裂隙发育程度,经过修正后的岩石强度称为准岩体强度。
4.剪胀现象:岩石受力破坏后,内部断裂岩块之间相互错动增加内部空间在宏观上表现体积增大现象。
5.滞环:岩石属滞弹性体,加卸载曲线围成的环状图形,其面积大小表示因内摩擦等原因消耗的能量。
1、岩石的视密度:单位体积岩石(包括空隙)的质量。
2、扩容现象:岩石破坏前,因微裂隙产生及内部小块体相对滑移,导致体积扩大的现象。
3、岩体切割度Xe:岩体被裂隙割裂分离的程度:4、弹性后效:停止加、卸载,应变需经一段时间达到应有值的现象。
5、粘弹性:岩石在发生的弹性变形具有滞后性,变形可缓慢恢复。
6、软岩(地质定义):单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀类岩石。
1.砂土液化:饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下,受到强烈振动而丧失抗剪强度,使砂粒处于悬浮状态,致使地基失效的作用或现象。
岩石力学计算题

岩石力学计算题1. 题目- 已知某岩石试件在单轴压缩试验下,试件直径D = 50mm,高度H=100mm,破坏时的最大荷载P = 100kN。
求该岩石的单轴抗压强度σ_c。
2. 题目解析- 单轴抗压强度σ_c的计算公式为σ_c=(P)/(A),其中P是破坏时的最大荷载,A是试件的横截面积。
- 对于圆形试件,其横截面积A = frac{π D^2}{4},已知D = 50mm=0.05m,则A=frac{π×(0.05)^2}{4}- 计算A=(π×0.0025)/(4)≈ 0.001963m^2- 已知P = 100kN = 100000N- 根据σ_c=(P)/(A),可得σ_c=(100000)/(0.001963)≈ 50.94MPa二、相关学习资料整理(以人教版知识体系为例)1. 基础知识部分- 岩石的基本物理性质- 岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。
其物理性质包括密度、重度等。
密度ρ=(m)/(V)(m为质量,V为体积),重度γ=ρ g(g 为重力加速度)。
这些基本物理性质是理解岩石力学性质的基础,例如密度较大的岩石在相同条件下可能具有更高的强度。
- 岩石的应力 - 应变关系- 在岩石力学中,应力σ=(F)/(A)(F为作用力,A为受力面积),应变varepsilon=(Δ l)/(l)(Δ l为变形量,l为原长)。
岩石的应力 - 应变曲线通常可以分为几个阶段,如压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段。
在单轴压缩试验中,弹性阶段岩石的应力与应变近似满足胡克定律σ = Evarepsilon(E为弹性模量)。
2. 单轴压缩试验相关知识- 试验目的- 单轴压缩试验是测定岩石单轴抗压强度的重要方法。
通过该试验可以得到岩石在单轴受压状态下的强度、弹性模量、泊松比等重要力学参数。
- 试验设备- 主要设备包括压力试验机、试件制备模具等。
压力试验机能够对试件施加轴向压力,并测量压力大小;试件制备模具用于制作符合标准尺寸要求的岩石试件。
(完整版)岩石力学题第二章习题

一、习题1 、B 2 、D1.1岩石与岩体的关系是()。
(A)岩石就是岩体(B)岩体是由岩石和结构面组成的(C)岩体代表的范围大于岩石(D)岩石是岩体的主要组成部分1.2大部分岩体属于()。
(A)均质连续材料(B)非均质材料(C)非连续材料(D)非均质、非连接、各向异性材料2.1岩石的弹性模量一般指()。
(A)弹性变形曲线的斜率(B)割线模量(C)切线模量(D)割线模量、切线模量及平均模量中的任一种2.2岩石的割线模量和切线模量计算时的应力水平为()。
(A)B、(C)(D)2.3由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度,所以岩石属于()。
(A)脆性材料(C)坚硬材料(D)脆性材料,但围压较大时,会呈现延性特征2.4剪胀(或扩容)表示()。
(A)岩石体积不断减少的现象(C)裂隙逐渐涨开的一种现象(D)岩石的体积随压应力的增大逐渐增大的现象2.5剪胀(或扩容)发生的原因是由于()。
(A)岩石内部裂隙闭合引起的(B(C)岩石的强度大小引起的(D)岩石内部裂隙逐渐张开的贯通引起的)。
(A)而增大(B)而减小(C)保持不变(D)会发生突变2.7劈裂试验得出的岩石强度表示岩石的()。
(A)抗压强度(B)抗拉强度(C)单轴抗拉强度(D)剪切强度)。
(A)拉应力引起的拉裂破坏(B)压应力引起的剪切破坏(C)压应力引起的拉裂破坏(D)剪应力引起的剪切破坏2.9格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是()。
(A)它不是针对岩石材料的破坏准则(B)它认为材料的破坏是由于拉应力所致(C(D)它没有考虑岩石中的大量身长裂隙及其相互作用2.10岩石的吸水率是指()。
(A(B)岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比(C)岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比(D)岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比0.72,则该岩石()。
(A)软化性强,工程地质性质不良(B)软化性强,工程地质性质较好(C)软化性弱,工程地质性质较好(D)软化性弱,工程地质性质不良2.12当岩石处于三向应力状态且比较大的时候,一般应将岩石考虑为()。
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第2章 岩石物理力学性质例:某岩样试件,测得密度为1。
9kg/cm3,比重为2.69,含水量为29%.试求该岩样的孔隙比、孔隙率、饱和度和干容量.解:孔隙比:83.019.1)29.01(69.21)1(=-+=-+∆=γωεd v孔隙度:%3.45%10083.0183.0%1001=⨯+=⨯+=v v n εε 饱和度:%9483.0%2969.2=⨯==εωG S r 干容重:)/(47.183.0169.213cm g d =+=+∆=εγ 例 某岩石通过三轴试验,求得其剪切强度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:由例 大理岩的抗剪强度试验,当σ1n=6MPa, σ2n=10MPa ,τ1n=19.2MPa, τ2n=22MPa 。
该岩石作三轴抗压强度试验时,当σa=0,则Rc=100MPa.求侧压力 σa=6MPa 时,其三轴抗压强度等于多少?解:(1)计算内摩擦角φφστtg C n n 11+= (1) φστtg C n n 22+= (2)联立求解: 021212219.20.735106n n n n tg ττφφσσ--===⇒=--(2)计算系数K :7.335sin 135sin 1sin 1sin 10=-+=-+=φφK(3)计算三轴抗压强度: 0100 3.7612.22C a S S K MPa σ=+=+⨯=第3章 岩石本构关系与强度理论例:已知岩石的应力状态如图,并已知岩石的内聚力为4MPa ,内摩擦角为35°。
求: (1)各单元体莫尔应力圆,主应力大小和方向; (2)用莫尔库仑理论判断,岩石是否发生破坏解:(1)A 单元:主应力大小:122223 5.00 5.00 5.0()()002222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+= 方向:与x σ的夹角20tan 200 5.0xyx yτθσσ===--,0θ=︒莫尔应力图:圆心:135.002.522σσ++==半径:13 5.002.522σσ--==B 单元:主应力大小:122223 4.00000()() 4.0 4.02222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=- 方向:与x σ的夹角2 4.0tan 20xyx yτθσσ===∞-,45θ=︒ 莫尔应力图:圆心:134.0 4.0022σσ+-==半径:13 4.0( 4.0)4.022σσ---==C 单元:主应力大小:122223 5.705.00 5.00()() 2.00.702222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=-方向:与x σ的夹角22 2.0tan 20.85.00xyx yτθσσ⨯===--莫尔应力图:圆心:135.70.72.522σσ+-==半径:13 5.7(0.7)3.222σσ---==D 单元: 主应力大小:122223 6.06.0 6.0 6.0 6.0()()0 6.02222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=方向:与x σ的夹角20tan 206.0 6.0xyx yτθσσ===--,0θ=︒莫尔应力图:圆心:136.0 6.06.022σσ++==半径:13 6.0 6.0022σσ--==E 单元:主应力大小:12222310.9110.0 1.010.0 1.0()() 3.00.092222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+= 方向:与x σ的夹角22 3.0tan 20.6710.0 1.0xyx yτθσσ⨯===--莫尔应力图:圆心:1310.910.095.522σσ++==半径:1310.910.095.4122σσ--==A 岩石单元体没有破坏,B 不存在正应力,存在切应力。
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第2章 岩石物理力学性质例:某岩样试件,测得密度为1.9kg/cm3,比重为2.69,含水量为29%。
试求该岩样的孔隙比、孔隙率、饱和度和干容量。
解:孔隙比:83.019.1)29.01(69.21)1(=-+=-+∆=γωεd v孔隙度:%3.45%10083.0183.0%1001=⨯+=⨯+=v v n εε 饱和度:%9483.0%2969.2=⨯==εωG S r 干容重:)/(47.183.0169.213cm g d =+=+∆=εγ 例 某岩石通过三轴试验,求得其剪切强度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:由例 大理岩的抗剪强度试验,当σ1n=6MPa, σ2n=10MPa ,τ1n=19.2MPa, τ2n=22MPa 。
该岩石作三轴抗压强度试验时,当σa=0,则Rc=100MPa 。
求侧压力 σa=6MPa 时,其三轴抗压强度等于多少? 解:(1)计算内摩擦角φφστtg C n n 11+= (1) φστtg C n n 22+= (2) 联立求解: 021212219.20.735106n n n n tg ττφφσσ--===⇒=--(2)计算系数K :7.335sin 135sin 1sin 1sin 10=-+=-+=φφK(3)计算三轴抗压强度: 0100 3.7612.22C a S S K MPa σ=+=+⨯=第3章 岩石本构关系与强度理论例:已知岩石的应力状态如图,并已知岩石的内聚力为4MPa ,内摩擦角为35°。
求:(1)各单元体莫尔应力圆,主应力大小和方向; (2)用莫尔库仑理论判断,岩石是否发生破坏解:(1)A 单元: 主应力大小:122223 5.00 5.00 5.0()()002222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+= 方向:与x σ的夹角20tan 200 5.0xyx yτθσσ===--,0θ=︒莫尔应力图:圆心:135.002.522σσ++==半径:13 5.002.522σσ--==B 单元:主应力大小:122223 4.00000()() 4.0 4.02222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=- 方向:与x σ的夹角2 4.0tan 20xyx yτθσσ===∞-,45θ=︒ 莫尔应力图:圆心:134.0 4.0022σσ+-==半径:13 4.0( 4.0)4.022σσ---==C 单元:主应力大小:122223 5.705.00 5.00()() 2.00.702222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=-方向:与x σ的夹角22 2.0tan 20.85.00xyx yτθσσ⨯===--莫尔应力图:圆心:135.70.72.522σσ+-==半径:135.7(0.7)3.222σσ---==D 单元:主应力大小:122223 6.06.0 6.0 6.0 6.0()()0 6.02222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+=方向:与x σ的夹角20tan 206.0 6.0xyx yτθσσ===--,0θ=︒莫尔应力图:圆心:136.0 6.06.022σσ++==半径:13 6.0 6.0022σσ--==E 单元:主应力大小:12222310.9110.0 1.010.0 1.0()() 3.00.092222x y x y xy MPa σσσσστσ+-+-=±+=±+= 方向:与x σ的夹角22 3.0tan 20.6710.0 1.0xyx yτθσσ⨯===--莫尔应力图:圆心:1310.910.095.522σσ++==半径:1310.910.095.4122σσ--==A 岩石单元体没有破坏,B 不存在正应力,存在切应力。
C 单元体不破坏D 单元体不被破坏E 单元体不被破坏例 某岩块的剪切强度参数为:内聚力50MPa ,内摩擦角60°,设岩石强度服从直线型莫尔强度理论。
如果用该岩石试件做三轴试验,当围压和轴压分别加到50MPa 和700MPa 后,保持轴压不变,逐渐卸除围压,问围压卸到多少时,岩石发生破坏?第4章岩体力学性质例题:在勘探巷道岩壁上进行结构面测线详测,量得两组结构面沿测线的间距分别为0.45m和0.8m,与测线的夹角分别为40°和30°,且结构面的倾角分别为55°和20°。
求:(1)计算每组结构面的真间距,两组结构面测线的混合间距和线密度;(2)估算岩体岩测线方向的RQD值;(3)假定两组结构面的走向均垂直于巷道轴线,岩块的饱和单轴抗压强度为120MPa,结构面稍粗糙,张开度小于1mm。
岩体中地下水少(潮湿)。
试用RMR分类,提出修正以后的RMR值,岩体类别及其强度值。
例:一粗糙起伏无填充、规则锯齿形结构面,起伏角i=20°,基本摩擦角 35°,两壁岩内摩擦角 40°,剪断凸起所需正应力为20MPa,问剪切上滑阶段和剪断凸起阶段结构面壁岩的内聚力各为多少?例:如图所示为一带有天然节理的试件,结构面的外法线与最大主应力的夹角为40°,节理的基本摩擦角为36°,节理的粗糙度为4级,节理面壁的抗压强度为50MPa 。
问在多大的作用下岩样会沿结构面破坏?解:由题意,b =36ϕ︒,=40β︒ 查表,取7JRC =50=tan lg =tan 7lg 36n b n n n JCS JRC τσϕσσσ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫++︒⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦13131131=0cos 2cos80=0.5872222n σσσσσσσσασ+-=+=+︒,131=sin 2sin8022σσστα-=︒根据以上式子解方程,有111500.492=0.587tan 7lg 360.587σσσ⎡⎤⎛⎫+︒⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦得: 1=21.47MPaσ例 假设洞室边墙处节理面倾角β=50°, Cj=0MPa ,φj=40°.由实测知洞室处平均垂直应力为2MPa ,计算岩石锚杆在边墙处要提供多大的水平应力才能维持边墙的稳定?例 岩体中有一结构面,其摩擦角为35°,内聚力为0,岩石内摩擦角为48°,内聚力为10MPa 。
岩体受围压10MPa ,最大主应力45MPa ,结构面与最大主应力夹角为45°,问岩体是否会沿结构面破坏?解:结构面的抗剪强度方程为: σστ7.035tan =︒=岩石的的抗剪强度方程为:1011.148tan +=︒+=σστC莫尔应力圆的中,结构面与1σ作用面夹角为45度,则该面上的应力状态为:MPa 5.2724510231=+=+=σσσ MPa 5.1721045231=-=-=σστ该点(27.5,17.5)与结构面的抗剪强度的位置关系为:0.7×27.5=19.25>17.5即抗剪能力大于剪应力,岩体不从结构面破坏。
第6章 岩石地下工程例 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。
()稳定所以,地下洞室开挖后3时,31在25.41100015001075.2∴〈-=〉=⨯⨯⨯===c v h v MPagh σσλσλρσσθ例 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:gh v ρσ= =5.290 MPa 岩体处于静水压力状态,λ=1, h σ =5.290 Mpa 根据重分布应力公式:洞壁处 σr =0 Mpa σθ=10.584 Mpa τδθ =0 Mpa2倍洞径处 σr =3.969 Mpa σθ =6.615 Mpa τδθ =0 Mpa 3倍洞径处 σr =4.704 Mpa σθ =5.88 Mpa τδθ =0 Mpa(2)从以上结果可知:随着洞壁距离r 增大,径向应力逐渐增大,环向应力σθ逐渐减小,剪应力τδθ始终为0。
(3)围岩的强度为 将σr 带入公式得:=1.386 Mpa <σθ =10.584 Mpa 故该洞室不稳定,发生破坏。
(4)由修正芬纳-塔罗勃公式: 带入数据得, R1=2.196 m即塑性变形区的最大半径为2.196m 。
)245(2)245(231m o m m o tg C tg φφσσ+++=)245(2)245(21mo m mo r tg C tg φφσσ+++=mmm m i m m m ctg C p ctg C R R φφφφφσsin 2sin 1001)sin 1)((-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=。