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1、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e<1mm,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:(
2、1)沿测线方向沿法线方向查表2-20C可知,该岩体为II级岩体,为好岩体,С=300~400Kpa,ф=35~45°2.如图2,岩块试件受双向应力状态,其应力量:σx=12Mpa,σy=20Mpa,τxy=-8Mpa,求:(1)绘出代表应力状态的摩尔应力圆,并根据图形确定其主应力的大小与方向(σ1与X轴的夹角)(2)用解析法和图解法求图中斜面上的正应力σn和剪应力τn,并进行对比。3、有一云母岩试件,其力学性能在沿片理方向A和垂直片理方向B出现明显的各向异性,试问:(1)岩石试件分别在A向和B向受到相同的单向压力时,表现的变
3、形哪个更大?弹性模量哪个大?为什么?(2)岩石试件的单轴抗压强度哪个更大?为什么?答(1)在相同单向压力作用下B向变形更大,因为B向包含片理的法向闭合变形,相对A向而言,对岩石的变形贡献大。相应的弹性模量则是A向大,根据σ=Eε可知,在σ相同的情况下,εA<εB,故EA大。(2)单轴抗压强度B向大,因为B向为剪断片理破坏,实是为岩块抗压强度。A向,由于结构面的弱抗拉效应,岩石产生拉破坏,降低了岩石单轴抗压强度。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
4、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
5、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.6、对某种砂岩作一组三轴压缩实验得到如表1所示峰值应力,试求:(1)该砂岩峰值强度的莫尔包洛线?(2)求该岩石的c、φ值?(3)根据格里菲斯理论,预测岩石的抗拉强度为多少?解(1)如图解(2)如图C=3.64~13.5MPa,φ=22.5°~44.1°其中在β=45°+φ/2方向,τ最小。(3)由格里菲斯判据,得σt=0.9~4.9MPa,7.某岩石通过三轴试验,求得其剪切强度为:C=10M
6、pa、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
7、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=-0.059τ=1.086×75×(σ/75+0.059)0.6962)对于岩体:m=0.34,s=0.0001,A=0.295,B=0.691,T=-0.0003τ=0.295×75×(σ/75+0.0003)0.6913)对于节理:φj=15°、Cj=0、(2)应用如下经验公式10、图示说明正断层、逆断层、平移断层的最大和最小主应力作用方向分别是什么样的?正断层逆断层平移断层11.有
8、一对共轭剪性结构面,其中一组走向为N40°E,而另一组为N30°W,则岩体中最大主应力方向为多少,如果该岩体服从库仑-纳维尔判据,则岩体的内摩擦角为多少?解:如右图所示,最大主应力方向为N5°E由库仑-纳维尔判据有:α=45°-φm/2=35°则:φm=20°12.拟在地表以下1500米处