《岩体力学习题讲解》PPT课件

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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：（1）

2、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，表现的变形哪个更

3、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,总会产生较多的

4、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

5、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=10Mpa、φ=45°，试

6、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

7、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．有一对共轭剪性结构面，其中一组

8、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