岩体力学习题讲解.pdf

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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。d0.45sin550.369m解：（1）1

2、d0.80sin200.274m2'11沿测线方向d0.288m1111LL0.450.8012'11Kd3.472(条/米)'d0.28811沿法线方向d0.157m1111dd0.3690.2741211K6.369(条/米)dd0.1570.1Kd(2)沿测线方向RQD100.e(0.1K1)95.2d0.1Kd法线方向RQD100.e(0.1K1)86.6d(3)RMR12251017872修正后RMR72072查表2-20C可知,该岩体为II级岩体,为好岩体,С=300~400Kpa,ф

3、=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。σyτxyn30°σxx2xyxy21xy25MPa222xyxy23xy7MPa22xytan2＝2xyσy2则:31.72τxyn30°σxxxyxycos2sin2

4、10.823MPanxy22xysin2cos27.28MPanxy2τ60°63°σσ3σ13、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

5、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

6、是否破坏，并讨论结果。61.2,11.4解:13由361.2311.427MPa01322()61.211.413105.8MPa61.211.413888.769.6MPat2()13知8t13所以，据Griffith判据,此点破坏。又C30MPa,ftg1.54,11.4,61.2MPa31222C3(1ff)23011.4(11.541.54)221ff11.541.5472.6MPa22C(1ff)3即121ff所以,据库仑

7、纳维尔判据,此点不发生破坏.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？序号1234σ3(Mpa)1.02.09.515.0σ1(M