【正文】 被動(dòng)土壓力。 1. 庫侖主動(dòng)土壓力 如圖 1597(d)所示，設(shè)擋土墻高為 h，墻背俯斜，與垂線的夾角為 ，墻后土體為無粘性土 (c=0)，土體表面與水平線夾角為 ，墻背與土體的摩擦角為 。擋土墻在土壓力作用下將向遠(yuǎn)離主體的方向位移 (平移或轉(zhuǎn)動(dòng) )，最后土體處于極限平衡狀態(tài)，墻后土體將形成一滑動(dòng)土楔，其滑裂面為平面 BC，滑裂面與水平面成 角。 沿?fù)跬翂﹂L(zhǎng)度方向取 1m 進(jìn)行分析，并取滑動(dòng)土楔 ABC為隔離體，作用在滑動(dòng)土楔上的力有土楔體的自重 W、滑裂面 BC 上的反力 R 和墻背面對(duì)土楔的反力 E(土體作用在墻背上的土壓力與正大小相等方向相反 )?；瑒?dòng)土楔在 W、 R、 E 的作用下處于平衡狀態(tài)，因此三力必形成一個(gè)封閉的力矢三角形，如圖 1597(b)所示。根據(jù)正弦定理并求 出 E 的最大值即為墻背的庫侖主動(dòng)土壓力： 庫侖主動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖為三角形， Ea 的作用方向與墻背法線逆時(shí)針成 角，作用點(diǎn)在距墻底 h／ 3處。 2. 庫侖被動(dòng)土壓力 庫侖被動(dòng)土壓力計(jì)算公式的推導(dǎo)與庫侖主動(dòng)土壓力的方法相似，計(jì)算公式如下： 第一講 巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)及其試驗(yàn)方法 (之一 ) 一、內(nèi)容提要： 本講主要講述巖石的物理力學(xué)性能等指標(biāo)及其試驗(yàn)方法，巖石的強(qiáng)度 特性。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)： 巖石的強(qiáng)度特性，對(duì)巖石的物理力學(xué)性能等指標(biāo)及其試驗(yàn)方法作一般了解。 一、概述 巖體力學(xué)是研究巖石和巖體力學(xué)性能的理論和應(yīng)用的科學(xué)，是探討巖石和巖體對(duì)其周 圍物理環(huán)境 (力場(chǎng) )的變化作出反應(yīng)的一門力學(xué)分支。 所謂的巖石是指由礦物和巖屑在長(zhǎng)期的地質(zhì)作用下，按一定規(guī)律聚集而成的自然體。由于成因的不同，巖石可分成火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類。巖體是指在一定工程范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體。通常認(rèn)為巖體是由巖石和結(jié)構(gòu)面組成。所謂的結(jié)構(gòu)面是指沒有或者具有極低抗拉強(qiáng)度的力學(xué)不連續(xù)面，它包括一切地質(zhì)分離面 。這些地質(zhì)分離面大到延伸幾公里的斷層，小到巖石礦物中的片理和解理等。從結(jié)構(gòu)面的力學(xué)來看，它往往是巖體中相對(duì)比較薄弱的環(huán)節(jié)。因此，結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性在一定的條件下將控制巖體的力學(xué)特性，控制巖體的強(qiáng)度和變形。 【例題 1】巖石按其成因可分為 ( )三大類。 A. 火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖 B. 花崗巖、砂頁巖、片麻巖 C. 火成巖、深成巖、淺成巖 D. 堅(jiān)硬巖、硬巖、軟巖 答案： A 【例題 2】片麻巖屬于 ( )。 A. 火成巖 B. 沉積巖 C. 變質(zhì)巖 答案： C 【例題 3】在一定的條件下控制巖體的力學(xué)特性，控制巖體的強(qiáng)度和變形的是( )。 A. 巖石的種類 B. 巖石的礦物組成 C. 結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性 D. 巖石的體積大小 答案： C 二、巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)及其試驗(yàn)方法 (一 )巖石的質(zhì)量指標(biāo) 與巖石的質(zhì)量有關(guān)的指標(biāo)是巖石的最基本的，也是在巖石工程中最常用的指標(biāo)。 1 巖石的顆粒密度 (原稱為比重 ) 巖石 的顆粒密度 是指巖石的固體物質(zhì)的質(zhì)量與其體積之比值。 巖石顆粒密度通常采用比重瓶法來求得。其試驗(yàn)方法見相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。巖石顆粒密度可按下式計(jì)算 2 巖石的塊體密度 巖石的塊體密度是指單位體積巖塊的質(zhì)量。按照巖塊含水率的不同，可分成干密度、飽和密度和濕密度。 (1)巖石的干密度 巖石的干密度通常 是指在烘干狀態(tài)下巖塊單位體積的質(zhì)量。該指標(biāo)一般都采用量積法求得。即將巖塊加工成標(biāo)準(zhǔn)試件 (所謂的標(biāo)準(zhǔn)試件是指滿足圓柱體直徑為 48～ 54mm，高徑比為 ～ ，含大顆粒的巖石，其試件直徑應(yīng)大于巖石最大顆粒直徑的 10 倍；并對(duì)試件加工具有以下的要求；沿試件高度，直徑或邊長(zhǎng)的誤差不得大于 ；試件兩端面的不平整度誤差不得大于 ；端面垂直于試件軸線，最大偏差不得大于 。 )。測(cè)量試件直徑或邊長(zhǎng)以及高度后，將試件置于烘箱中，在 105～ 110℃ 的恒溫下烘 24h，再將試件放入干燥器內(nèi)冷卻至重溫，最后 稱試件的質(zhì)量。巖塊干密度可按下式分式計(jì)算求得： (2)巖塊的飽和密度 巖塊的飽和密度是指巖塊的空隙中充滿水的狀態(tài)下 (飽和狀態(tài) )所測(cè)得的密度。飽和密度的試驗(yàn)方法，通常也可采用量積法，只是在巖塊稱重前，使試件成為飽和狀態(tài)。一般可采用真空抽氣法和水浸法兩種使試件飽和。而有關(guān)規(guī)范中建議采用真空抽氣法， 由此求得的指標(biāo)偏差較小。 (3)濕密度 濕密度一般認(rèn)為是指巖塊在天然狀態(tài)下的密度。由于巖塊在取樣，加工過程中都用水來冷卻切割工具，因此在工程中不太采用這個(gè)參數(shù)而很少求該指標(biāo)。但是，在有些工程中的特殊需要，必須提供該指標(biāo)時(shí)，通常采用蠟封法求該指標(biāo)。蠟封法可按下式計(jì)算巖塊的干密度與濕密度。 【例題 4】巖石的質(zhì)量指標(biāo)包括巖石的 ( )。 A. 顆粒密度和塊體密度 B. 干密度和濕密度 C. 干密度、飽和密度和濕密度 D. 顆粒密度和干密度 答案： A 【例題 5】測(cè)試巖石的干密度時(shí)，需將標(biāo)準(zhǔn)試件置于烘箱中，在 ( )的恒溫下烘 24h，再將試件放入干燥器內(nèi)冷卻至重溫，最后稱試件的質(zhì)量。 A. 105～ 110℃ B. 70～ 90℃ C. 90～ 110℃ D. 80～ 120℃ 答案： A 【例題 6】某巖石中顆粒最大粒徑為 1cm，用該巖石制作標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，試件直徑為( )。 A. 48mm B. 50mm C. 54mm D. 12cm 答案： D (二 )巖石的水理性質(zhì) 1 巖石的含水率 巖石的含水率是指巖石試件中含水的質(zhì)量與固體質(zhì)量的比值。由于大都巖塊的含水率比較小，因此對(duì)巖塊含水率試驗(yàn)也提出了相對(duì)比較高的要求，采集試樣不得采用爆破或鉆孔法。在試件采取、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和制備過程中，其含水率的變化不得大于 1％。 巖塊的含水率試驗(yàn)采 用烘干法，即將從現(xiàn)場(chǎng)采取的試件加工成不小 40g的巖塊，放入烘箱內(nèi)在 105～ 110℃ 的恒溫下將試件烘干，后將其放置在干燥器內(nèi)冷卻至室溫稱其質(zhì)量，重復(fù)上述過程直至將試件烘干至恒重為止。恒重的判斷條件是相鄰 24h兩次稱量之差不超過后一次稱量的 ％，最后可按下式計(jì)算巖石的含水率： 2 巖石的吸水 性 巖石的吸水性主要采用其吸水率來表示。巖石的吸水率是指巖石在某種條件下吸入水的質(zhì)量與巖石固體的質(zhì)量之比值。它是一個(gè)間接反映巖石中孔隙多少的一個(gè)指標(biāo)。巖石的吸水率按其試驗(yàn)方法的不同可分成巖石吸水率和巖石飽和吸水率兩個(gè)指標(biāo)。 (1)巖石吸水率 巖石吸水率一般都采用規(guī)則試件進(jìn)行試驗(yàn) (規(guī)則試件的具體要求同前所述的標(biāo)準(zhǔn)試件要求 )。該試驗(yàn)方法是先將試件放入烘箱，在 105～ 110℃ 溫度下烘 24h，取出放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱量。將試件放入水槽，先放入 l／ 4試件高度的水，以后每隔 2h將水分別增至試件高度的 1／ 2和 3／ 4 處， 6h 后將試件全部浸入水中，放置 4h 后，擦干表面水分稱量。巖石吸水率可按下式求得： (2)巖石飽和吸水率 巖石飽和吸水率是采用強(qiáng)制方法使巖石飽和，通常采用煮沸法或者真空抽氣法。當(dāng)采用煮沸法飽和試件時(shí)，