【正文】 強(qiáng)度。 答：地應(yīng)力是引起地下或露天巖石開挖工程變形和破壞的根本作用力，是引起巖石開挖工程穩(wěn)定性因素中最更本最重要的因素之一，進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量是確定工程巖體屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析，實(shí)現(xiàn)巖石工程開挖設(shè)計(jì)和決策科學(xué)化的必要前提條件。 。直接 測(cè)量法測(cè)量技術(shù)包括：扁千斤頂法、水力致裂法、剛性包體應(yīng)力計(jì)法和聲發(fā)射法；間接測(cè)量方法包括：全應(yīng)力解除法（套孔解除法）、局部應(yīng)力解除法（平行鉆孔法和中心鉆孔法）、松弛應(yīng)變測(cè)量法、孔壁崩落測(cè)量法和地球物理探測(cè)法（聲波觀察法和超聲波譜法）等，涉及測(cè)量技術(shù)包括：孔徑變形測(cè)量技術(shù)、孔底變形測(cè)量技術(shù)、孔壁應(yīng)變測(cè)量技術(shù)、空心包體應(yīng)變測(cè)量技術(shù)、實(shí)心包體應(yīng)變測(cè)量技術(shù)和環(huán)境溫度的影響及其完全溫度補(bǔ)償技術(shù)。巖石存在裂隙水壓 P0時(shí) Pi=3σ2－ σ1+T－ P0；若在開裂鉆孔中再次注入高壓水，使致裂裂隙張開，保持壓力穩(wěn)定，此時(shí)測(cè)得裂隙重開壓力 Pr= 3σ2－ σ1－ P0，結(jié)合 Ps=σ2就能避開再次測(cè)算 T而直接計(jì)算出 σ1， σ2，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康摹? 答：水壓致裂法認(rèn)為初始開裂發(fā)生在鉆孔壁切向應(yīng)力最小的部位，亦即平行于最大主應(yīng)力方向，這是基于巖石為連續(xù)、均質(zhì)和各向同性的假設(shè)。 答：材料在受到外荷載作用時(shí)，其內(nèi)部存儲(chǔ)的應(yīng)變能快速釋放產(chǎn)生彈性波，發(fā)出聲響，稱為聲發(fā)射；聲發(fā)射測(cè)試的原理是基于凱澤效應(yīng)的；凱澤效應(yīng)是指多晶金屬的應(yīng)力從其歷史最高水平釋放后，在重新加載，當(dāng)應(yīng)力未達(dá)到先前最大應(yīng)力值（凱澤點(diǎn)）時(shí)，很少發(fā)生聲發(fā)射現(xiàn)象，當(dāng)應(yīng) 力達(dá)到或超過(guò)先前最大應(yīng)力值時(shí)，則產(chǎn)生大量的聲發(fā)射現(xiàn)象?？讖揭话?130150mm，孔深一般為開挖跨度的 ，形成大孔之后磨平孔底并在孔底打出同心錐形孔，以利進(jìn)一步鉆同心小孔； （ 2）完成上述工作，從大孔孔 底打同心小孔，供安裝探頭用。 USBM孔徑變形計(jì)的基本工作原理。 答：方式一：垂直鉆孔軸線平面內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)求解如下圖表： 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 如圖，孔徑變形計(jì)記錄垂 直孔軸線平面的變形量 U U U3，通過(guò)下試求取平面其中 f1=E－ υ2)+dυ2] d 4P rR0 2 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 f2=E－2cos2θ)(1－ υ2)+dυ2] f3=dυ/E f4=4 (1－ υ2)sin2θ Edd 式中 :d為鉆孔直徑； θ為孔徑方向與 x1 方向夾角，從 x1 軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)到孔徑方向?yàn)檎?E、 υ分別為巖石的彈性模量和泊松比；計(jì)算過(guò)程中，裝換 σx σyσz τx1y1為整體坐標(biāo)系 Oxyz下坐 標(biāo)； （ 5）打三個(gè)互不平行相交一點(diǎn)的鉆孔，逐個(gè)采用上述計(jì)算方法，可求解空間一點(diǎn)三維應(yīng)力狀況，得出 σx、 σy、 σz、 τxy、 τyz、 τzx。 。一組應(yīng)變花能測(cè)量四個(gè)應(yīng)變值（ εθ、 εz、 ε4 ε－ 45）可對(duì)應(yīng)列出 3個(gè)應(yīng)力應(yīng)變方程，涉及（ σr、 σθ、 σz’ 、 τrθ、 τθz、 τrz）中 3個(gè)未知量，經(jīng)轉(zhuǎn)化可列出涉及原巖應(yīng)力場(chǎng)（ σx、 σy、 σz、 τxy、 τyz、 τzx）中 4 個(gè)應(yīng)力應(yīng)變方程式， 3組應(yīng)變花可列出 12個(gè)涉及原巖應(yīng)力場(chǎng)所有未知量的 12個(gè)方程式，因而可以通過(guò) 3組應(yīng)變花測(cè)量的孔壁形變計(jì)算出原三維巖應(yīng)力場(chǎng)。 、孔底應(yīng)變計(jì)及孔壁應(yīng)變計(jì)相比，有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？ 答：空心包體應(yīng)變計(jì)突出優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)變計(jì)和孔壁在相當(dāng)大的一個(gè)面積上膠結(jié)在一起，因此膠結(jié)質(zhì)量好，而其膠結(jié)劑可以注入到周圍裂隙巖體中，使巖石整體化，因而較易得到完整的套孔巖芯，能夠使用在中等破碎和松軟巖體中，同時(shí)有較好的防水性。 ，論述地應(yīng)力解除測(cè)量中溫度補(bǔ)償技術(shù)的重要性。平衡方程從受力巖石平面中心力矩平衡， X 軸向和 Y 軸向受力平衡考慮列出平衡方程組： 幾何方程考慮物體受力后的形狀和尺寸改變，推導(dǎo)應(yīng)變分量與位移之間的關(guān)系，從而列出幾何方程組： 本構(gòu)關(guān)系考慮應(yīng)力與應(yīng)變（或應(yīng)力增量與應(yīng)變?cè)隽浚┑年P(guān)系，通過(guò)胡克定理（完全彈性各向同性體）建立本構(gòu)關(guān)系方程組（包括應(yīng)力問(wèn)題和應(yīng)變問(wèn)題兩類）： 或 ？巖石的本構(gòu)關(guān)系一般有幾種類型？ 答：巖石的本構(gòu)關(guān)系指巖石的應(yīng)力或應(yīng)力速率與其應(yīng)變或應(yīng)變速率的關(guān)系。 ，（ 1）應(yīng)力狀態(tài)有哪兩種？其本構(gòu)方程有什么關(guān)系？（ 2）如果體力為常量，其應(yīng)力分布是否與應(yīng)力狀態(tài)和材料性質(zhì)有關(guān)？為什么？ 答：（ 1）彈性平面問(wèn)題中應(yīng)力狀態(tài)包含垂直平面方形主應(yīng)力 σz=0， εz≠0 的應(yīng)力問(wèn)題和 σz≠0， εz=0的應(yīng)變問(wèn)題兩類。 答：如下圖示： 由 Σn=0和 Στ=0求得，任意截面應(yīng)力狀態(tài)： ：（ 1）單向拉伸；（ 2）純剪切；（ 3）單向壓縮；（ 4）雙向拉伸；（ 5）雙向壓縮。 答： (1)題設(shè)條件下，圓柱形材料任意垂直于軸向的應(yīng)變 εr=0由胡克定理 εr=（ σr－ υ（ σr+σz） /E 得： σr/σz=υ/(1－ υ)； (2)當(dāng)泊松比 υ=， σr/σz=；當(dāng) υ=， σz/σr=1； (3)完全彈性的各向同性體中，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系用胡克定律表述如下： 1εx=xυ(σy+σz) εy=yυ(σx+σz) εz=zυ(σx+σy) 上述公式可得： σx+σy+σz=?? ???????εx+εy+εz），其中體積應(yīng)變 Δv=εx+εy+εz，因此 σx+σy+σz=???????Δv ，豎向放置的明膠板載側(cè)邊給予約束，使之在這一方不能產(chǎn)生應(yīng)變，而在明膠板的垂直方向則不受約束，因而該明膠板處于平面應(yīng)變狀態(tài)。 答：計(jì)算如下： uεy=vεz=wεx=dx+dyw=0xyxy 。 當(dāng)作用在巖石上的應(yīng)力小于某一值時(shí)，巖石的變形速率隨時(shí)間的增加而減小，最后趨于穩(wěn)定，這中蠕變稱為穩(wěn)定蠕變。 ？ 答：流變模型的基本原件有彈性元件、塑性元件和粘性元件三種。 開爾文（ Kelvin）體：粘彈性體，有穩(wěn)定蠕變，有彈性后效，無(wú)松弛，無(wú)瞬變； ，它與瞬時(shí)強(qiáng)度一般有什么樣的關(guān)系？ 答：巖石的強(qiáng)度時(shí)隨外載作用時(shí)間的延長(zhǎng)而降低的，通常把作 用時(shí)間 t→∞ 的強(qiáng)度稱為掩飾的長(zhǎng)期強(qiáng)度；巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度一般小于巖石的瞬時(shí)強(qiáng)度，其比值一般介于 。 答：庫(kù)倫準(zhǔn)則認(rèn)為，巖石材料的破壞主要是剪切破壞，巖石抗摩擦強(qiáng)度等于巖石 本身抗剪切摩擦的粘結(jié)力和剪切面上法向力產(chǎn)生的摩擦力；莫爾強(qiáng)度理論提出一條反映巖石材料破壞時(shí)的極限應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲線，稱為莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線，通過(guò)繪制反映巖石材料在實(shí)際受力條件下的莫爾應(yīng)力圓，考察莫爾圓與巖石材料包絡(luò)線之間的位置關(guān)系就可以判定巖石材料是否發(fā)生破壞及破壞截面的位置。試求在側(cè)向圍巖應(yīng)力 σ3=20MPa的條件下，巖石的極限抗壓強(qiáng)度。的那個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度 ； （ 3）內(nèi)摩擦角； （ 4）破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力 答：已知 42 當(dāng) 時(shí) ,巖石破壞 ,則 得 巖石進(jìn)行單軸壓縮，所以 ， 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 得出 : C=(Mpa) （ 1）莫爾圓上任意一點(diǎn)的正應(yīng)力為 剪應(yīng)力為 由庫(kù)侖準(zhǔn)則可知，當(dāng) 時(shí) ,即在莫爾圓上的圓點(diǎn)， 即和 ， 所以 , 剪切強(qiáng)度 S： =(Mpa) （ 2） 與最大主應(yīng)力面的夾角為 300 時(shí)，即 該面上為正應(yīng)力 ，剪應(yīng)力為 ，剪切 強(qiáng)度 S. =（ Mpa） =(Mpa) （ 3） 已知 2 得巖石內(nèi)摩擦角 （ 4）破壞面為 所以 22 = (Mpa) ，求得抗壓強(qiáng)度的平均值 ，將同樣的巖石在 的圍壓下進(jìn) 行一序列的三軸試驗(yàn)，求的主應(yīng)力的平均值為。 Z=400m。設(shè)豎向原巖應(yīng)力為 P0，水平應(yīng)力為 λP0，通過(guò)吉爾西解，求出深部半徑為 R0 的圓形地下隧道彈性應(yīng)力，并畫出 λ= 0， λ=1/3，時(shí) θ=0176。設(shè)支護(hù)反力有 P1=0， P1=p的兩種情況。? 總測(cè)壓 Qh=(p1+p2)H 6圖已知 AB， BC， CD， DA， AC， BD可以通過(guò)收斂計(jì)測(cè)獲得，求 AO，BO， CO， DO。如下圖示： 巖石力學(xué)與工程 【科學(xué)出版社 蔡美峰主編】習(xí)題與思考題及解答 第七章 巖石邊坡工程 。 答：按其破壞方式主要分為崩塌和滑坡兩種。一般以深層破壞體現(xiàn)出來(lái)。通常為均質(zhì)泥巖或頁(yè)巖等巖層。 （ 5）巖層曲折：當(dāng)巖層成層狀沿坡面分布時(shí)，由于巖層本身的重力作用，或由于裂隙水的冰脹作用，增加了巖層之間的張拉應(yīng)力，使坡面巖層曲折。 ？ 答：雨季降雨侵入坡體之中，使邊坡體巖土體的力學(xué)強(qiáng)度降低，其抗滑力降低；同時(shí)，由于裂隙水壓加大了滑體上的下滑力，使滑體更容易發(fā)生滑坡。 ？ 答：發(fā)現(xiàn)隱患，消除危害，有效而經(jīng)濟(jì)地采取整治滑坡的措施，保證各種邊坡工程的正常使用。 (3)建筑物裂縫簡(jiǎn)易觀測(cè)法 (4)地面傾斜變化觀測(cè) (5)滑坡深部位移觀測(cè) (6)滑動(dòng)面位置的測(cè)定 (7)滑坡滑動(dòng)力（推力）觀測(cè) 上述方法根據(jù)實(shí)際情況采取一種或多種方法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)，并作如下工作： （ 1）繪制滑坡位移圖，確定主軸方向；（ 2）確定滑坡周界； （ 3）確定滑坡各部分變形的速度；（ 4）確定滑坡受力的性質(zhì)； （ 5） 判斷滑坡面的形狀；（ 6）確定滑坡移動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系；（ 7）繪制滑坡移動(dòng)的平面圖和縱斷面圖；（ 8）確定地表的下沉或上升；（ 9）估計(jì)滑體厚度；（ 10）滑坡平衡計(jì)算。 為此，采取下列手段： 避 ——工程或建筑物等避開滑坡的影響； 排 ——排水導(dǎo)流，采用多種形式的截水溝、排水溝、急流槽來(lái)攔截和排引地表水。 植 ——植樹造林，防止滑體、岸坡沖刷，穩(wěn)定滑坡。 答：利用公式 其中 frk:飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值； Urk:試件抗壓強(qiáng)度的平均值 σrk:試件抗壓強(qiáng)度值的標(biāo)準(zhǔn)差 得標(biāo)準(zhǔn)值 fk= 得設(shè)計(jì)值 frk=fkψ= ，墻下采用直徑為 300mm的鉆孔灌注樁，樁身通長(zhǎng)配筋 6υ22，箍筋 υ6100，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30，單樁極限承載能力設(shè)計(jì)值為 1000kN，樁體穿越地層情況如圖，已知粘土層、粉質(zhì)粘土層的樁側(cè)土極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值分別為 25kPa、 60kPa，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 ，試確定樁體嵌巖深度，并驗(yàn)算樁身樁身是否滿足其承載要求。） +050/K+P =369/K+P 滑動(dòng)力 =Hcosα+V1sinα =250cos10176。） +023/K =(66－ )/K 滑動(dòng)力 =Pcos(α+β)－ V2sinβ =－ 75 則 ()/K= (式 2) 式 1和式 2聯(lián)立解得 K= 巖石力學(xué)與工程