【正文】 。所謂 “ 水土分算 ” 法是將土壓力和水壓力分別計算后再疊加的方法，這種方法比較適合滲透性大的砂土層情況； “ 水土合算 ” 法在計算土壓力時則將地下水位以下的土體重度取為飽和重度，水壓力不再單獨(dú)計算疊加，這種方 法比較適合滲透性小的粘性土層情況。試確定基坑以上土的主動土壓力值及作用點(diǎn)位置。 庫侖土壓力理論根據(jù)滑動土楔處于極限平衡狀態(tài)時的靜力平衡條件來求解主動土壓力和被動土壓力。滑動土楔在 W、 R、 E 的作用下處于平衡狀態(tài)，因此三力必形成一個封閉的力矢三角形，如圖 1597(b)所示。 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其周 圍物理環(huán)境 (力場 )的變化作出反應(yīng)的一門力學(xué)分支。通常認(rèn)為巖體是由巖石和結(jié)構(gòu)面組成。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。 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)。巖石顆粒密度可按下式計算 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。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；并對試件加工具有以下的要求；沿試件高度，直徑或邊長的誤差不得大于 ；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 。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)。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參數(shù)而很少求該指標(biāo)。 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】測試巖石的干密度時，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。在試件采取、運(yùn)輸、儲存和制備過程中，其含水率的變化不得大于 1％。它是一個間接反映巖石中孔隙多少的一個指標(biāo)。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。這主要反映含有粘土礦物的巖石 的性質(zhì)。 (1)自由膨脹率 自由膨脹率是表示易崩解的巖石在天然狀態(tài)下不受任何條件的約束，巖石浸水后自由膨脹 (徑向和軸向 )變形量與試件原尺寸之比。另外要求浸水后試驗(yàn)時間不得小于 48h。 巖石的膨脹壓力通常是將按要求加工成的試件放入金屬套環(huán)內(nèi)，并在試件上下兩端放置薄型濾紙和金屬透水板，隨后安裝加壓系統(tǒng)及位移量測系統(tǒng)。 巖石的耐崩解性用巖石耐崩解性指數(shù) (Id2)來表示。 巖石的超聲波波速一般都在規(guī)則試件上進(jìn)行的。超聲波波速按下式求得： 【例題 7】下列不屬于巖石的水理性質(zhì)的是 ( )。 (一 )巖石單軸抗壓強(qiáng)度 巖石單軸抗壓強(qiáng)度是指巖石試件在無 側(cè)限條件下，受軸向力作用破壞時，單位面積上所施加的荷載。巖石在單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中出現(xiàn)的破壞形態(tài)大約可分成兩種： 1)圓錐形破壞 (見圖 1512a)：這類破壞形態(tài)的試件，由于中間的巖石被剝離使得巖石破壞后呈兩個尖頂?shù)膱A錐體。因此從某種意義上來說圓錐體的破壞形態(tài)并沒有真正反映其破壞特征，而是帶有試驗(yàn)系統(tǒng)所給予的影響。 【例題 9】下列不屬于巖石在單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中出現(xiàn)的破壞形態(tài)的是 ( )。由研究可知，當(dāng)承壓板剛度很大時，其接觸面的應(yīng)力分布很不均勻，呈山字形，如圖 1514所示。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，試件的尺寸、形狀、高徑比都將影響巖石的強(qiáng)度值。因此，目前，絕大多數(shù)的國家都采用圓柱形的巖石試件。研究結(jié)果表明，巖石試件的直徑為 4～ 6cm，且滿足試件直徑大于其最大礦物顆粒直徑的 10倍以上的巖石試件，強(qiáng)度值較為穩(wěn)定?？梢娙「邚奖葹?2～ 3時，對其強(qiáng)度來說是比較合理的。在很高的加載速率下，如沖撞等試驗(yàn)所求得的單軸抗壓強(qiáng)度甚至可數(shù)倍于緩慢加載的試驗(yàn)結(jié)果。 4)環(huán)境對巖石單軸抗壓強(qiáng)度的影響 (1) 巖石的軟化系數(shù) 在完全烘干狀態(tài)下與飽和狀態(tài)下所求得的單軸抗壓強(qiáng)度值有著一定的差別，這一差別在軟巖中表現(xiàn)得更為突出。由于孔隙中的水對巖石中的礦物的風(fēng)化、軟化、膨脹以及溶蝕作用，使得在飽和狀態(tài)下巖石單軸抗壓強(qiáng)度有所降低。 (2)溫度對巖石單軸抗壓強(qiáng)度的影響 巖石力學(xué)試驗(yàn)一般是在室溫的條件下進(jìn)行的。近年來，人們很重視溫度對巖石的力學(xué)特性的影響的研究。二是由于溫度的提高，巖石內(nèi)將儲存著一定的熱應(yīng)力，進(jìn)而使巖石的抵抗外荷載的能力降低。 除了以上的影響因素以外，還有巖石礦物成分、顆粒尺寸、孔隙率等都將影響巖石的強(qiáng)度。 A. 增加 B. 降低 C. 不變 D. 無法判斷 答案： B 【例題 14】為獲得合理的巖石單軸抗壓強(qiáng)度，巖石試件的高徑比 h／ d宜取為 ( )。在進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)時，巖石試件的加工和試驗(yàn)環(huán)境的易變性，使得人們不得不對其試驗(yàn)方法進(jìn)行了大量的研究，提出了多種求抗拉強(qiáng)度值的方法。否則，就會出現(xiàn)巖石試件與夾具脫落、或者由于偏心荷載，使試件的破壞斷面不垂直于巖石試件的軸心等現(xiàn)象，致使試驗(yàn)失敗。 ③ 彎曲發(fā)生在梁的對稱面內(nèi)。且試件的加工也遠(yuǎn)比直接拉伸法麻煩。按我國巖石力學(xué)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：試件的直徑應(yīng)為 5cm、其厚度為直徑的一倍。該試驗(yàn)方法最大的特點(diǎn)是可利用現(xiàn)場取得的任何形狀的巖塊，可以是 5cm的鉆孔巖芯，也可以是開挖后掉落下的不規(guī)則巖塊，不作任何巖樣加工直接進(jìn)行試驗(yàn)。因此有人建議采用直徑為 5cm的鉆孔巖芯作為標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行試驗(yàn)，使點(diǎn)荷載試驗(yàn)的結(jié)果更趨合理，且具有較強(qiáng)的可比性。 A. 平均值 B. 標(biāo)準(zhǔn)值 C. 最小平均值 D. 最大平均值 答案： A (三 )巖石的抗剪強(qiáng)度 巖石的剪切強(qiáng)度是指巖石在一定的應(yīng)力條件下 (主要指壓應(yīng)力 )所能抵抗的最大剪應(yīng)力，通常用 表示。一般用楔形剪切儀，其主要裝置如圖 l12所示。巖石的抗剪斷強(qiáng)度關(guān)系曲線是一條弧形曲線，一般把它簡化為直線形式 (見圖 l13(b))。由于三向應(yīng)力狀態(tài)由許多不同的應(yīng)力組合而成，因此，巖石的三向壓縮強(qiáng)度通常用一個函數(shù)式表示，其通式為： 其中， 為最大主應(yīng)力，而 分別為中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力。此外，由試驗(yàn)的結(jié)果可知，隨著所施加的圍壓的增大，其相應(yīng)的極限最大主應(yīng)力也將隨之增大。由于真三軸試驗(yàn)對試驗(yàn)機(jī)的特殊要求，使這試驗(yàn)要花費(fèi)很大的人力、物力和財力。而真三軸試驗(yàn)卻要求能夠分別施加三個方向上的大小不同的荷載。當(dāng)在中等圍壓的作用下，試件主要表現(xiàn)為斜面剪切破壞。由此可見，圍壓的增大改變了巖石試件在三向壓縮應(yīng)力作用下的破壞形態(tài)。從圖中可見，大理巖隨著側(cè)向壓力 (亦稱圍壓 )的增大，其最大主應(yīng)力也將隨之增大。 2)加荷途徑對巖石三向壓縮強(qiáng)度的影響 三向壓縮試驗(yàn)可以有三種不同的加壓途徑，即如圖 15116中 A， B， C三條虛線所示。這一影響可用 “ 有效應(yīng)力 ” 的原理給予解釋。若從變形特性的角度分析，圍壓的增大使試件從 ( )向 ( )