【正文】 平面應(yīng)變狀態(tài)。 答：題設(shè)條件下： εx=εy=0； σx=σy； σx=γz由胡克定律： ?? 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 εx=xυ(σy+σz) 1εy=yυ(σx+σz) 1z=εzσυ)得水平應(yīng)力 σx=σy=σz υ/ (1－ υ)=γzυ/ (1。 答：計(jì)算如下： uεy=vεz=wεx=dx+dyw=0xyxy 。 ？每個(gè)階段的特點(diǎn)是什么？ 答：蠕變過(guò)程可分為三個(gè)階段： 第一蠕變階段：應(yīng)變速率隨時(shí)間增加而減小，稱為減少蠕變階段或初始蠕變階段； 第二蠕變階段：應(yīng)變速率保持不變，稱等速蠕變階段； 第三蠕變階段：應(yīng)變速率迅速增加直到巖石破壞，承加速蠕變階段。 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：巖石的流變包括蠕變、松弛和彈性后效。 ？ 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。 答：有圣維南（ ）體、馬克斯威爾（ Maxwell）體、開(kāi)爾文（ Kelvin）體、廣義開(kāi)爾文（ modified Kelvin）體、飽依丁－湯姆遜（ PoyingThomson）體、博格斯（ Burgers）體、西原體和賓漢姆（ Bingham）體等。 開(kāi)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 。巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則是用來(lái)判斷巖石材料發(fā)生破壞的原因和條件，從而達(dá)到工程目的。 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。 庫(kù)倫準(zhǔn)則是摩爾強(qiáng)度理論的一個(gè)特例（直線型莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線），不僅適用于巖石的壓剪破壞也適用于結(jié)構(gòu)面的壓剪破壞，但不適用受拉破壞；莫爾強(qiáng)度理適用與塑性、脆性巖石的剪切 破壞，較好的解釋了巖石抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的特征，解釋了三向等拉時(shí)破壞、等壓時(shí)不破壞的現(xiàn)象，同時(shí)考慮拉、壓、剪，可判斷破壞方向，但是忽視了第二主應(yīng)力的影響，沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)面情況，不適合解釋拉伸及流變現(xiàn)象；格里菲斯強(qiáng)度理解釋了脆性巖石抗壓強(qiáng)度時(shí)抗拉強(qiáng)度的 8倍，反映了巖石的真實(shí)情況，但是只適用于脆性材料，對(duì)裂隙被壓閉合，抗剪強(qiáng)度增高解釋不夠。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。 答： 破斷角 ，當(dāng)其壓應(yīng)力達(dá)到 時(shí)及發(fā)生破壞，破壞面與最大主應(yīng)力面得夾角為 60176。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。 答：已知 ，當(dāng) 時(shí) Mohr 應(yīng)力圓 : 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 上式可求出 C和 值 . 得 由 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 第六章巖石地下工程 ， R0=3m， γ= Z=400m。 答：已知 R0=3m 重力應(yīng)力： P0=γZ=2500400=10（ MPa） 當(dāng)圍壓 p=P0時(shí)，在圓巷圍巖周圍的徑向應(yīng)力 σr和切向應(yīng)力 σθ為 － R02R02 當(dāng) R=R0時(shí)，得出 σθ=2P0=20Mpa，為最大切應(yīng)力； 當(dāng) σθ=，得出 R1=10R02=, 則 R1≈（ m）； 當(dāng) σθ=，得出 R2=R02=, 則 R2≈（ m）； 也及最大應(yīng)力為 σθ=20Mpa，影響半徑分別為 和 。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(huà)出 λ= 0， λ=1/3，時(shí) θ=0176。面上的彈性應(yīng)力分布。設(shè)支護(hù)反力有 P1=0， P1=p的兩種情況。 答：題 設(shè)矩形巷道斷面尺寸 2aH 頂壓計(jì)算（兩幫不穩(wěn)定）： （ 1）普式地下學(xué)說(shuō) 安全拱高 式中普氏堅(jiān)固系數(shù) 則近似頂壓集度 qd=γdb1（ γd：上覆巖層容重） 巷道頂部壓力 Qd=2a qd=2ab1γd （ 2）大沙基地壓學(xué)說(shuō) 頂壓集度 ） )（ λ 為側(cè)應(yīng)力系數(shù)， Z 巷道埋深） 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 則頂壓Qd ） )或簡(jiǎn)化為 Qd=2a2 （ 3）近代彈塑性理論 頂壓系數(shù) qd=γ（ RpH/2）式中 則頂壓 Qd=2a qd 側(cè)幫壓力計(jì)算： 側(cè)幫壓力按滑動(dòng)土體上均布荷載 q=qd計(jì)算： ??p1=qKα=qdtan2 45176。? 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。 ，可以判斷巷道收斂位移的測(cè)量結(jié)果是否絕對(duì)位移。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：分自然邊坡和人工邊坡。 答：按其破壞方式主要分為崩塌和滑坡兩種。崩塌一般以邊坡表面的破壞現(xiàn)象體現(xiàn)。一般以深層破壞體現(xiàn)出來(lái)。常發(fā)生在由軟弱夾層或裂隙的坡面。通常為均質(zhì)泥巖或頁(yè)巖等巖層。 （ 4）巖塊 流動(dòng)：常發(fā)生在均質(zhì)硬巖中，巖石在達(dá)到其峰值強(qiáng)度時(shí)，巖體發(fā)生破壞。 （ 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：（ 1）存在于邊坡中的各種形式的結(jié)構(gòu)面是邊坡變形與破壞的首要條件； （ 2）斜坡外形引起的坡體應(yīng)力分布，導(dǎo)致坡體的變形與破壞； （ 3）坡體巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)； （ 4）坡體直接受到的外力作用。 ？ 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。因此其抗剪強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)面本身的物理力學(xué)性質(zhì)及滑動(dòng)面含水情況有 關(guān)。 ？ 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。監(jiān)測(cè)邊坡的變化情況并分析相關(guān)資料。 (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。 （ 2）在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件允許的條件下，避開(kāi)滑坡地段； （ 3）對(duì)大中型復(fù)雜的滑坡應(yīng)采取一次性根治與分期整治相結(jié)合的原則； （ 4）針對(duì)病因綜合治理，治早治?。? （ 5）因地制宜，推廣先進(jìn)技術(shù)，注意施工方法； （ 6）對(duì) 危機(jī)斜坡的各種建筑物采取措施，避免滑坡； （ 7）全面規(guī)劃，選擇最佳整治方案。 為此，采取下列手段： 避 ——工程或建筑物等避開(kāi)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。 固 ——利用物理化學(xué)方法加固，以土層固化改變滑動(dòng)帶的土石性質(zhì)，提高它的強(qiáng)度。 植 ——植樹(shù)造林，防止滑體、岸坡沖刷，穩(wěn)定滑坡。 ，為紫紅色泥巖，現(xiàn)場(chǎng) 荷載試驗(yàn)測(cè)得三個(gè)測(cè)點(diǎn)的巖石極限荷載為 Pu=、 、 （取 K=4），在同一巖層中（中風(fēng)化）取樣，測(cè)得其飽和單軸抗壓強(qiáng)度為 fr=、 、 、 、 和 (取 ψ=)。 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。 答： ？重力壩失穩(wěn)有哪幾種形式？拱壩壩肩對(duì)地質(zhì)條件有何要求？ 答： 814（ a）所示，已知水平推力 H1=250kN， V1=500kN， V2=150kN，滑動(dòng)面 AB與 BC的面積分別為： A1=50㎡， A2=23㎡， K=()/（ － 75） 得 K= （ 2）按照塊體極限狀態(tài)計(jì)算 對(duì)塊體 1： 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 抗滑力 =（ 500cos10176。） +050/K+P =369/K+P 滑動(dòng)力 =Hcosα+V1sinα =250cos10176。 =333（ kN） 則 369/K+P=333 (1式 ) 對(duì)塊體 2： 抗滑力 （ 150cos30176。） +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