岩体力学复习

峰值强度:岩石应力—应变曲线上出现峰值时,峰值最高点的应力称为峰值强度。 弹性模量:单轴压缩条件下,当岩块的应力—应变为直线关系时,其轴向应力与应变的比值 扩容:在岩石的单轴压缩试验中,当压力达到一定程度后,岩石的破裂或微裂纹继续发生和扩展,岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀的力学过程。 等应变加载:保持一定应变速率的加载方式 弹性滞后:在加荷或卸荷条件下,岩石的弹性应变滞后于应力的现象 疲劳破坏:在循环荷载作用下,岩石会在比峰值应力低是、的应力水平下破坏的现象。 速率效应:指在岩石试验中由于加载速率不同而引起岩石强度的变化现象。 延性度:岩石破坏时的总应变或永久变形。 脆性破坏:岩石在破坏前变形量很小,破坏后应力降很大,出现急剧迅速的破坏。 延性破坏:岩石在破坏前发生了较大的永久塑性变形,并且破坏后应力降很小 流变:在外界条件不变时,岩石的应力或应变随时间变化。 蠕变:在应力不变的情况下,岩石变形随时间不断增长的现象 应力松弛:当应变不变时,岩石的应力随时间增加而不断减小的现象 长期强度:在长期荷载(应变速率小于10ˉ6/s)作用下岩石的强度 结构效应:指岩体中结构面的方向、性质、密度和组合方式对岩体变形的影响 剪胀角:岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值 软弱夹层:存在于岩体中具有一定厚度的软弱层,与两侧岩体相比,具有高压缩性和低强度等特征,在产状上多属缓倾角结构面 泥化夹层:含泥质的软弱夹层经一系列地质作用演化而成的一种软弱结构面 各向异性:岩体不同方向上物理化学性质不同的性质 围岩:发生应力重分布的岩体称围岩。 围岩压力:变形破坏的围岩对衬砌施加的荷载称围岩压力。 围岩抗力:有压洞室中围岩对衬砌的反力。 围岩应力: 二次应力(重分布应力):由于地下工程的开挖,使围岩中的应力产生重分布,形成新的应力状态 围岩抗力系数:是表征围岩抵抗衬砌向围岩方向变形能力的指标,定义为使洞壁产生一个单位径向变形所需要的内水压力 应力集中系数:地下洞室开挖以后,洞壁上一点的应力与开挖前洞壁处该点天然应力的比值 稳定性系数:指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动力的比值.用以说明边坡岩体的稳定程度。 安全系数:指允许的稳定系数值,其大小事根据各种影响因素人为规定的. 普氏系数(坚实系数):对于松软岩体来说普氏系数f=tanυ+c/σ坚硬岩体常取f=σc/10 软化系数:岩石试件的饱和抗压强度与干燥状态下的抗压强度的比值 粘滞系数,见水理性质 强度理论:用以解释岩石破坏条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系理论 普氏理论:即平衡拱理论 1、什么叫岩体?简述其基本特征。 答:(1)岩体是指地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的,具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。(2)基本特征:不连续性、非均质性、各向异性、赋存于复杂的地质应力场中、复杂的三相体 2、简述典型的岩石应力~应变全过程曲线及其特征指标。 答:①空隙裂隙压密阶段(OA段)A点为压密强度 ②弹性变形阶段(AB段)B为比例极限 ③微裂缝稳定发展阶段(BC段)C为屈服极限 ④非稳定破裂发展阶段(CD段)D为峰值强度 ⑤破坏后阶段(D以后)E为残余强度。 3、岩石破坏主要有哪两类破坏方式?加载速率、围压大小对岩石破坏方式有何影响? 答:破坏方式是脆性破坏、塑性破坏;岩石的破坏随加载速率的增大而向脆性转化这是由于加载速率太大超过了岩石的变形速率,岩石内出现了变形滞后于应力的现象,使岩石的塑性得不到发展;岩石破坏随着围压的增大,岩石的破坏方式由脆性破坏向岩性破坏方向发展,最终达到延性流动 4、表示物理、水理性质的主要指标及其表示方式是什么? 答:(1)物理性质指标:①颗粒密度ρs=ms/vs,指岩石固体部分的质量与其体积的比值②块体密度:有干密度ρ d=ms/v,指单位体积内干燥状态下岩石的质量。饱和密度ρsat=msat/v指饱和岩石单位体积内的质量,天然密度ρ =m/v,指天然状态下岩石单位体积内的质量③岩石的空隙率;总空隙率n=Vv/V*100%,总开空隙率No=Vvo/V*100%,,大开孔隙率Nb=Vvb/V*100%,,小开空隙率Na=Vva/V*100%,闭空隙率Nc=Vvc/V*100%=N-No(2)岩石的水理性质: ①吸水率:Wa=Mw1/Ms*100%指岩石试件在大气压和温室条件下自由吸入水的质量与岩石质量之比②饱和吸水率Wp=Mw2 /Ms*100%指岩石在高压或真空条件下吸入水的质量与样干质量之比③饱水系数Wa/Wp,吸水率与饱和吸水率之比④软化系数Kr=σcw/σc⑤抗冻系数Rd=σc2/σa*100%指岩样在反复冻融后的干抗压强度与冻融前的干抗压强度的比值⑥质量损失率Km=(Ms1-Ms2)/Ms1*100%冻融前后干质量差与冻融前岩石干质量之比⑦渗透系数K=V/J 5、简述影响岩体变形及强度的主要因素。 答:①岩体的自身条件:岩块、结构面、结构特征②受力条件:1)三轴压力条件下岩体的强度高于单轴应力状态2)加载速率的增加可提高岩体强度③外界环境:1)水的存在降低了岩体的强度2)温度的升高,岩体脆性降低,强度降低3)天然应力场的存在,高的天然应力场环境可提高岩体强度和延性 6、简述地下水对岩体的物理、化学及力学作用。 答:1)地下水对岩石性质的影响:①岩石软化性、强度降低②吸水性、抗冻性变差③溶蚀作用2)对结构面影响①透水性大裂隙发育,强度降低②冲走填充物,使其压缩变形增大③对结构面润滑作用,使其抗剪强度降低3)水与岩体相互耦合作用的力学效应:空隙水压力、渗流动水压力等 7、简述节理化岩体的强度特点。 答:一般情况下,节理化岩体的强度既不同于岩块的强度,也不同于结构面的强度,而是介于两者之间。1)岩体的内摩擦角与岩块的内摩擦角接近,但粘聚力却大大低于岩块的粘聚力,其抗剪强度不是一个定值,而是具有一顶上限和下限的值域。2)节理化岩体的强度受岩块活动的自由度,即结构面和赋存条件的影响,还与岩块本身有关8、不规则起伏结构面的剪胀角主要受哪些因素影响?怎样影响? 答:1)结构面上的法向应力σ的大小:σ越大,α越小2)凸起高度(起伏差):起伏差越大,剪胀角α越大。3)结构面的粗糙程度JCS:JCS越大,剪胀角越大4)结构面的抗剪强度τ:τ越大,剪胀角越大 9、简述解决岩体力学问题的主要研究方法。 答:工程地质法;试验法;数学力学法;综合分析法 10、动力法和静力法测得的岩体变形模量哪个大?为什么? 答:动弹模大于静弹模,原因:1)静力法持续时间长2)静力法扰动了岩体的天然结构和应力状态3)静力法所加荷载范围大,变形以mm计量,动静法所加荷载小,变形量微小,因此静力法会引起较大的不可逆变形 11、什么是岩石的扩容?简述岩石的扩容过程。 答:在岩石的单轴压缩试验中,当压力达到一定程度后,岩石内的破裂或微裂纹继续发生和扩展,岩石的体积应变增量由压缩变为膨胀的力学过程称为扩容;扩容过程:岩石单轴压缩试验中,试件首选是原有张开结构面或微裂隙缝逐渐闭合随压力增大,岩石压密后,出现弹性变形,体积压缩减小,并随之出现微破裂;当压力达到一定程度以后。微破裂继续发展并贯通成宏观断裂面,即岩石体积因破裂面存在而变大,产生扩容现象。 12影响岩石力学性质的主要因素有哪些?如何影响? 答:1)岩块自身因素:①矿物成分;含硬度较大的粒柱状矿物时,岩石的力学性质好、强度高,否则强度低②结构构造;岩石的矿物排列紧密,结构连接强时,力学性质好,强度高③风化程度;风化强烈的岩石力学性质较差,强度低否则强度高。2)加荷条件①单轴压缩条件,逐级循环加载,岩石出现应变强化现象。重复循环加载时,岩石在低于其强度值时会发生疲劳破坏,岩块连续加载时,其强度较高,力学性质好②三轴压缩条件下;岩石的强度随围压的增大而增加,力学性质好转③随着加荷速率的增加,岩石的强度提高3)外界环境:①随温度的增加,岩石的强度降低②随湿度的增大,即水的含量的增加,岩石的强度有所降低 13、岩石赋存环境主要包括哪几个方面?其对岩体变形及强度有何影响? 答:(1)地下水:①对岩石软化作用,降低岩体本身的强度②降低结构面抗剪强度③由于渗流压力,孔隙水压力的存在,降低岩体的强度(2)地应力:高的天然应力场可提高岩体的强度(3)地温,地球化学作用等:岩石抗压强度与变形模量随温度的降低而逐渐提高由脆性向延性转变 14、影响节理面抗剪强度大小的主要因素: 答:结构面的形态、连续性、胶结充填特征及壁岩性质、次生变化和受力历史 15、岩石蠕变的研究目的及主要研究方法 答:目的:①研究蠕变在岩体内产生应力集中而对其稳定性的影响②岩石因加荷速率的不同所表现不同的变形性状,岩体的累进机制等都与蠕变关系密切③为了研究地质构造中的褶皱,地壳隆起等长期地质作用与岩石蠕变性质的关系。方法:(1)经验法:通过对岩石蠕变试验资料的分析整理,利用曲线拟合法求得入边的经验本构方程(2)蠕变模型法:把岩石材料抽象成衣系列简单原件及其组合模型来模拟岩石的蠕变特征,建立起本构方程 16、蠕变一般包括几个阶段?每个阶段的特点是什么? 答:1)初始蠕变阶段,特点是应变最初随时间增大较快,但其应变速率随时间迅速递减2)等速蠕变阶段,本阶段是近似直线,即应变随时间似等速增加3)加速蠕变阶段,至本阶段蠕变加速发展至岩块破坏 17、研究岩石蠕变的基本模型及组合模型主要有哪几种? 答:基本模型有(1)弹性元件(虎克体)(2)粘性元件(牛顿体)(3)塑性元件(圣文南体);组合模型有(1) Maxwall模型,弹性和粘性元件串联(2)Kelvin模型,弹性和粘性元件并联。 18、岩体在多次循环荷载作用下,其变形有什么特点? 答:1)逐级一次循环加载条件下,其应力-应变曲线的外包线与连续加载条件下的曲线基本一致,说明加卸荷过程中并未改变岩石变形的基本习性,这种现象也称岩石记忆2)每次加荷卸荷曲线都不重合,围成一环形面积为回滞带3)当应力在弹性极限以上某一较高值下反复加荷卸荷时,卸荷后的再加荷曲线随反复加荷次数的增加而逐级变 陡,回滞环的面积变小,残余变形逐级增加,岩块的总变形等于各次循环产生的残余变形之和,即累计变形4)岩块的破坏产生在反复加荷卸荷曲线与应力-应变全过程曲线的焦点处 19、表征结构面工程地质特征的主要指标有哪些? 答:(1)产状:走向、倾向、倾角;(2)连续性:贯通程度;(3)密度:密集程度、完整性;(4)张开度:渗透性; (5)形态:侧壁的起伏状态及粗糙度;(6)充填物质特征;(7)结构面的组合关系;(8)规模。 20、何为速率效应?简述速率效应机理。 答:速率效应是指在岩石试验中由于加载速率不同而引起岩石强度的变化现象。岩石的强度常随加荷速率的增大而增高,这是因为随加荷速率的增大,若超过了岩石的变形速率,即岩石变形未达到稳定就继续增加荷载,则在试件内将出现变形滞后于应力的现象,使塑性变形来不及发生和发展,增大了岩石的强度 21、简述岩体的结构面效应。 答:结构面的影响包括结构面方位、密度、充填特征及其组合关系等方面的影响,称为结构面效应。结构面方位:主要表现在岩体变形随结构面及应力作用方向间夹角的不同而不同,即导致岩体变形的各向异性;结构面密度主要表现在随结构面密度增大,岩体完整性变差,变形增大,变形模量减小,结构面的张开度及充填特征对岩体的变形也有明显的影响,张开度较大且无充填,岩体变形大,变形模量小,反之,岩体变形小,变形模量较大 22、简述围压对岩石变形破坏的影响。 答:1)随着围压的增大岩石的刚度增加2)随着围压的增大变形形式由脆性破坏向延性破坏转换3)脆性岩石破坏程度大,延性破坏程度小 23、按结构面的成因,结构面通常分几类? 答:(1)地质成因分类:a.原生结构面:沉积结构面、岩浆结构面和变质结构面;b构造结构面:断层、节理、劈理等;c.次生结构面:卸荷裂隙、风化裂隙、泥化夹层等;(2)力学成因分类:剪性结构面、张性结构面 24、结构面力学性质的尺寸效应的体现在哪几个方面? 答:(1)剪切刚度随被剪切结构面的规模增大而降低;(2)结构面密度越大,其力学强度越低,越容易变形; 25、岩体结构划分的主要依据是什么?划分的意义是什么? 答:依据:密度组合方式;意义:由于组成岩体的岩性遭受构造变动及次生变化的不均一性,导致岩体结构的复杂性,为了概括地反映岩体中结构面和结构体的成因、特征及排列方式,将结构体分为五大类 26、岩体质量划分的意义? 答:见岩体工程分类 27、简述库仑、莫尔、格列菲斯三强度准则的基本原理和主要区别 答:1)库仑基本原理:固体内任意一点发生剪切破坏时,破坏面上的剪应力应等于或大于材料本身的抗剪强度(c)和作用于该面上由法向应力引起的摩擦阻力之和,即τ=c+σtanσ.强度准则:σ1=(2c+σ2(√1+f2,+f))/(√1+f2,-f),f=tanυ或σ1=σc+σc*σc/‖σt‖,适用范围:适用于坚硬的脆性岩石产生剪切破坏的情况,而不适用于拉破坏情况,此外该依据没有考虑中间主应力的影响。2)莫尔基本原理:材料的极限状态下,剪切面上的剪应力就达到了随法向应力和材料性质而定的极限值,也就是说当材料中的一点可能滑动面的剪应力超过了该面的剪切强度时,该点就产生剪切破坏,强度准则:sinυ’=(σ1—σ2)/(σ1+σ3 +2c*tanυ);适用范围:一般岩土体正常应力状态下的破坏。缺点:没有考虑中间主应力,不适用于抗拉,只适用于抗压;优点:适用于塑性岩石也适用于脆性岩石的剪切破坏,同时也反映了岩石的抗拉强度远小于抗压,并且能解释岩石在三向等拉时会破坏,三向等压时不会破坏。3)格列菲斯基本原理:弹脆性岩体存在宏观裂纹时,这种固体在外动力作用下,即便作用的平均应力不大,但由于裂纹上的应力集中,很可能在边缘局部产生很大的拉应力,这种拉应力达到或超过其抗拉强度时,微裂纹便开始扩展,当许多这样的微裂纹扩展,最后使固体沿某一个或若干平面或曲面形成宏观微裂。强度准则:(σ1—σ2)2/(σ1+σ2)=8σt,σ1+3σ3≥0;σ3=-σt,σ1+3σ2<0.适用范围:弹脆性体。 28、地应力的测试方法主要有哪几种?有何区别? 答:(1)水压致密法:施测范围大,且不必知道岩体的弹性参数,只在钻孔中进行;(2)扁千斤顶法:在地下巷道岩壁中进行;(3)套心法:测量深度受套心技术限制,且得出的结果受岩体弹性参数精度影响。 29、简述天然应力场中水平应力的分布特征。 答:1)岩体中的水平天然应力以压应力为主,出现拉应力者甚少,且多具局部性质2)大部分岩体中的水平应力大于天然应力3)岩体中的两种水平应力通常都不相同,说明岩体中水平应力具有强烈的方向和各向异性4)在单薄的山体谷坡附近及未受构造变动的岩体中,天然水平应力小于铅直应力,在单薄的山体中甚至可能出现水平应力为零的情况 30、简述天然地应力分布的基本特征 答:(1)岩体中的铅直天然应力:铅直天然应力σv常常是岩体中天然主应力之一,与单纯的自重应力场不同的是,在岩体天然应力场中,σv大都是最小主应力,少数为最大或中间主应力;(2)岩体中的水平天然应力:①以压应力为主,出现拉应力者甚少;②大部分岩体中的水平应力大于铅直应力普遍存在σhmax>σhmin>σv=ρgI;也存在σ hmin<σv的情况。③岩体中两个水平应力σhmax和σhmin通常不存在;④在单薄山体,谷坡附近以及未受构造变动的岩体中,天然水平应力均小于铅直应力,甚至为零。(3)岩体中天然应力一般处于三向应力状态。 31、简述地应力研究的意义 答:1)区域稳定2)地下洞室稳定3)边坡稳定4)地基岩体稳定 32、简述地下洞室开挖所产生的基本物理力学过程或岩体力学作用 答(1)地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态,洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形使围岩中的应力产生重分布作用,形成新的应力状态,称为重分布应力状态(2)在重分布应力作用下,洞室围岩将向洞内变形位移。如果围岩重分布应力状态超过了岩体的承受能力,围岩将产生破坏。(3)围岩变形破坏将给地下洞室的稳定性带来危害,因而,需要对围岩进行支护衬砌,变性破坏的围岩将对支衬结构施加一定荷载,称为围岩压力。(4)在有压洞室中,作用有很高的内水压力,并通过衬砌或洞壁传递给围岩,这时围岩将产生一个反力,称为围岩抗力。33、围岩压力主要分哪几类?其大小主要受那些因素影响? 答:分四类:(1)形变围岩压力,由于围岩塑性变形如塑性挤入,膨胀内鼓,弯折内鼓等形成的挤压力。影响因素,围岩性质,支护时间,岩体的软弱破碎程度,洞室埋深。(2)膨胀围岩压力,影响因素:地下水,膨胀粘土矿物。 (3)松动围岩压力:围岩性质,结构面交切组合关系,地下水活动,支护时间。(4)冲击围岩压力,影响因素:天然应力状态,威严力学性质,洞室埋深,施工方法,洞形。 34、简述围岩塑性圈的产生过程及其应力分布特点 答:地下开挖后洞壁应力集中最大,当洞壁重分布应力超过围岩屈服极限时,洞壁围岩就由弹性状态转化为塑性状态,并在围岩中形成一个塑性松动圈。 塑性松动圈的出现,使圈内一定范围内的应力因释放而明显降低,而最大应力集中由原来的洞壁移至塑弹圈交界处,使弹性区应力明显升高。弹性区以外则是原应力区。 35、简述改变围岩应力随洞壁位移的变化规律? 答:当洞壁位移达到塑性圈开始出现位移时,围岩应力将出现最大值然后随着洞壁位移的增大而逐级降低,达到一定位移时,围岩压力出现最小值,之后,又随位移增大而增大 36、简述计算滑落块体围岩压力的分析步骤 答:(1)从地质构造分析着手找出结构面的组合形式及其与洞轴线的关系,进而得出围岩中可能分离体的位置和形状。(2)对不稳定体塌落或滑移的运动学特殊分析,确定其滑动方向,可能滑动面位置,产状和力学强度参数。(3)对楔形体进行稳定性校核,若稳定,则其围岩压力为0,若不稳定则需计算。 37、何谓岩爆?其发生的条件有哪些? 答:岩爆:岩体中储存的弹性应变能在一定条件下突然释放而造成破坏的现象。产生条件: 1)围岩应力条件,判断岩爆产生的条件有两种方法,一是用洞壁的最大环向应力与围岩单轴抗压强度之比值作为岩爆产生的应力条件,另一种是用天然应力中最大主应力与岩块单轴抗压强度之比进行判断.2)岩性条件:脆性岩体中,弹性变形一般占破坏总变值得50%_80%,所以这类岩石具有积累高应变能的能力,因此可以用弹性应变能系数来判断岩爆的岩性。 38、影响岩质边坡稳定性的主要因素? 答:1)岩性:这是决定岩体边坡稳定性的物质基础。一般来说,构成边坡的岩体越坚硬,又不存在产生块体滑移的几何边界条件时,边坡不易破坏,反之则容易破坏而稳定性差; 2)岩体结构及结构面发育特征是岩体边坡破坏的控制因素; 3)水的作用; 4)风化作用;5)地形地貌:6)地震; 7)天然应力。 39、岩质边坡中的应力分布特征?主要受哪些因素影响? 答:分布特征:1)无论在什么样的天然应力场下,边坡附近的主应力迹线均明显偏转,表现为最大主应力与坡面近于平行,最小主应力与坡面近于正交,向坡体内逐渐恢复初始应力状态。2)由于应力的重分布,在坡面附近产生应力集中带,不同部位其应力状态是不同的;3)在坡面上各处的径向应力为零,因此坡面岩体仅处于双向应力状态,向坡内逐渐转为三向应力状态;4)由于主应力偏转,坡体内的最大剪应力迹线也发生变化,由原来的直线变为凹向坡面的弧线。影响因素:1)天然应力;2)坡形、坡高、坡脚及坡底宽度等,对边坡应力分布均有一定影响3)岩体性质及结构特征。 40、何为边坡稳定性系数及安全系数?后者的大小主要受哪些因素影响? 答:(1)稳定性系数指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动的比值。(2)安全系数:指允许的稳定性系数值,是人为规定的。必须大于1才能保证边坡安全。(3)影响安全系数因素:1.岩体工程地质特征研究的详细过程;2.各种计算参数,特别是可能滑动面剪切强度系数确定可能产生的误差大小;3.在计算稳定性系数时是否考虑了岩体实际承受和可能承受的全部作用力。4.计算过程中各种中间结果的误差大小。5.工程的设计年限,重要性以及边坡破坏后的后果等。 41、岩质边坡破坏的主要形式有哪些?其主要受哪些因素影响? 答:(1)破坏形式主要有:平面滑动,楔形状滑动,圆环形滑动及倾倒破坏,其中,平面滑动面数目分为单面,双平面滑动与多平面滑动。(2)影响因素:1.岩性:岩体越坚硬,边坡不易破坏(不存在产生滑移的几何边界条件时).2.岩体结构控制边坡的破坏形式及其稳定程度;结构面发育程度及其组合关系是边坡块体滑移破坏的几何边界条件3)水的作用:增大滑动力、软化岩石使其抗剪强度降低、产生动、静水压力4)风化作用:使岩体内裂隙增多、扩大,透水性增加,抗剪强度降低5)地形地貌6)地震:地震力加速边坡破坏7)天然应力:水平天然应力大的地区开挖边坡时易破坏8)人为因素:设计不合理、爆破、开挖或加载 42、简述岩质边坡稳定性分析计算的基本步骤和主要方法 答; 岩质边坡稳定性计算分析步骤和主要方法主要方法:数学力法分析法(有限元法、块体极限平衡法等)、模型模拟试验法及原位观测法。步骤:1)可能滑动岩体几何边界条件的分析2)受力条件分析3)确定计算参数4)计算稳定性系数5)确定安全系数、进行稳定性 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 三、部分计算题 (一) 将一岩石试件进行三轴试验,当侧压σ2=σ3=30MPa时,垂直压力σ1=270MPa试件破坏,破坏面与最大主面夹角为60?,试按莫尔~库仑条件计算: 1、岩石的内摩擦角?; 2、破坏面上的正应力和剪应力; 3、正应力为零的那个面上的抗剪强度 (二)在中等坚硬的石灰岩中,开挖一埋深为100m、洞室半径为3m 的圆形隧洞,洞室围岩的C=0.3MPa,υ=30?,容重为27kN/m3,试用弹、塑性理论求: 1、塑性半径为R=a时的围岩压力; 2、塑性圈厚度为2m时的围岩压力; 3、若岩石的弹模E为1200MPa,泊松比为0.2,实测洞室周边最大径向位移为3cm,求此时的围岩压力。 (三)、在埋深为200m的岩体内开挖一洞径为2a=2m的圆形隧洞,若岩体内的天然应力为静水压力状态,上覆岩体的容重为27kN/m3,试求: 1、求洞壁、R=2a、R=6a时的岩体应力; 2、依据上述结果说明围岩应力的发布特征; 3、若围岩的C=0.4Mpa,υ=30?,试用莫尔强度理论评价洞壁是否稳定; 4、洞壁若不稳定,试求塑性变形区的半径 5、若工程要求不允许出现塑性区,那么需要多大的支撑力? (四)、有一直径为3.0m、埋深300m的水平圆形洞室,其围岩的平均容重为25KN/m3,泊松比为0.25,围岩的抗剪指标c、?分别为0.5MPa及30?,试计算: 1、洞壁中点和洞顶中点的二次应力; 2、用莫尔强度理论评价洞壁是否稳定; 3、若洞室为宽3.0m的矩形,围岩的似内摩擦角为45?,求洞室的顶部围岩压力(按洞室两侧壁稳定计算)。 (五)、某露天矿边坡如下图所示,AC为控制边坡稳定性的软弱结构面,后缘垂向拉裂缝有地下水渗入,并沿 AC面渗透到A点后出地表。其计算剖面尺寸如图中所示,滑动面的抗剪强度C=0.55MPa,?=49?,滑体容重γ=27kN/m3, (六)某地区的岩石内摩擦角为30?,凝聚力为10MPa。该地区有一条N30?W的压扭性断层,断层面的内聚力为5MPa,内摩擦角为30?,现在发生了新的构造运动,导致N30?E方向的构造应力逐渐增加,据分析N30?E方向的构造应力为主应力,侧压力系数为0.1,当构造应力σ1增加到40MPa时,试问: 1)N30?W方向的断层是否会产生滑带? 2)该地区是否会产生新的断层,其方向如何? (七)已知岩质边坡的物理力学指标C=0.017MPa,υ=30?,容重为20kN/m3,今设计一边坡高为14m,稳定性系数为 1.6的边坡,试确定边坡角