巖石力學(xué)與工程課后習(xí)題與思考解答

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 第一章 巖石物理力學(xué)性質(zhì)3.常見巖石的結(jié)構(gòu)連接類型有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？答：巖石中結(jié)構(gòu)連接的類型主要有兩種，分別是結(jié)晶連接和膠結(jié)連接。結(jié)晶連接指礦物顆粒通過結(jié)晶相互嵌合在一起。這類連接使晶體顆粒之間緊密接觸，故巖石強(qiáng)度一般較大，抗風(fēng)化能力強(qiáng)；膠結(jié)連接指巖石礦物顆粒與顆粒之間通過膠結(jié)物連接在一起，這種連接的巖石，其強(qiáng)度主要取決于膠結(jié)物及膠結(jié)類型。7.巖石破壞有幾種形式？對(duì)各種破壞的原因作出解釋。答：巖石在單軸壓縮載荷作用下，破壞形式包含三種： X狀共軛面剪切破壞、單斜面剪切破壞和拉伸破壞。前兩類破壞形式主要是因?yàn)檩S向主應(yīng)力因起破壞

2、面的剪應(yīng)力超過巖石最大剪應(yīng)力而導(dǎo)致的破壞；后一類破壞主要是因?yàn)檩S向主應(yīng)力引起破壞面橫向拉應(yīng)力超過巖石最大拉應(yīng)力而導(dǎo)致的破壞。9.什么是全應(yīng)力-應(yīng)變曲線，為什么普通材料試驗(yàn)機(jī)得不出全應(yīng)力-應(yīng)變曲線？答：能全面反映巖石受壓破壞過程中的應(yīng)力、應(yīng)變特征，特別是巖石破壞后的強(qiáng)度與力學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律的應(yīng)力應(yīng)變曲線就叫全應(yīng)力-應(yīng)變曲線。普通試驗(yàn)機(jī)只能得出半程應(yīng)力-應(yīng)變曲線不能得出全應(yīng)力-應(yīng)變曲線的原因是由于試驗(yàn)機(jī)的剛性不足，在巖石壓縮過程中，試件受壓，試驗(yàn)機(jī)框架受拉，隨著巖樣不斷被壓縮，試驗(yàn)機(jī)發(fā)生的彈性變形以應(yīng)變能形式存于機(jī)器中，當(dāng)施加壓力超過巖石抗壓強(qiáng)度，試件破壞，此時(shí)，試驗(yàn)機(jī)迅速回彈，被存于試驗(yàn)機(jī)中的應(yīng)變

3、能瞬間釋放到巖石試件中，引起巖石的激烈破壞和崩解，因而造成無法獲得巖石在超過峰值破壞強(qiáng)度后受壓的應(yīng)力應(yīng)變曲線。10.如何根據(jù)全應(yīng)力-應(yīng)變曲線預(yù)測(cè)巖石的巖爆、流變和反復(fù)加、卸載作用下的破壞？答：（1）如下圖示全應(yīng)力應(yīng)變曲線：左半部A的面積代表，達(dá)到峰值強(qiáng)度時(shí)，積累在試件內(nèi)部的應(yīng)變能，右半部B代表試件從破裂到破壞所消耗的能量。若AB，說明巖石破壞后尚余一部分能量，這部分能量突然釋放就會(huì)產(chǎn)生巖爆，若AB，則說明應(yīng)變能在破壞過程中全部消耗掉，因而不會(huì)產(chǎn)生巖爆。（2）在試件加載到一定程度，保持一定應(yīng)力水平不變，試件將發(fā)生蠕變，蠕變發(fā)生到一定程度，即應(yīng)變達(dá)到某一值，蠕變就停止，全應(yīng)力-應(yīng)變曲線預(yù)測(cè)蠕變可由

4、下應(yīng)變-應(yīng)力曲線預(yù)測(cè)蠕變破壞圖示意：圖中，全應(yīng)力-應(yīng)變曲線及蠕變終止軌跡線由大量實(shí)驗(yàn)所得，（1）當(dāng)應(yīng)力在H點(diǎn)以下時(shí)，保持應(yīng)力不變，試件不會(huì)發(fā)生蠕變；（2）當(dāng)應(yīng)力在H至G點(diǎn)見時(shí)，保持應(yīng)力不變，試件發(fā)生蠕變，最終發(fā)展到蠕變終止軌跡線，停止蠕變，試件不破壞，如EF；（3）當(dāng)應(yīng)力在G點(diǎn)以上時(shí)，保持應(yīng)力值不變，試件發(fā)生蠕變，蠕變應(yīng)變最終達(dá)到破壞段應(yīng)力應(yīng)變曲線破壞段，試件發(fā)生破壞，如AB,CD；（4）從C點(diǎn)開始發(fā)生蠕變則到D點(diǎn)發(fā)生破壞，若從A點(diǎn)發(fā)生蠕變，則到B點(diǎn)發(fā)生破壞，前者，蠕變時(shí)間較后者長。（3）全應(yīng)力-應(yīng)變曲線預(yù)測(cè)循環(huán)加載下巖石的破壞：由于巖石的非完全彈性（或非線彈性），在循環(huán)荷載作用下，在應(yīng)力應(yīng)變

5、圖中表現(xiàn)出若干的滯回環(huán)，并不斷向破壞段應(yīng)力-應(yīng)變曲線靠近，在循環(huán)荷載加載到一定程度，巖石將發(fā)生疲勞破壞，通過全應(yīng)力-應(yīng)變圖可看出，高應(yīng)力狀態(tài)下加載循環(huán)荷載，巖石在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生破壞，在低應(yīng)力狀態(tài)下加載循環(huán)荷載則需要較長時(shí)間才發(fā)生破壞。11.在三軸壓縮試驗(yàn)條件下，巖石的力學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生哪些變化？答：三軸壓縮試驗(yàn)條件下，巖石的抗壓強(qiáng)度顯著增大；巖石的變形顯著增大；巖石的彈性極限顯著增大；巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線形態(tài)發(fā)生明顯變化，表明巖石由彈性向彈塑性變化。14.簡(jiǎn)述巖石在單軸壓縮條件下的變形特征。答：?jiǎn)屋S壓縮條件下巖石變形特征分四個(gè)階段：（1）空隙裂隙壓密階段（0A段）：試件中原有張開結(jié)構(gòu)面或微裂隙逐漸

6、閉合，巖石被壓密，試件橫向膨脹較小，體積隨載荷增大而減小。（2）彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段（AC段）：巖石發(fā)生彈性形變，隨著載荷加大巖石發(fā)生軸向壓縮，橫向膨脹，總體積縮小。（3）非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段（CD段）：微破裂發(fā)生質(zhì)的變化，破裂不斷發(fā)展直至試件完全破壞，體積由壓縮轉(zhuǎn)為擴(kuò)容，軸向應(yīng)變和體積應(yīng)變速率迅速增大。（4）破裂后階段（D點(diǎn)以后）：巖塊承載力達(dá)到峰值強(qiáng)度后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，試件保持整體狀，隨著繼續(xù)施壓，裂隙快速發(fā)展，出現(xiàn)宏觀斷裂面，此后表現(xiàn)為宏觀斷裂面的塊體滑移。第三章 地應(yīng)力及其測(cè)量3.簡(jiǎn)述地殼淺部地應(yīng)力分布的基本規(guī)例。答：(1)三向不等壓，應(yīng)力分布是時(shí)間和空間的函數(shù)；（2）實(shí)

7、測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層重量（3）淺層地殼中，實(shí)測(cè)水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力；（4）平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力比值相當(dāng)分散，隨深度增加比值減?。唬?）最大水平應(yīng)力與最小水平應(yīng)力比值隨深度增加呈線性增長；（6）最大水平應(yīng)力與最小水平應(yīng)力比值相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性；（7）地應(yīng)力分布規(guī)例受地形和斷層影響較大。4.地應(yīng)力測(cè)量方法分哪兩類？兩類的主要區(qū)別在哪里？每類包括哪些測(cè)量技術(shù)？答：依據(jù)測(cè)量基本原理不同分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。直接測(cè)量法是由儀器直接測(cè)量和記錄各種應(yīng)力量；間接測(cè)量法借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，測(cè)量和記錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的物理量的變化，以此通過有關(guān)公式計(jì)算巖體中的應(yīng)力值。直接測(cè)

8、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)。5.簡(jiǎn)述水壓致裂法的基本測(cè)量原理。答：彈性力學(xué)原理知當(dāng)一無限體中的鉆孔受到無窮遠(yuǎn)處二維應(yīng)力場(chǎng)（1，2）的作用，離開鉆孔端部一定距離部位處于平面應(yīng)力狀態(tài)：=1+22（12）cos2 r=0其中，r分別為鉆孔周邊的切向

9、應(yīng)力和徑向應(yīng)力；為周邊一點(diǎn)與1軸的夾角，當(dāng)=0時(shí)，取最小值，此時(shí)=321。采用水壓致裂裝置將鉆孔中某段隔離起來，并向隔離段注射高壓水，當(dāng)水壓超過321和巖石的抗拉強(qiáng)度T之后，巖石在=0處發(fā)生開裂，開裂時(shí)水壓為Pi=321+T，繼續(xù)增加水壓至裂隙深度達(dá)3倍鉆孔直徑，保持壓力穩(wěn)定，測(cè)得此穩(wěn)定壓力Ps=2，利用上述公式，在測(cè)算出巖石抗拉強(qiáng)度T后，就能計(jì)算出原巖應(yīng)力1和2。巖石存在裂隙水壓P0時(shí)Pi=321+TP0 ；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= 321P0，結(jié)合Ps=2就能避開再次測(cè)算T而直接計(jì)算出1，2，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康摹?.簡(jiǎn)述水壓致裂法的主

10、要測(cè)量步驟。答：（1）打鉆孔到準(zhǔn)備測(cè)量應(yīng)力的部位，并將鉆孔中待加壓段用隔離器隔離取來；（2）向隔離段鉆孔內(nèi)注入高壓水，不斷加大水壓，至孔壁出現(xiàn)裂隙，記錄初始開裂水壓Pi；（3）繼續(xù)施加水壓，至裂隙深度達(dá)到3倍鉆孔直徑，關(guān)閉高壓水系統(tǒng)，保持水壓很定，并記錄次關(guān)閉水壓Ps，然后卸壓使裂隙閉合；（4）重新向密閉段注射高壓水，是裂隙重新打開，并記錄裂隙重開時(shí)的壓力Pr和隨后的關(guān)閉水壓Ps；（5）重復(fù)上述步驟2-3次，以提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；卸壓，退出裝置，完成實(shí)驗(yàn)。7.對(duì)水壓致裂法的主要優(yōu)缺點(diǎn)作出評(píng)價(jià)。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

11、續(xù)、均質(zhì)和各向同性的假設(shè)。如果孔壁本身存在天然節(jié)理裂隙，那么初始裂隙可能發(fā)生在這些部位，而并非切向最小應(yīng)力處，因而水壓致裂法較為實(shí)用于完整的脆性巖石中。水壓致裂法的突出優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量深部應(yīng)力，另外水壓致裂法在工程應(yīng)用中相比其它測(cè)量方法經(jīng)濟(jì)成本低，測(cè)量精度相對(duì)可靠。9.簡(jiǎn)述套孔應(yīng)力解除法的基本測(cè)量原理和主要測(cè)量步驟。答：套孔應(yīng)力解除法是一種全應(yīng)力解除法，通過監(jiān)測(cè)測(cè)量巖體在應(yīng)力解除過程中引起的變形（孔徑變形、孔壁變形、孔底變形），進(jìn)而計(jì)算原巖應(yīng)力場(chǎng)大小及其分布情況。主要測(cè)量步驟有：（1）從巖開挖體表面（巷道、隧道、硐室及其它開挖體等）向巖體內(nèi)部打大孔?？讖揭话?30-150mm，孔深一般為開挖跨度的2

12、.5倍，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?？讖揭话?6-38mm，孔深為孔徑的10倍左右，并清洗小孔。（3）用專用裝置將測(cè)量探頭，如孔徑變形計(jì)、孔壁應(yīng)變計(jì)等安裝到小孔中部。（4）用打大孔的薄壁鉆頭繼續(xù)延伸大孔，使小孔周圍巖芯實(shí)心應(yīng)力解除，并通過測(cè)量裝置記錄小孔變形情況；（5）取出巖芯測(cè)量巖芯的E，等物理力學(xué)參數(shù)，撤出實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)理論公式計(jì)算原巖應(yīng)力值。13.簡(jiǎn)述孔壁應(yīng)變計(jì)的基本工作原理。答：通過應(yīng)力解除測(cè)量鉆孔壁表面應(yīng)變，進(jìn)而計(jì)算出鉆孔表面應(yīng)力，利用彈性力學(xué)原理，一個(gè)無限體中的鉆孔表面的應(yīng)力分布狀態(tài)可以通

13、過周圍巖體中應(yīng)力狀態(tài)給出精確解，因此，通過鉆孔表面應(yīng)力狀態(tài)可反算出周圍巖體應(yīng)力狀態(tài)。18.實(shí)心包體應(yīng)變計(jì)與剛性包體應(yīng)變計(jì)的主要區(qū)別是什么？答：實(shí)心應(yīng)變計(jì)采用彈性材料環(huán)氧樹脂，其剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于巖芯剛度，不影響應(yīng)力解除過程中，巖芯的變形，因而是測(cè)量應(yīng)變，通過彈性理論知識(shí)計(jì)算應(yīng)力；剛性包體則采用剛度較巖芯剛度高的材料，使巖芯在應(yīng)力解除過程中，不發(fā)生形變，因而是直接測(cè)量應(yīng)力。 第四章 巖石本構(gòu)關(guān)系和強(qiáng)度理論2.什么是巖石的本構(gòu)關(guān)系？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。根據(jù)巖石變形性質(zhì)，巖石的本構(gòu)關(guān)系可分為巖石彈性本構(gòu)關(guān)系和巖石塑性本構(gòu)關(guān)系，統(tǒng)稱

14、為彈塑性本構(gòu)關(guān)系；巖石彈性本構(gòu)關(guān)系根據(jù)巖石變形是否成線性分為線性彈性本構(gòu)關(guān)系和非線性彈性本構(gòu)關(guān)系；巖石材料一般表現(xiàn)為既有彈性又有塑性，是彈塑性體，因而根據(jù)巖石是否各向同性又分為各向同性彈塑性本構(gòu)關(guān)系和非各向同性彈塑性本構(gòu)關(guān)系。3.什么是巖石的強(qiáng)度？巖石的破壞一般有幾種類型？答：巖石強(qiáng)度時(shí)指巖石提抗破壞的能力。巖石破壞的形式主要由斷裂破壞（應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限）和流動(dòng)破壞(應(yīng)力達(dá)到屈服極限)。6.使用莫爾應(yīng)力圓畫出：（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：如下圖示：13.什么是蠕變、松弛、彈性后效和流變？答：蠕變是當(dāng)應(yīng)力不變時(shí)，變形隨時(shí)間增加而增長的現(xiàn)象；松

15、弛是當(dāng)應(yīng)變不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間增加而減小的現(xiàn)象；彈性后效是加載或卸載時(shí)，彈性應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象；流變是指材料變形過程中具有時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)象。14.蠕變一般包括哪幾個(gè)階段？每個(gè)階段的特點(diǎn)是什么？答：蠕變過程可分為三個(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。19.何為巖石長期強(qiáng)度，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)間的延長而降低的，通常把作用時(shí)間t的強(qiáng)度稱為掩飾的長期強(qiáng)度；巖石的長期強(qiáng)度一般小于巖石的瞬時(shí)強(qiáng)度，其比值一般介于0.4

16、與0.8之間。22.某均質(zhì)巖石的強(qiáng)度曲線為：=tan+c，其中c=40MPa，=30°。試求在側(cè)向圍巖應(yīng)力3=20MPa的條件下，巖石的極限抗壓強(qiáng)度。并求出破壞面的方位。答： =198.56 (Mpa)破斷角23.將一個(gè)巖石試件進(jìn)行單軸試驗(yàn)，當(dāng)其壓應(yīng)力達(dá)到27.6MPa時(shí)及發(fā)生破壞，破壞面與最大主應(yīng)力面得夾角為60°，假設(shè)抗剪強(qiáng)度隨正應(yīng)力呈線性變化，試計(jì)算：（1）在正應(yīng)力等于零的那個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度；（2）在上述實(shí)驗(yàn)中與最大主應(yīng)力面的夾角為30°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：已知得,巖石進(jìn)行單軸壓縮，所以，當(dāng)時(shí),巖石破壞

17、,則27.6=得出: C=7.97(Mpa)（1）莫爾圓上任意一點(diǎn)的正應(yīng)力為剪應(yīng)力為由庫侖準(zhǔn)則可知，當(dāng)=0 時(shí),即在莫爾圓上的圓點(diǎn)，即和，所以, 剪切強(qiáng)度S：= =7.97(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. =20.7（Mpa） =20.7 =19.92(Mpa)（3） 已知得巖石內(nèi)摩擦角（4）破壞面為所以, = =6.9(Mpa)= =11.95 (Mpa)24.將巖石試件進(jìn)行一序列單軸試驗(yàn)，求得抗壓強(qiáng)度的平均值0.23MPa，將同樣的巖石在0.59MPa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2.24MPa。請(qǐng)你在Mohr圖

18、上繪出代表這兩種試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)力圓，確定其內(nèi)摩擦角和粘結(jié)力。答：已知，當(dāng)時(shí)Mohr應(yīng)力圓: 上式可求出C和值.2.24 = 2.01=tg= tg0.59tg=3.407 得,61.50 由 =(Mpa) 第六章 巖石地下工程1.設(shè)一圓形巖石隧道，R0=3m，=2.5kN·m³，Z=400m。求彈性應(yīng)力分布情況，并指出最大應(yīng)力及確定=1.1Z、1.15Z時(shí)的影響半徑。答：已知R0=3m重力應(yīng)力：P0=Z=2500×400=10（MPa）當(dāng)圍壓p=P0時(shí)，在圓巷圍巖周圍的徑向應(yīng)力r和切向應(yīng)力為 當(dāng)R=R0時(shí)，得出=2P0=20Mpa，為最大切應(yīng)力；當(dāng)=1.10Z時(shí)，得

19、出R1=10×R02=900.5, 則R19.5（m）；當(dāng)=1.15Z時(shí)，得出R2=6.7×R02=600.5, 則R27.7（m）；也及最大應(yīng)力為=20Mpa，影響半徑分別為9.55m 和7.7m。2. 通過（6-6）式求吉爾西解。設(shè)豎向原巖應(yīng)力為P0 ，水平應(yīng)力為P0，通過吉爾西解，求出深部半徑為R0的圓形地下隧道彈性應(yīng)力，并畫出= 0，=1/3，時(shí)=0°，90°面上的彈性應(yīng)力分布。答：對(duì)于深埋圓巷，受對(duì)稱荷載p0的圍壓，視為彈性體，由下述方程及條件： （平衡方程） （幾何方程） （本構(gòu)方程平面應(yīng)變）r=R0，r=0 ；r無窮，r=p0 (邊界條件)

20、上訴條件解得： 上述r，及為軸對(duì)稱圍壓P0條件下的應(yīng)力解，考慮在圍壓豎向P0，水平P0條件下，做如下分解：p0=p+p p0= pp分為兩部分第一部分p和第二部分p，第一部分解答如上r，對(duì)第二部分解答，分別代入邊界條件:內(nèi)邊界：r=R0，r=r=0 ；r無窮，r=p0 (邊界條件)外邊界：r無窮r=pcos2 r= psin2用同樣方法解得應(yīng)力解為：從而得總應(yīng)力解（基爾希解推廣）：當(dāng)= 0 ，, r=時(shí)，= 0，=3P0 ，r=0；當(dāng)= 0 ，, r=時(shí)，= 0，=P0，r=0；當(dāng)= ，, r=時(shí)，= 0，=3P0，r=0；當(dāng)= ，, r=時(shí)，= 0，= 0，r=0；3.在庫倫莫爾強(qiáng)度曲線上畫

21、出軸對(duì)稱圓巷彈塑性應(yīng)力問題的幾個(gè)不同位置的應(yīng)力圓圖：巷道周邊、塑性區(qū)中任一點(diǎn)、彈性塑性面、彈性區(qū)一點(diǎn)、原巖區(qū)一點(diǎn)。設(shè)支護(hù)反力有P1=0，P1=p的兩種情況。答：分析如下（1）p1=0時(shí)巷道周邊：r=R0時(shí)r=0 ， =c塑性區(qū)一點(diǎn)：R0rRp時(shí)，彈、塑性區(qū)一點(diǎn)：令上述公式r=RP即得彈性區(qū)一點(diǎn)：Rpr r 時(shí)，原巖區(qū)一點(diǎn)：r時(shí), 上述公式知= =p0(2)p1=p時(shí)巷道周邊：r=R0時(shí) r=p1 ，=p1+c塑性區(qū)一點(diǎn)：R0rRp時(shí)，彈、塑性區(qū)一點(diǎn)：令上述公式r=RP即得彈性區(qū)一點(diǎn)：Rprr 時(shí)，原巖區(qū)一點(diǎn)：r時(shí), 上述公式知=p04.設(shè)有地下隧道如題6圖，試用你掌握的所有辦法，確定其頂板、側(cè)

22、幫壓力，并進(jìn)行比較。答：題設(shè)矩形巷道斷面尺寸2a×H頂壓計(jì)算（兩幫不穩(wěn)定）：（1）普式地下學(xué)說安全拱高b1=a1/fd = 式中普氏堅(jiān)固系數(shù)fd=c/10=則近似頂壓集度qd=db1 （d：上覆巖層容重）巷道頂部壓力Qd=2a qd=2ab1d（2）大沙基地壓學(xué)說頂壓集度qd= （為側(cè)應(yīng)力系數(shù)，Z巷道埋深）則頂壓Qd=2aqd=2a或簡(jiǎn)化為Qd=2a2tan（3）近代彈塑性理論頂壓系數(shù)qd=（Rp-H/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=qK=qdtan245°-2 p2=(q+H)K=(qd+dH)tan245&#

23、176;-2總測(cè)壓Qh=12(p1+p2)H5.設(shè)題6圖已知AB，BC，CD，DA，AC，BD可以通過收斂計(jì)測(cè)獲得，求AO，BO，CO，DO。說明通過比較兩次測(cè)定計(jì)算量是巖壁什么樣的變形量，哪些因素會(huì)影響它與實(shí)際變形量的誤差？答：是巖石巷道的收斂變形量；巷道圍巖內(nèi)部的移動(dòng)會(huì)引起測(cè)量誤差。6.設(shè)計(jì)一種采用多點(diǎn)位移計(jì)和收斂計(jì)的測(cè)量方法，可以判斷巷道收斂位移的測(cè)量結(jié)果是否絕對(duì)位移。ACBDo多點(diǎn)位移計(jì)多點(diǎn)位移計(jì)多點(diǎn)位移計(jì)答：向圍巖內(nèi)部打孔安裝多點(diǎn)位移計(jì)（穿過圍巖松動(dòng)圈），測(cè)量圍巖內(nèi)部的移動(dòng)情況，通過觀察多點(diǎn)位移計(jì)是否測(cè)出圍巖有整體性移動(dòng)結(jié)合收斂變形計(jì)測(cè)量數(shù)值可以判斷收斂位移是否是絕對(duì)位移，若未測(cè)出巖

24、石內(nèi)部發(fā)生移動(dòng)變形，則收斂計(jì)測(cè)出結(jié)果及是絕對(duì)位移，反之則是收斂位移。如下圖示：第七章 巖石邊坡工程1.分析邊坡工程對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的影響作用。答：對(duì)露天礦山、鐵路、公路、水利等國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)建設(shè)在生產(chǎn)效益、安全效益、經(jīng)濟(jì)效益等方面有直接影響。2.邊坡的分類有哪些？答：分自然邊坡和人工邊坡。3.分析邊坡失穩(wěn)與破壞的基本類型及其力學(xué)成因。答：按其破壞方式主要分為崩塌和滑坡兩種。（1）崩塌：是指塊狀巖體與巖坡分離向前翻落而下。崩塌一般以邊坡表面的破壞現(xiàn)象體現(xiàn)。（2）滑坡：是指巖體在自重力作用下，沿坡內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的整體滑動(dòng)。一般以深層破壞體現(xiàn)出來。1.平面剪切滑動(dòng)：塊體沿著平面滑移。常發(fā)生在由軟弱夾層或裂

25、隙的坡面。2.旋轉(zhuǎn)剪切滑動(dòng)：滑動(dòng)面通常為弧形狀，巖體沿此弧形狀滑移。通常為均質(zhì)泥巖或頁巖等巖層。（3）滑塌：邊坡松散巖土的坡角大于它的內(nèi)摩擦角時(shí)，因表層蠕動(dòng)進(jìn)一步發(fā)展，使它沿著剪切變形帶順坡滑移、滾動(dòng)與坐塌，從而達(dá)到穩(wěn)定坡腳的斜坡破壞過程，稱為滑塌。（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。而使巖體全面崩塌的情況。（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。4.分析影響邊坡失穩(wěn)的主要因素。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

26、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。5.土體與巖體的區(qū)別何在？答：土體與巖體的結(jié)構(gòu)不同，從而它們的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)以至力學(xué)特性差異顯著。6.為何許多滑坡在雨季？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。7.哪些因素對(duì)節(jié)理的抗剪強(qiáng)度有影響？答：可由下列公式給出：其中s：結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，:作用在滑動(dòng)面上的正應(yīng)力，c：節(jié)理面上的有效內(nèi)聚力，：滑動(dòng)面上有效內(nèi)摩擦角，u：滑動(dòng)面空隙水壓。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)。8

27、.邊坡坍塌為何有不同模式？它們能預(yù)測(cè)嗎？答：邊坡坍塌的模式不同主要因?yàn)椴煌吰缕滟x存環(huán)境、受力情況、邊坡巖體結(jié)構(gòu)和邊坡巖體力學(xué)性質(zhì)不同，其破壞模式可以根據(jù)節(jié)理裂隙或巖土性質(zhì)及外力作用條件進(jìn)行粗略預(yù)測(cè)。9.監(jiān)測(cè)邊坡有何意義？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。10.預(yù)報(bào)滑坡有無可能？如何才能作出預(yù)報(bào)？答：可能。監(jiān)測(cè)邊坡的變化情況并分析相關(guān)資料。監(jiān)測(cè)方法有：(1)地面位移觀測(cè)法建網(wǎng)觀測(cè)（由設(shè)置在滑坡體內(nèi)及其周圍穩(wěn)定區(qū)地表的各個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)（樁），以及設(shè)置在滑坡體外穩(wěn)定區(qū)地面的置鏡樁等的觀測(cè)系統(tǒng)）(2)地表裂縫簡(jiǎn)易觀測(cè)法。(3)建筑物裂縫簡(jiǎn)易觀測(cè)法(4)

28、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。11.有哪些可供選擇的方案可以用來處理病坡？應(yīng)如何篩選這些方案并作出最終方案抉擇？答：整治原則：（1）預(yù)防為主，治理為輔。（2）在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件允許的條件下，避開滑坡地

29、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，治早治小；（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。整治措施：（1）消除或減小地表水或地下水的作用；（2）恢復(fù)山體平衡條件；（3）改善滑動(dòng)帶或滑動(dòng)體土壤性質(zhì)。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、急流槽來攔截和排引地表水。擋抗滑支擋，在滑坡舌部或中前部修筑各種抗滑擋墻，在滑坡體其他不同部位修筑各種多級(jí)擋墻，減減重反壓，把滑坡體上部主滑和牽引地段的土石方挖去，填在滑坡

30、下部的抗滑地段，反壓阻滑。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。如采用陪燒法、電滲排水法、水泥灌漿法、鉆孔爆破法等。植植樹造林，防止滑體、岸坡沖刷，穩(wěn)定滑坡。第八章 巖石地基工程1.巖石地基與土質(zhì)地基相比有哪些特點(diǎn)？主要表現(xiàn)在那些方面？答：較土質(zhì)地基巖石地基一般具有較高的抗壓、抗剪強(qiáng)度及更大的變形模量，主要表現(xiàn)在高承載力和低壓縮性兩方面。2.某建筑場(chǎng)地巖石出露，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=3.24、2.52、2.16MPa（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=3.6、4.7、5.8、6.2、4.5

31、和8.1MPa(取=0.20)?；A(chǔ)寬度b=4.0m、埋深d=1.0m，試求該巖基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值fk和設(shè)計(jì)值f。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rk: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=fk×=3.某砌體結(jié)構(gòu)工程，墻下采用直徑為300mm的鉆孔灌注樁，樁身通長配筋622，箍筋6100，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8.9MPa，試確定樁體嵌巖深度，并驗(yàn)算樁身樁身是否滿

32、足其承載要求。答：4.巖土組合地基有哪幾種類型？哪一類地基的變形最不利，為什么？答：5.復(fù)雜地質(zhì)條件巖石地基工程處理措施有哪些？各種工程處理方式有哪些技術(shù)要點(diǎn)？答：6.鐵路路基中路肩的作用是什么？答：7.石質(zhì)路塹邊坡的決定條件是什么？請(qǐng)列舉之。答：8.控制壩體巖基破壞的因素是什么？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：9.如8-14（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，內(nèi)摩擦系數(shù)f1=0.4，f2=0.6，凝聚力分別為C1=C2=0，作用在滑移面AB和BC上的抗壓力分別為：U1=80

33、kN，U2=20kN。若已知滑面AB和BC得傾角為=10°，=30°，試用“等K法”計(jì)算壩基的抗滑安全系數(shù)。課本8-14（a）：答：（1）不按塊體極限計(jì)算對(duì)于塊體1：抗滑力=（500×cos10°80250sin10°）×0.4+0×50+P=369+P kN）滑動(dòng)力=Hcos+V1sin=250cos10°+500sin10°=333（kN）對(duì)于滑塊2：抗滑力=（150×cos30°20+Psin40°）×0.6+0×23=660.4P滑動(dòng)力=Pcos(

34、+)V2sin=0.8P75K1=K2=K：聯(lián)立K=(369+P)/333 K=(66-0.4P)/（0.8P75）得K=（2）按照塊體極限狀態(tài)計(jì)算對(duì)塊體1：抗滑力=（500×cos10°80250sin10°）×0.4/K+0×50/K+P=369/K+P滑動(dòng)力=Hcos+V1sin=250cos10°+500sin10°=333（kN）則369/K+P=333 (1式)對(duì)塊體2：抗滑力=（150×cos30°20+Psin40°）×0.6/K+0×23/K=(660.4P

35、)/K滑動(dòng)力=Pcos(+)V2sin=0.8P75則(66-0.4P)/K=0.8P-75 (式2)式1和式2聯(lián)立解得K=簡(jiǎn)答題補(bǔ)充1簡(jiǎn)述水壓致裂法測(cè)量地應(yīng)力的基本原理及測(cè)量步驟并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)作出評(píng)價(jià)。答：基本原理為：彈性力學(xué)原理知當(dāng)一無限體中的鉆孔受到無窮遠(yuǎn)處二維應(yīng)力場(chǎng)（1，2）的作用，離開鉆孔端部一定距離部位處于平面應(yīng)力狀態(tài)：=1+22+1-22cos2 r=0其中，r分別為鉆孔周邊的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力；為周邊一點(diǎn)與1軸的夾角，當(dāng)=0時(shí)，取最小值，此時(shí)=321。采用水壓致裂裝置將鉆孔中某段隔離起來，并向隔離段注射高壓水，當(dāng)水壓超過321和巖石的抗拉強(qiáng)度T之后，巖石在=0處發(fā)生開裂，開裂時(shí)水

36、壓為Pi=321+T，繼續(xù)增加水壓至裂隙深度達(dá)3倍鉆孔直徑，保持壓力穩(wěn)定，測(cè)得此穩(wěn)定壓力Ps=2，利用上述公式，在測(cè)算出巖石抗拉強(qiáng)度T后，就能計(jì)算出原巖應(yīng)力1和2。巖石存在裂隙水壓P0時(shí)Pi=321+TP0 ；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= 321P0，結(jié)合Ps=2就能避開再次測(cè)算T而直接計(jì)算出1，2，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康摹Ｔ囼?yàn)步驟為：（1）打鉆孔到準(zhǔn)備測(cè)量應(yīng)力的部位，并將鉆孔中待加壓段用隔離器隔離取來；（2）向隔離段鉆孔內(nèi)注入高壓水，不斷加大水壓，至孔壁出現(xiàn)裂隙，記錄初始開裂水壓Pi；（3）繼續(xù)施加水壓，至裂隙深度達(dá)到3倍鉆孔直徑，關(guān)閉高壓水系

37、統(tǒng)，保持水壓很定，并記錄次關(guān)閉水壓Ps，然后卸壓使裂隙閉合；（4）重新向密閉段注射高壓水，是裂隙重新打開，并記錄裂隙重開時(shí)的壓力Pr和隨后的關(guān)閉水壓Ps；（5）重復(fù)上述步驟2-3次，以提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；卸壓，退出裝置，完成實(shí)驗(yàn)。優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)價(jià)：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)。如果孔壁本身存在天然節(jié)理裂隙，那么初始裂隙可能發(fā)生在這些部位，而并非切向最小應(yīng)力處，因而水壓致裂法較為實(shí)用于完整的脆性巖石中。水壓致裂法的突出優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量深部應(yīng)力，另外水壓致裂法在工程應(yīng)用中相比其它測(cè)量方法經(jīng)濟(jì)成本低，測(cè)量精度相對(duì)可靠。

38、2巖體地質(zhì)力學(xué)分類（CSIR分類）指標(biāo)值（RMR）的組成指標(biāo)及其意義是什么？答：CISR分類指標(biāo)值RMR由巖塊強(qiáng)度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l件及地下水5個(gè)指標(biāo)組成。巖塊強(qiáng)度以單軸抗壓強(qiáng)度或點(diǎn)荷載強(qiáng)度指標(biāo)表示；RQD值是指10cm及以上長度巖芯累計(jì)長度與鉆孔長度比值（百分比）；節(jié)理間距指巖體中兩條節(jié)理見的平均距離；節(jié)理?xiàng)l件包括節(jié)理面粗糙度、節(jié)理面的連續(xù)性、節(jié)理寬度和節(jié)理面巖石的堅(jiān)硬程度。3簡(jiǎn)述巖石地下工程穩(wěn)定性的基本原則。答：（1）合理利用和充分發(fā)揮巖體強(qiáng)度：將工程設(shè)置在巖性好的巖層中；避免巖石強(qiáng)度的損壞（爆破影響及水軟化）；充分發(fā)揮巖體的承載能力（通過支護(hù)與圍巖共同作用原理，適當(dāng)減少支護(hù)剛度

39、，允許圍巖適當(dāng)變形，以充分利用圍巖自支撐能力）加固圍巖（錨固、注漿）；（2）改善圍巖的應(yīng)力條件：選擇合理的隧（巷）道斷面形狀和尺寸；選擇合理的位置和方向（最佳軸比）；采取適當(dāng)?shù)摹靶秹骸笔侄危ㄣ@孔、爆破、卸壓硐室）；（3）合理支護(hù)：充分考慮支護(hù)的受力情況、支護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益、支護(hù)的安全效益，選擇合理的支護(hù)形式、支護(hù)剛度、支護(hù)時(shí)間等。（4）強(qiáng)調(diào)監(jiān)測(cè)和信息反饋。4簡(jiǎn)述巖體邊坡變形和破壞的主要形式。答：邊坡變形的主要形式主要表現(xiàn)為松動(dòng)和蠕動(dòng)。松動(dòng)：邊坡形成初期，在坡面上形成一系列與坡面近于平行的陡傾斜張開裂隙，被這種裂隙切割的巖體便向臨方向松開、移動(dòng)，這種過程和現(xiàn)象稱為松動(dòng)。蠕動(dòng)：邊坡巖體在自重應(yīng)力為主的

40、坡體長期作用下，向臨空方向緩慢而持續(xù)的變形，稱為邊坡蠕動(dòng)。包括表層蠕動(dòng)和深層蠕動(dòng)兩種。邊坡破壞的主要形式有崩塌和滑坡，其次還有滑塌、巖塊流動(dòng)、巖層曲折等破壞形式。崩塌：是指塊狀巖體與巖坡分離向前翻滾而下的現(xiàn)象，小至巖塊墜落，大至山崩；滑坡：巖體在重力作用下，沿破內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動(dòng)的現(xiàn)象，分，滑坡方式包括：（1）平面剪切滑動(dòng)：簡(jiǎn)單平面剪切滑動(dòng)、階梯式滑坡、三維楔體滑坡和多滑塊滑動(dòng)幾種模式；（2）旋轉(zhuǎn)剪切滑動(dòng)：巖體沿弧形滑面滑移。5簡(jiǎn)述莫爾強(qiáng)度理論，并評(píng)價(jià)其優(yōu)缺點(diǎn)。答：莫爾強(qiáng)度理論認(rèn)為材料的破壞主要是剪切破壞，破壞面的剪應(yīng)力大于材料破壞面所能承受的最大剪應(yīng)力（抗剪強(qiáng)度）時(shí)即發(fā)生破壞，材料在各

41、種應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，即莫爾應(yīng)力圓，具有一條公共包絡(luò)線，這條包絡(luò)線與每個(gè)極限應(yīng)力圓相切，能夠反映材料內(nèi)部各點(diǎn)受外荷載作用時(shí)破壞的性質(zhì)，這條包絡(luò)線就叫做莫爾強(qiáng)度包絡(luò)線，在實(shí)際受力條件下，通過繪制實(shí)際狀況的應(yīng)力圓，判斷它與材料莫爾包絡(luò)線之間的關(guān)系就可以判斷材料是否發(fā)生破壞及破壞面的位置。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，沒有考慮結(jié)構(gòu)面情況，不適合解釋拉伸及流變現(xiàn)象。6試簡(jiǎn)述巷道新奧法支護(hù)的特點(diǎn)和施工過程。答：新奧法（新奧地利隧道施

42、工方法的簡(jiǎn)稱）是將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的一種施工方法。其特點(diǎn)有：（1）及時(shí)性：采用噴錨支護(hù)為主要手段，可以最大限度的跟緊開挖工作面，利用開挖工作面的時(shí)空效應(yīng)，及時(shí)限制支護(hù)前圍巖的變形和變形發(fā)展，阻止圍巖進(jìn)入松動(dòng)狀態(tài)，必要的情況可進(jìn)行超前支護(hù)。（2）封閉性：巷道開挖后，當(dāng)噴射混凝土以較高速度射向巖面，能很好的充填圍巖原生和次生結(jié)構(gòu)面，大大的提高圍巖的強(qiáng)度，同時(shí)，隔絕了水和空氣同巖層的接觸，使裂隙充填物不至軟化、解體而使裂隙張裂，因而能及時(shí)有效地的防治因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞和剝落，保持原有巖體強(qiáng)度。（3）粘結(jié)性：錨噴支護(hù)同圍巖能全面粘結(jié)，這種粘結(jié)可以產(chǎn)生三種作用，連鎖作

43、用（也稱懸吊作用能防治危巖脫落、冒頂、偏幫）、復(fù)合作用（也稱組合作用能充分發(fā)揮圍巖與支護(hù)的共同作用，發(fā)揮圍巖自支撐能力）的和增加作用（也稱擠壓加固作用，通過支護(hù)的柔性發(fā)揮圍巖自支撐能力）。（4）柔性：錨噴支護(hù)屬薄性支護(hù)，能夠與圍巖緊粘在一起共同作用，與圍巖共同產(chǎn)生形變，在一定的非彈性變形區(qū)能有效地控制塑性區(qū)的發(fā)展，使巖體自支撐能力得到充分發(fā)揮，同時(shí)，錨噴支護(hù)在受壓變形過程中，對(duì)巖體產(chǎn)生更大的支護(hù)反力，抑制圍巖的過大變形，充分發(fā)揮支護(hù)作用。施工過過程：開挖一次支護(hù)二次支護(hù)。（1）開挖：穿孔、裝藥、爆破、出碴等，盡量一次全斷面開挖，開挖之后及時(shí)噴射混凝土，開挖施工與一次支護(hù)交叉作業(yè)。（2）一次支護(hù)

44、：包括一次噴漿、打錨桿、聯(lián)網(wǎng)、立鋼架拱、二次噴漿（3）二次支護(hù)：一次支護(hù)后，在圍巖趨于穩(wěn)定時(shí)，進(jìn)行永久支護(hù)，補(bǔ)噴混凝土或澆注混凝土內(nèi)拱。7試簡(jiǎn)述巖石蠕變及巖石在不同應(yīng)力條件下的蠕變特征。答：蠕變是當(dāng)應(yīng)力不變時(shí)，變形隨時(shí)間增加而增長的現(xiàn)象，蠕變分為四個(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，稱加速蠕變階段。巖石在不同的應(yīng)力作用下，蠕變特征不相同：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。當(dāng)作用在巖石上的應(yīng)力

45、超過某一值時(shí)，巖石的變形速率隨著時(shí)間的增加而增加，最后導(dǎo)致巖石的破壞，這種蠕變稱為不穩(wěn)定蠕變。8簡(jiǎn)述錨噴支護(hù)的力學(xué)作用原理。答：（1）開挖后，在坑道周邊形成松動(dòng)圈和塑性變形區(qū)。噴射混凝土支護(hù)，一方面水泥砂漿的膠結(jié)作用提高了松動(dòng)圈的整體穩(wěn)定性，另一方面，噴射混凝土層的柔性允許圍巖發(fā)生較大的位移而不發(fā)生松脫，能充分發(fā)揮圍巖的自支撐能力；（2）錨桿的擠壓加固與圍巖的變形相互作用（懸吊作用、組合作用、擠壓加固作用），進(jìn)一步加固圍巖，提高其整體承載能力。錨噴聯(lián)合支護(hù)是軟弱破碎巖體的一種最有效地支護(hù)形式，具有主動(dòng)加固圍巖、充分發(fā)揮圍巖的自支撐能力、良好的抗震性能等優(yōu)點(diǎn)。9簡(jiǎn)述巖石單軸壓縮條件下的變形特征。

46、答：巖石在單軸壓縮條件下變形可分為四個(gè)階段：（1）空隙裂隙壓密階段（0A段）：試件中原有張開結(jié)構(gòu)面或微裂隙逐漸閉合，巖石被壓密，試件橫向膨脹較小，體積隨載荷增大而減小。（2）彈性變形至微彈性裂隙穩(wěn)定發(fā)展階段（AC段）：巖石發(fā)生彈性形變，隨著載荷加大巖石發(fā)生軸向壓縮，橫向膨脹，總體積縮小。（3）非穩(wěn)定破裂發(fā)展階段（CD段）：微破裂發(fā)生質(zhì)的變化，破裂不斷發(fā)展直至試件完全破壞，體積由壓縮轉(zhuǎn)為擴(kuò)容，軸向應(yīng)變和體積應(yīng)變速率迅速增大。（4）破裂后階段（D點(diǎn)以后）：巖塊承載力達(dá)到峰值強(qiáng)度后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，試件保持整體狀，隨著繼續(xù)施壓，裂隙快速發(fā)展，出現(xiàn)宏觀斷裂面，此后表現(xiàn)為宏觀斷裂面的塊體滑移。10簡(jiǎn)述

47、邊坡整治的措施。答：（1）避：使構(gòu)筑物盡量避開滑坡體；（2）排：排水導(dǎo)流，采用各種形式的截水溝、排水溝、急流槽，來攔截和排引地表水；用截水滲溝、盲溝、縱向和橫向滲溝、支撐滲水溝、泄水隧洞、立井、滲井、砂井、平孔排水，防止水浸入滑坡范圍或疏干滑坡范圍內(nèi)的已有水；（3）檔：設(shè)置抗滑支檔，在滑坡舌部或中前部修筑各種形式的抗滑擋墻，在滑坡體其它部位設(shè)置各種多級(jí)擋墻，如抗滑擋土墻、抗滑干砌片石垛、沉井式抗滑擋墻、疊框式抗滑擋墻、錨桿擋墻、抗滑樁、支垛、鋼筋混凝土樁和支撐抗滑明硐；（4）減：減重反壓，挖去滑體上部主滑和牽引地段，（或用石質(zhì)材料）填在滑坡體坡腳，反壓阻滑；（5）固：利用物理化學(xué)加固滑體，改善

48、滑坡的土石性質(zhì)，提高它的強(qiáng)度，達(dá)到穩(wěn)定滑坡的目的。例如焙燒法、電滲排水法、水泥灌漿法。（6）植：植樹造林，綠化邊坡。11軸對(duì)稱隧道圍巖處于理想彈塑性狀態(tài)，其塑性區(qū)半徑與哪些因素有關(guān)？圍巖應(yīng)力分布規(guī)律如何？答：軸對(duì)稱圍巖條件下理想彈塑性隧道圍巖，其塑性區(qū)半徑可由下列公式給出：Rp=R0p0+ccot1-sinpi+ccot1-sin2sin因此，塑性區(qū)半徑與隧洞斷面半徑R0，圍巖應(yīng)力p0、巖石的內(nèi)摩擦角和巖石的粘結(jié)力c，支護(hù)反力pi有關(guān)。圍巖應(yīng)力的分布規(guī)律：（1）巷道周邊附近應(yīng)力集中系數(shù)最大，遠(yuǎn)離周邊應(yīng)力集中程度逐漸減小，在距3-5倍巷道半徑處，圍巖應(yīng)力趨于與原巖應(yīng)力相等；（2）巷道圍巖應(yīng)力受測(cè)

49、壓系數(shù)、巷道斷面軸比影響，一般來說巷道長軸平行于原巖最大應(yīng)力方向時(shí)能獲得較好的圍巖應(yīng)力分布；當(dāng)巷道長軸與短軸之比等于長軸方向最大主應(yīng)力與短軸方向原巖應(yīng)力時(shí)，巷道周圍應(yīng)力分布最為理想，此時(shí)，巷道頂?shù)装逯悬c(diǎn)及巷道兩幫中點(diǎn)切應(yīng)力處處相等，不出現(xiàn)拉應(yīng)力。12巖石邊坡穩(wěn)定性分析的極限平衡分析法有哪三個(gè)前提？它的分析計(jì)算步驟是什么？答：三個(gè)前提是：（1）滑動(dòng)面上實(shí)際巖土提供的抗剪強(qiáng)度S與作用在滑面上的垂直應(yīng)力滿足關(guān)系式：s=c+tan 或 s=c'+-utan' 式中c、c為滑動(dòng)面的粘結(jié)力或有效粘結(jié)力；、為滑動(dòng)面的內(nèi)摩擦角或有效內(nèi)摩擦角；為滑動(dòng)面上的有效應(yīng)力；u為滑動(dòng)面空隙水壓。（2）穩(wěn)定

50、性系數(shù)F的定義為沿最危險(xiǎn)破壞面作用的最大抗滑力（或力矩）與下滑力（或力矩）的比值。即F=抗滑力/下滑力（3）二維（平面）極限分析的基本單元是單位寬度的分塊滑體。計(jì)算步驟為：（1）在斷面上繪制滑面形狀；（根據(jù)坡體外形、坍塌情況、中段滑面深度）（2）推定滑坡后裂隙及塌陷帶深度，計(jì)算或確定其產(chǎn)生的影響；（3）對(duì)滑塊進(jìn)行分塊；（小條塊、多數(shù)目）（4）計(jì)算滑動(dòng)面上的空隙水壓；（通過地下水監(jiān)測(cè)）（5）采用合適的計(jì)算方法，計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)。（采用兩種或以上計(jì)算方法）13簡(jiǎn)述平面破壞計(jì)算法的假設(shè)條件、主要特點(diǎn)及適用條件。答：假設(shè)條件：（1）滑動(dòng)面是平面或近似平面；（2）滑動(dòng)面及張裂隙的走向平行于坡面；（3）張裂

51、隙是直立的，其中充有高度ZW的水柱；（4）水沿張裂隙的底部進(jìn)入滑動(dòng)面并沿滑動(dòng)面滲透；（5）滑體沿滑動(dòng)面做剛體下滑。主要特點(diǎn)及適用條件：力學(xué)模型和計(jì)算公式簡(jiǎn)單，主要適用于均質(zhì)砂性土、順層巖質(zhì)邊坡以及沿基巖產(chǎn)生的平面破壞的穩(wěn)定性分析，但要求滑體做整體剛體運(yùn)動(dòng)，對(duì)于滑體內(nèi)產(chǎn)生剪切破壞的邊坡穩(wěn)定性分析誤差較大。14簡(jiǎn)述簡(jiǎn)化Bishop法的假設(shè)條件、主要特點(diǎn)及適用條件。答：假設(shè)條件：（1）滑動(dòng)面為圓弧形或近圓弧形；（2）假定條塊側(cè)面間的垂直剪應(yīng)力合力為零。主要特點(diǎn)及適用條件：Bishop法穩(wěn)定性系數(shù)的計(jì)算考慮了條塊間作用力，是對(duì)Fellenius的改進(jìn)，計(jì)算較準(zhǔn)確，但要采用迭代法。分割條塊時(shí)要求采用垂直

52、條分。適用于均質(zhì)粘性及碎石堆土等斜坡形成的圓弧形或近圓弧形滑動(dòng)滑坡。15簡(jiǎn)述Janbu法的假設(shè)條件、主要特點(diǎn)及適用條件。答：假設(shè)條件：（1）垂直條塊側(cè)面上的作用力位于滑面之上1/3條塊高度；（2）作用于條塊上的重力、反力通過條塊底面的中點(diǎn)。主要特點(diǎn)及適用條件：計(jì)算準(zhǔn)確但是計(jì)算復(fù)雜，適用于復(fù)合破壞面的邊坡，既可以用于圓弧形滑動(dòng)也可以用于非圓弧形滑動(dòng)，要求垂直條分。16簡(jiǎn)述Sarma法的基本原理、主要特點(diǎn)及適用條件。答：基本原理：邊坡破壞除非是沿著一個(gè)理想的平面或弧面滑動(dòng)，才可能作為一個(gè)完整的剛體運(yùn)動(dòng)，否則，滑體必須先破裂成多個(gè)可相對(duì)滑動(dòng)的塊體，才可能發(fā)生滑動(dòng)。也即滑體內(nèi)部必須產(chǎn)生剪切破壞才可能發(fā)

53、生滑動(dòng)。主要特點(diǎn)及適用條件：用極限加速度KC來描述邊坡的穩(wěn)定程度，可以用于評(píng)價(jià)各種破壞模式下邊坡穩(wěn)定性，而且條塊分條是任意性的，從而可以對(duì)各種特殊邊坡的破壞模式進(jìn)行穩(wěn)定性分析，但是計(jì)算比較復(fù)雜。17簡(jiǎn)述滑坡的工程分類、滑坡監(jiān)測(cè)的目的和主要方法。答：滑坡工程分類為：巖塊流動(dòng)滑坡、平面剪切破壞滑坡和旋轉(zhuǎn)剪切滑坡三類?；卤O(jiān)測(cè)的目的：（1）研究不同地質(zhì)條件下不同類型的滑坡產(chǎn)生過程、發(fā)育階段和動(dòng)態(tài)規(guī)律；（2）研究滑坡的主要影響因素；（3）研究抗滑構(gòu)筑物的受力狀態(tài)；（4）在整治過程中，監(jiān)視滑坡發(fā)展變化情況、預(yù)測(cè)發(fā)展動(dòng)向，作出危險(xiǎn)預(yù)報(bào)；（5）整治完工后，檢驗(yàn)工程的整治效果。主要方法有：（1）地面位移建網(wǎng)觀測(cè)；（2）地表裂隙簡(jiǎn)易觀察；（3）建筑物裂縫簡(jiǎn)易觀察；（4）地面傾斜變化觀測(cè)；（5）滑坡深部位移觀測(cè)；（6）滑動(dòng)面位置測(cè)定；（7）滑坡滑動(dòng)力推測(cè)。18影響巖石試件強(qiáng)度指標(biāo)的主要因素有哪些。它們是怎么影響的？答：（1）試件尺寸，一般情況隨試件尺寸增大，試驗(yàn)所獲得的巖石強(qiáng)度值減低；（2）試件形狀，不同試件形狀，正方體、長方體、圓柱體試件試驗(yàn)所獲得的強(qiáng)度指標(biāo)值是不同的；（3）試件三維尺寸比例，比如單軸拉、壓試驗(yàn)中，試件寬高比大的試件所測(cè)得的強(qiáng)度指標(biāo)比寬高比小的試件所測(cè)得的強(qiáng)度值要高；（4）加載速率，例如，單軸抗