巖土力學(xué)試題及問題詳解

1、習(xí)題一、填空題1巖石與巖體的關(guān)系是（B ）。（A ）巖石就是巖體（B）巖體是由巖石和結(jié)構(gòu)面組成的（C）巖體代表的范圍大于巖石（D）巖石是巖體的主要組成部分2.大部分巖體屬于（D ）。（A ）均質(zhì)連續(xù)材料（B）非均質(zhì)材料（C）非連續(xù)材料（D）非均質(zhì)、非連接、各向異性材料3巖石的彈性模量一般指（D ）。（A）彈性變形曲線的斜率（B）割線模量（C）切線模量（D ）割線模量、切線模量及平均模量中的任一種4巖石的割線模量和切線模量計(jì)算時(shí)的應(yīng)力水平為（B ）。（A）匚B 三、（C）-（ D）5. 由于巖石的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于它的抗拉強(qiáng)度，所以巖石屬于（D ）。（A ）脆性材料（B）延性材料（C）堅(jiān)硬材料（D

2、）脆性材料，但圍壓較大時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)延性特征6. 剪脹（或擴(kuò)容）表示（ D ）。（A ）巖石體積不斷減少的現(xiàn)象（B）裂隙逐漸閉合的一種現(xiàn)象（C）裂隙逐漸漲開的一種現(xiàn)象（D）巖石的體積隨壓應(yīng)力的增大逐漸增大的現(xiàn)象7. 剪脹（或擴(kuò)容）發(fā)生的原因是由于（ D ）。（A ）巖石內(nèi)部裂隙閉合引起的（B）壓應(yīng)力過大引起的（C）巖石的強(qiáng)度大小引起的（D ）巖石內(nèi)部裂隙逐漸張開的貫通引起的8. 巖體的強(qiáng)度小于巖石的強(qiáng)度主要是由于（A ）。（A ）巖體中含有大量的不連續(xù)面（B）巖體中含有水（C）巖體為非均質(zhì)材料（D）巖石的彈性模量比巖體的大9. 巖體的尺寸效應(yīng)是指（C ）。（A ）巖體的力學(xué)參數(shù)與試件的尺寸沒有什么

3、關(guān)系（B ）巖體的力學(xué)參數(shù)隨試件的增大而增大的現(xiàn)象（C）巖體的力學(xué)參數(shù)隨試件的增大而減少的現(xiàn)象(D )巖體的強(qiáng)度比巖石的小10. 影響巖體質(zhì)量的主要因素為( C )。(A )巖石類型、埋深(B)巖石類型、含水量、溫度(C)巖體的完整性和巖石的強(qiáng)度(D)巖體的完整性、巖石強(qiáng)度、裂隙密度、埋深11. 我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中巖石的堅(jiān)硬程序確定是按照(A )。(A )巖石的飽和單軸抗壓強(qiáng)度|( B )巖石的抗拉強(qiáng)度(C)巖石的變形模量(D)巖石的粘結(jié)力12. 下列形態(tài)的結(jié)構(gòu)體中，哪一種具有較好的穩(wěn)定性？(D )(A)錐形(B)菱形(C)楔形(D)方形13. 在我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，軟巖表示巖石的飽和

4、單軸抗壓強(qiáng)度為(C )。(A) 1530MPa( B) <5MPa (C) 515MPa( D) <2MPa14. 我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中巖體完整性確定是依據(jù)( D )。(A) RQD ( B)節(jié)理間距(C)節(jié)理密度(D)巖體完整性指數(shù)或巖體體積節(jié)理數(shù)15. 在我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，較完整巖體表示巖體的完整性指數(shù)為(D )。(A ) 0.550.35( B) 0.350.15( C) >0.55( D) 0.750.5516. 在我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)是由哪兩個(gè)指標(biāo)確定的？ (B )。(A) RQD和節(jié)理密度(B)巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度和巖體的完整性指數(shù)(C

5、)地下水和 RQD ( D)節(jié)理密度和地下水17. 我國(guó)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中是根據(jù)哪些因素對(duì)巖石基本質(zhì)量進(jìn)行修正的？(D )。地應(yīng)力大??；地下水；結(jié)構(gòu)面方位；結(jié)構(gòu)面粗糙度。（A ，（B），（C）（D ，18. 初始地應(yīng)力主要包括（C ）。（A ）自重應(yīng)力（B ）構(gòu)造應(yīng)力（C）自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力（D ）殘余應(yīng)力19. 初始地應(yīng)力是指（A ）。（A）未受開挖影響的原始地應(yīng)力（B）未支護(hù)時(shí)的圍巖應(yīng)力（C）開挖后巖體中的應(yīng)力（D）支護(hù)完成后圍巖中的應(yīng)力20.構(gòu)造應(yīng)力的作用方向?yàn)椋˙）。（A ）鉛垂方向（B）近水平方向（C）斷層的走向方向（D ）傾斜方向21. 下列關(guān)于巖石初始應(yīng)力的描述中，哪個(gè)是正確的？

6、 （B ）。（A）垂直應(yīng)力一定大于水平應(yīng)力（B）構(gòu)造應(yīng)力以水平應(yīng)力為主（C）自重應(yīng)力以壓應(yīng)力為主（D）自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力分布范圍基本一致22. 如果不時(shí)行測(cè)量而想估計(jì)巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)，則一般假設(shè)側(cè)壓力系數(shù)為下列哪一個(gè)值 比較好？（B ）（A ） 0.5（ B） 1.0（ C） <1（D） >123、某巖性邊坡破壞形式，已知滑面AB上的C=20kPa 廠' 巖體的密度_J ，當(dāng)滑面上楔體滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)體后部張裂縫CE的深度為（A ）。（A） 2.77m（ B） 3.42m（ C） 2.56m（ D） 3.13m24、一巖質(zhì)邊坡坡角- = -：，重度巖層為順坡，傾角與坡角相同，

7、厚 度t=0.63m ，彈性模量E=350MPa，內(nèi)摩擦角''，則根據(jù)歐拉定理計(jì)算此巖坡的極 限高度為（B ）（A） 42m（ B） 53m（ C） 77m（ D） 93m25、一巖質(zhì)邊坡坡角三丁，重度巖層為順坡，傾角與坡角相同，厚 度t=0.63m ，彈性模量E=350MPa，內(nèi)摩擦角丁一 、，則根據(jù)歐拉定理計(jì)算此巖坡的極 限高度為（B ）（A）42m（ B）53m（ C）77m（ D）93m26. 下列關(guān)于均勻巖質(zhì)邊坡應(yīng)力分布的描述中，哪一個(gè)是錯(cuò)誤的（C ）。（A）斜坡在形成中發(fā)生了應(yīng)力重分布現(xiàn)象（B）斜坡在形成中發(fā)生了應(yīng)力集中現(xiàn)象（C）斜坡形成中，最小主應(yīng)力跡線偏轉(zhuǎn)，表現(xiàn)

8、為平行于臨空面（D）斜坡形成中，臨空面附近巖體近乎處于單向應(yīng)力狀態(tài)27. 巖基穩(wěn)定性分析一般采用下面哪一種理論？（A ）（A ）彈性理論（B）塑性理論（C）彈塑性理論（D）彈塑粘性理論28. 對(duì)于脆性巖基，若已知巖石單軸抗壓強(qiáng)度為Rc則巖基的極限承載力 qf為（A ）。（A ） 3Rc （ B） 9Rc （ C） 12Rc （ D） 24Rc29. 巖基表層存在斷層破碎帶時(shí)，采用下列何種加固措施比較好？ （D ）（A ）灌漿加固（B）錨桿加固（C）水泥砂漿覆蓋（D ）開挖回填30. 若基礎(chǔ)為方形柔性基礎(chǔ)，在荷載作用下，財(cái)基彈性變形量在基礎(chǔ)中心處的值約為邊角處的（D ）。（A ） 0.5 倍 （

9、B）相同（C） 1.5 倍 （D） 2.0 倍二、計(jì)算題1. 某巖石試件，測(cè)得容重，比重= 2.69，含水量-,試求該巖樣的孔隙比，孔隙度n,飽和度 二和干容重丄。=A_i=Wl_i=m解：孔隙比：1.9亠0 R3w = X1QQ% : X1OO% = 45.3%孔隙度:0.S31 +孔1 + 0.33飽和度:A 2 69干容重:也可利用三相圖進(jìn)行計(jì)算,若從以知條件上述指標(biāo)，推算出三相重量及體積，按各物理指標(biāo)的定義，即可將各指標(biāo)求得:設(shè)則按容重定義：按含水量定義：耳'"入手，則可先假設(shè) V=1 ,然后按三相圖：兀+：二即 .r 丁丁 119十叭= 1.47g故氏二琢-見=1.

10、9-1 7 = 0 43gW 1 47,V =-一 = 0,547c5按比重定義：'-水的容重：- -W5V = = 0.4W因而，叫二礦-(兀 = 1-547 + 0.43)二 0 02SVr 二兀 H-P； = 0.43+0.023 = 0.45cm3至此，所有的各物理量均以求得，即可由定義得：片=0.83尸廠 0.5<47K = -x 1(00% =-52x100% = 45.3% 產(chǎn)1£ =-= = l.47g/cw3r V 12. 有一組共三塊試件，每塊邊長(zhǎng)位。七汗:，高度位12cm。試驗(yàn)測(cè)得試件的破壞受壓荷載分別為二 mSj； m。試求該巖石試件的抗壓強(qiáng)度。

11、解：(i)首先計(jì)算高試件的抗壓強(qiáng)度：3 = =理四=240焙陽(yáng)245x5=- = 24X 雇倫刪A 5x5電 6500 ”鮎.空Z(yǔ) 5x5貝U：-（2）再計(jì)算巖石試樣的單向抗壓強(qiáng)度=丄(略 +S二 +S；J = -(240+348 + 260) = 24噸 心/97.恥=7+(2： 4) = 7 + 2x5/12 =羽弘"呦3.大理巖的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，二 19靈t應(yīng)-220畑。當(dāng)' " L： ' "時(shí)，解:1 ' ；：j。求側(cè)壓力（1）計(jì)算內(nèi)摩擦角'=3壯前該巖石作三軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)弔二磯畑心切時(shí)，其三軸抗壓強(qiáng)度等于多少？(1)(

12、2) 聯(lián)立求解：(2 )計(jì)算系數(shù)K丄丁 1+血妙 1 +sin 35°“A =:= = 3. /1 - sin 1 - sin（3）計(jì)算三軸抗壓強(qiáng)度：'' ' ' _ ;：_，“4. 三塊 -一 -：-：；立方體試件，分別作傾角為48°，55 0，64 0的抗剪強(qiáng)度試樣，其施加的最大荷載分別為 4.5T，2.8T和2T ,試求巖石的'值，并繪出抗剪強(qiáng)度的曲線圖。解：（1 ）求每塊試件破壞面上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力鬲.=sin a = sin 43c = 130x0.743= l$4tg/ca無(wú) A 1卑抄好熬如叫詼26621沁Sp2800=

13、 sin 偽=sin 55° =112x0 819 =夕2畑飆A 25x5曾=-cos 禺=cos4Ec = 112x0.574 = 62/cgfcfxA551222 m°5x5=S0x0.39? = 72jtg/c3% = cs£r, =cos 64° =£0x0.438= 35kgA 35x5(2 )求巖石的值，根據(jù)以上各值作關(guān)系圖，如下圖所示:由公式：7 T衛(wèi)腫% = 3Akg!ciT ct+5 - 120飽134 = （7 + 120a C =134fgpTjj -f府r曲-64上gftrw?92= C + 64£gfl?將（

14、1）式代入（2 ）式，則得：92 = 134 120£總卩+別堪護(hù)4242 -咒昭少二第護(hù)二 工:0.75(1)(2)（3）將(3)式代入(1 )式，則得：-:-'-二：?5. 某均質(zhì)巖體的縱波波速是 4'2： f；5，橫波波速是2:'-：;，-，巖石容重'' 求巖體的動(dòng)彈性模量，動(dòng)泊松比和動(dòng)剪切模量。解：彈性理論證明，在無(wú)限介質(zhì)中作三維傳播時(shí)，其彈性參數(shù)間的關(guān)系式如下：v?=總5D 寸 匕=s °蘋處+城1-2“)J Qd + M)_2礦:_472，-2乂2住空動(dòng)泊松比地-2(眄-用)-2(4720265?)気 _ q(1 + M(

15、1-3仍動(dòng)彈性模量二- J："3(1 + 0 刃)(1 - 2 x 027) K 222784009.81x(1-0,27)34229558.26x1007.1316477979 6367/動(dòng)剪切模量G,按公式二，泊松比二'：'，則o冊(cè)T需汨趙叫曲6. 求在自重作用下地殼中的應(yīng)力狀態(tài)：如果花崗巖一公里深度以下的應(yīng)力是多少？解：因?yàn)榈貧ず穸缺鹊厍虬霃叫〉亩唷Ｔ诰植康貐^(qū)可以把地表看作一個(gè)半平面,在水平方向?yàn)楣?，深度也無(wú)限。現(xiàn)考慮地面下深度重量的壓力。在單位面積上，這個(gè)重量是Z處的一個(gè)微小單元體。它受到在它上邊巖、土體1，其中，2汽1是它上面物體的體積,是物理單位體積的重量

16、，因此：'二-：如果單元體四周是空的，它將向四周膨脹，當(dāng)由于單元體四周也都在自重作用下, 相互作用的影響使單元體不能向四周擴(kuò)張。即解之，則得:對(duì)于花崗巖，2二二，一公里深度以下的應(yīng)力為:2 6x100010000.251-0 25x 260 =2由此可見，深度每增加一公里，垂直壓力增加，而橫向壓力約為縱向壓力的三分之一。7. 設(shè)某花崗巖埋深一公里，其上復(fù)蓋地層的平均容重為-，花崗巖處于彈性 狀態(tài)，泊松比。該花崗巖在自重作用下的初始垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力分別為多少？解答（1 ）垂直應(yīng)力計(jì)算6 盡=26x1000 = 2000i-l（2 ）水平應(yīng)力計(jì)算巧=巧=兄巧其中：側(cè)壓力系數(shù)；的大小與巖體

17、的性質(zhì)有關(guān)，當(dāng)巖體處于彈性狀態(tài)時(shí)，采用彈性力學(xué)公 式；當(dāng)巖體比較破碎時(shí)， 采用松散介質(zhì)極限平衡理論公式；當(dāng)巖體處于潛塑狀態(tài)時(shí)，采用海 姆公式。因?yàn)楸绢}巖體處于彈性狀態(tài)，所以采用彈性力學(xué)公式，側(cè)壓力系數(shù)'為a 口 0.251克=1 -X 1- 0 253所以：V - *? 加8. 有一半徑為a=3m 的圓形隧洞，埋藏深度 H=50m,巖石容重 -，泊松比口二心，巖體彈性模量E i-%1即曲。試求"2削處的隧洞周邊應(yīng)力和位移。解：（1）計(jì)算隧洞周邊應(yīng)力1-#0.31-0.3= 0.436 -戸(1+ cos 2切 +1(1- 2cos26)? rrr = 0耳=2.7x50(1 + 2)+ 0.43 x 2.7 x 500 - 2)= 34695T/ma當(dāng)U睥二 2 7x 50(1- 2)+0.43x 2.7x 50(14-2)= 35.1577d(2 )求隧道周邊的位移當(dāng)匸L I時(shí):饑二 bz£k(l + Kk -2(1 總2曲2&1 5x10=(1- 0.32)x 2.7x50+ 02(1-0 45)x3x1= 0 07U 二卜 H 切 2(1 -小 sin 劉=0E ''9. 沙性土質(zhì)隧道，埋深 h=40m,圍巖容重，內(nèi)摩擦角"一'