2 有一长3.0m、截面积0.6m2的大理岩柱体,求在环境温度骤然下降40℃条件下,岩柱散失的热量及因温差引起的变形大小?(已知大理岩石比热c?0.85J/g?C,线膨胀系数??1.5?10?51/?C)。
3 在由中粒花岗岩构成的工程岩体中,有三组原生节理互成直角相交,各组节理的间距分别为10cm、30cm和50cm,试计算裂隙频率和结构体的大小,并判断该岩体属于哪种结构类型。
4 据现场观测,中粒花岗岩体中节理均呈微张开(宽度小于1mm),节理面有轻度风化,但保持潮湿状态,又实测点荷载指数为3.5,如按最有利的条件开凿直径15m的隧洞,试估算无支护条件下的洞壁最长稳定时间。
5 将一个岩石试件进行单轴试验,当压应力达到100MPa时即发生破坏,破坏面与大主应力平面的夹角(即破坏所在面与水平面的仰角)为65°,假定抗剪强度随正应力呈线性变化(即遵循莫尔库伦破坏准则),试计算: 1)内摩擦角。
2)在正应力等于零的那个平面上的抗剪强度。
3)在上述试验中与最大主应力平面成30°夹角的那个平面上的抗剪强度。
4)破坏面上的正应力和剪应力。
5)预计一下单轴拉伸试验中的抗拉强度。
6)岩石在垂直荷载等于零的直接剪切试验中发生破坏,试画出这时的莫尔圆。
6 将直径为5cm的岩心切成厚度为2.5cm的薄岩片,然后进行劈裂试验,当荷载达到5000N时,岩片即发生开裂破坏,试计算试件的抗拉强度。
7 岩石试件的单轴抗压强度为120MPa,泊松比??0.25。 1)岩石试件在三轴试验中破坏,破坏时的最小主应力为
90MPa,中间主应力为160MPa,试根据八面体剪应力理论的破坏准则及最大正应变理论的破坏准则推算这时的最大主应力?1;
8 设岩体内有一组节理,其倾角为??55?,节理面上的凝聚力为
cj?120kPa,内摩擦角为?j?30?,孔隙水压力pw,边墙岩体内大主应力为垂直方向?y?1000kPa,在这岩体内开挖一个洞室,必须对边墙施加140kPa的水平压力才能使边墙稳定,试推算节理面上的孔隙水压力pw。
9 在用地震波法动力测试中,已经测得纵波波速Cp?4500m/s,横波波速Cs?250m0/s,设岩体的密度??2700kg/m3,试计算E和?。
10 在圆形试验洞的洞壁上的测点1处进行应力测量(用应力解除法),应变花按等边三角形布置,见题5-1图中黑粗线,其中有一应变元件布置成与z轴平行量测?1(见题5-1图)。今测得三个方向的应变为:?1?402?10?6,?2?334?10?6,?3?298?10?6,已知岩石的弹性模量E=4×104MPa,泊松比?=0.25。
1)试求测点1处的大小主应变?max、?min以及它们的方位。 2)试求大、小主应力?max、?min。
3)试求该点处的纵向应力?z(即沿z方向的法向应力)。
4)今在与点1同一横断面上的测点2处测得切向应力
??,2=10.8MPa,试求岩体的初始应力pv和ph。
11 今在K0?1的均质石灰岩体地表下100m深度处开挖一个圆形洞室,已知岩体的物理力学性指标为:??25kN/m3,C=0.3MPa,
?=36°试问洞壁是否稳定?
12 设有一排宽度为15m、高度h=7.5m的圆角矩形洞室。它们的间距(中心到中心)为25m。这排洞室在均质、各向同性的砂岩
中的300m深度处。岩体的物理力学性指标为:?=25.6kN/m3,抗压强度Rc=100MPa,抗拉强度Rt=10MPa,泊松比?=0.5,K0?1,试求洞群的安全系数。
13 在地下50m深度处开挖一地下洞室,其断面尺寸为5m×5m。岩石性质指标为:凝聚力c=200kPa,内摩擦角??33?,容重
?=25kN/m3,侧压力系数K0?0.7。已知侧壁岩石不稳,试用太沙基公式计算洞顶垂直山岩压力及侧墙的总的侧向山岩压力。
14 某圆形隧洞直径8m,围岩裂隙很发育,且裂隙中有泥质填充。隧洞埋深为120m,围岩的力学指标为:c=400kPa,?=40°,考虑到隧洞衬砌周围的回填不够密,凝聚力和内摩擦角均有相应的降低。
1)试求塑性松动圈子的厚度(取c0=0.25c);
2)试求松动压力pa。
15 某地拟开挖大跨度的圆形隧洞,需事先确定开挖后洞壁的应力值。为此在附近相同高程的试验洞内作了岩体应力测量工作,测得天然应力为:pv?1.4MPa,ph=2MPa,试求开挖后洞壁A、B、C三点的应力。
16 在上题中,将洞室改为宽高比B/h=0.5的椭圆洞室,试计算相应点A、B的应力;其次改为B/h=2的椭圆洞室,计算相应点A、B的应力,试讨论三种情况中哪一种最有利,哪一种最不利。
17 设有一直墙拱顶地下洞室,围岩中有一组结构面,其倾角
?=46°。结构面的强度指标为cj=0,?j=40°。结构面上的孔隙水压力pw=200kPa。已知洞室侧壁垂直应力为?y=1MPa,洞顶的水平应力?x=500kPa,问侧壁和洞顶是否稳定,若不稳定,则进行支护,洞壁支护和洞顶支护上的压力各为多少?
18 在岩石中开挖一圆形洞室,其半径r0?5m,用喷混凝土层支护。混凝土抗压强度为24MPa,已知pi=0.4MPa,求喷层厚度。
19 有压隧洞的最大内水压力p=2.8MPa,隧洞(内)半径为2.3m,用厚度为0.4m的混凝土衬砌。已知混凝土的弹性模量E1=1.8×104MPa,泊松比?1?0.333。岩石的弹性模量E2=1.1×104MPa,泊松比?2=0.367。试求:
1)离中心2.5m处的衬砌内的应力;
2)离中心3.5m处的围岩附加应力。
20 设岩基上条形基础受倾斜荷载,其倾斜角??18?,基础的埋置深度为3m,基础宽度b=8m。岩基岩体的物理力学性指标是:
?=25kN/m3,c=3MPa,?=31°,试求岩基的极限承载力,并绘出其相应的滑动面。
21 某混凝土坝重90000kN(以单位宽度即1m计),建在岩基上。岩基为粉砂岩,干容重?d=25kN/m3,孔隙率n=10%。坝基内有一倾向上游的软弱结构面BC,该面与水平面成15°角。结构面的强度指标为:凝聚力cj=200kPa,内摩擦角?j=20°。建坝后由于某原因在坝踵岩体内产生一条铅直张裂隙,与软弱结构面BC相交,张裂隙的深度为25m,设BC内的水压力按线性规律减少。问库内水位上升高度H达到何值时,坝体和地基开始沿BC面滑动?
22 有压隧洞的最大内水压力p=2.5MPa,隧洞直径为4m,用厚度为0.4m的混凝土衬砌,已知混凝土的弹性模量E?=1.5×104MPa,泊松比?1=0.3,岩石弹性抗力系数k0(注意:即半径为1m时的k)=5000MPa/m,试求离隧洞中心5m处的附加应力。
23 设坚硬岩石中有压隧洞的内水压力p=3000kPa,洞半径
a=3.5m,试用叶格尔建议的方法求最小覆盖层厚度。
24 有一岩坡如题9-1图所示,坡高H=100m,坡顶垂直张裂隙深40m,坡角??35?,结构面倾角??20?。岩体的性质指标为:
?=25kN/m3,cj=0,?j=25°。试问当裂隙内的水深Zw达何值时,岩坡处于极限平衡状态?
25 已知均质岩坡的??30?,c=300kPa,?=25kN/m3,问当岩坡高度为200m时,坡角应当采用多少度?如果已知坡角为50度,问极限的坡高是多少?
26 设岩坡的坡高50m,坡角??55?,坡内有一结构面穿过,其倾角??35?,在边坡坡顶面线10m处有一条张裂隙,其深度为Z=18m。岩石性质指标为?=26kN/m3,ci=60kPa,?j?30?,求水深Zw对边坡安全系数Fs的影响。