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1、第一章 概述习题1、 岩石力学的定义：2、 岩石力学研究内容3、 岩石力学的研究方法第二章 岩石的物理性质习题习题2-1 已知岩样的容重=24.5kN/m3，比重，天然含水量(同土力学概念)，试计算该岩样的孔隙率n，干容重及饱和容重。习题2-2 有一长2.0m、截面积0.5m2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，线膨胀系数)。习题2-3 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20cm、30cm和40cm，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。 习题2-4 据现场观
2、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7.5，如按最有利的条件开凿直径5m的隧洞，试估算无支护条件下的洞壁最长稳定时间。第三章 岩石强度 习题 习题3-1 将一个岩石试件进行单轴试验，当压应力达到120MPa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60，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
3、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。 7)假若岩石的抗拉强度等于其抗压强度的10%，你如何改变莫尔包络线去代替那种直线型的破坏包络线。8)假若将一个直径为8cm的圆柱形试件进行扭转试验，试预计一下要用多大的扭矩才能使它破坏？习题3-2 将直径为3cm的岩心切成厚度为0.7cm的薄岩片，然后进行劈裂试验，当荷载达到10000N时，岩片即发生开裂破坏，试计算试件的抗拉强度。 习题3-3 岩石试件的单轴抗压强度为130MPa，泊松比。 1)岩石试件在三轴试验中破坏，破坏时的最小主应力为130MPa，中间主应力为260MPa，试根据八面体剪应力理论
4、的破坏准则推算这时的最大主应力；2)根据最大正应变理论的破坏准则，回答1)提出的问题。 习题3-4 上题中，设，kPa，垂直应力kPa。在这岩体内开挖一个洞室，必须对边墙施加150kPa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。第四章 岩体变形 习题习题4-1 试求证(4-9)式和(4-10)式。 习题4-2 用直径为5cm、高度为10cm的圆柱形粘土岩试样进行单轴压缩试验，已测得的轴向力和变形量如表4-7所示，试计算相应于弹性变形的E和。 轴向力(N)轴向压缩量(mm)侧向膨胀量(mm)轴向力(N)轴向压缩量(mm)侧向膨胀量(mm)00000.0800.0166000.0302
5、5000.14010000.05050000.22015000.07060000.26020000.09070000.30025000.1100.01875000.3300.05600.0400.00900.1200.02525000.11075000.33030000.13090000.40040000.170100000.4400.07550000.2200.03700.1600.035 习题4-3 在用地震波法动力测试中，已经测得纵波波速，横波波速，设岩体的密度，试计算E和。第五章 岩体天然应力与洞视为岩的应力分布习题 习题5-1 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
6、)，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(见题5-1图)。今测得三个方向的应变为：，已知岩石的弹性模量E=4104MPa，泊松比=0.25。 1)试求测点1处的大小主应变、以及它们的方位。 2)试求大、小主应力、。 3)试求该点处的纵向应力(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=10.8MPa，试求岩体的初始应力和。习题5-2 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：MPa，=2MPa，试求开挖后洞壁A、B、C三点的应力。习题5-
7、3 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。习题5-4 今在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：kN/m3，C=0.3MPa，=36试问洞壁是否稳定？习题5-5 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=100MPa，抗拉强度=10MPa，泊松比=0.5，试求洞群的安
8、全系数。第六章 山岩压力与围岩稳定 习题 习题6-1 在地下50m深度处开挖一地下洞室，其断面尺寸为5m5m。岩石性质指标为：凝聚力c=200kPa，内摩擦角，容重=25kN/m3，侧压力系数。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。 习题6-2 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。习题6-3 设有一直墙拱顶地下洞室，围岩中有一组结构面，其倾
9、角=46。结构面的强度指标为=0，=40。结构面上的孔隙水压力=200kPa。已知洞室侧壁垂直应力为=1MPa，洞顶的水平应力=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？习题6-4 在岩石中开挖一圆形洞室，其半径，用喷混凝土层支护。混凝土抗压强度为24MPa，已知=0.4MPa，求喷层厚度。第七章有压隧洞围岩的应力与稳定性 习题 习题7-1 有压隧洞的最大内水压力=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=1.8104MPa，泊松比。岩石的弹性模量=1.1104MPa，泊松比=0.367。试求
10、： 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。习题7-2 有压隧洞的最大内水压力=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=1.5104MPa，泊松比=0.3，岩石弹性抗力系数(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。习题7-3 在上题中，怎样求衬砌内任何一点的应力。假设围岩的径向裂隙很发育，试求衬砌内中间厚度处(即=2.2m处)的应力。习题7-4 设坚硬岩石中有压隧洞的内水压力=3000kPa，洞半径=3.5m，试用叶格尔建议的方法求最小覆盖层厚度。习题7-5 在上题中，若岩石为有裂
11、缝的，试用叶格尔方法求最小覆盖层厚度。第八章岩基应力与稳定性分析 习题习题8-1 设岩基上条形基础受倾斜荷载，其倾斜角，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。习题8-2 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=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=200kPa，内摩擦角=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
12、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？第九章 岩坡稳定性分析 习题习题9-1 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，结构面倾角。岩体的性质指标为：=25kN/m3，=0，=25。试问当裂隙内的水深达何值时，岩坡处于极限平衡状态？ 习题9-2 已知均质岩坡的，c=300kPa，=25kN/m3，问当岩坡高度为200m时，坡角应当采用多少度？习题9-3 上题中如果已知坡角为50度，问极限的坡高是多少？ 习题9-4 设岩坡的坡高50m，坡角，坡内有一结构面穿过，其倾角，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，=60kPa，求水深对边坡安全系数的影响。
