中央广播电视大学水利水电专业岩土力学形成性考核作业答案.pdf

中央广播电视大学人才培养模式改革与开放教育试点 岩土力学 形 成 性 考 核 手 册 学 生 姓 名 ： 学 生 学 号 ： 分 校 班 级 ： 中 央 广 播 电 视 大 学 编 制 使 用 说 明 本 考 核 手 册 是 中 央 广 播 电 视 大 学 水 利 水 电 工 程 专 业 “ 岩 土 力 学 ” 课 程 形 成 性 考 核 的 依 据 ， 与 岩 土 力 学 教 材 （ 主 编 刘 汉 东 ， 中 央 广 播 电 视 大 学 出 版 社 出 版 ） 配 套 使 用 。 形 成 性 考 核 是 课 程 考 核 的 重 要 组 成 部 分 ， 是 强 化 教 学 管 理 ， 提 高 教 学 质 量 ， 反 馈 学 习 信 息 ， 提 高 学 员 综 合 素 质 和 能 力 的 重 要 保 证 。 “ 岩 土 力 学 ” 课 程 是 水 利 水 电 工 程 专 业 的 主 要 专 业 基 础 课 ， 其 特 点 是 既 具 有 丰 富 的 理 论 ， 又 具 有 很 强 的 实 践 性 ， 而 且 基 本 概 念 、 公 式 较 多 ， 学 员 有 时 感 到 抓 不 住 重 点 。 通 过 形 成 性 考 核 有 助 于 学 员 理 解 和 掌 握 本 课 程 的 基 本 概 念 、 基 本 理 论 、 基 本 计 算 方 法 ， 明 确 应 掌 握 的 课 程 重 点 。 同 时 ， 形 成 性 考 核 对 于 全 面 测 评 学 员 的 学 习 效 果 ， 督 促 和 激 励 学 员 完 成 课 程 学 习 ， 培 养 学 员 自 主 学 习 和 掌 握 知 识 的 能 力 也 具 有 重 要 作 用 。 本 课 程 以 计 分 作 业 方 式 进 行 形 成 性 考 核 。 全 部 课 程 要 求 完 成 4次 计 分 考 核 作 业 ， 分 别 对 应 于 文 字 教 材 的 1 3章 、 4 6章 、 7 9章 和 10 12 章 。 学 员 应 按 照 教 学 进 度 按 时 完 成 各 次 计 分 作 业 ， 教 师 根 据 学 员 完 成 作 业 的 情 况 评 定 成 绩 ， 每 次 作 业 以 100分 计 ， 并 按 4次 作 业 的 平 均 成 绩 计 算 学 员 的 形 成 性 考 核 成 绩 。 形 成 性 考 核 成 绩 占 课 程 总 成 绩 的 20%， 终 结 性 考 试 成 绩 占 课 程 总 成绩 的 80%。 课 程 总 成 绩 满 分 为 100分 ， 60分 为 及 格 。 姓 名 ： 学 号 ： 得 分 ： 教 师 签 名 ： 岩 土 力 学 作 业 一 说 明 ： 本 次 作 业 对 应 于 文 字 教 材 1至 3章 ， 应 按 相 应 教 学 进 度 完 成 。 一 、 填 空 题 （ 每 空 1分 ， 共 计 10分 ） 1 土 的 含 水 率 主 要 是 指 土 中 水 的 质 量 与 土 颗 粒 质 量 的 比 值 ,以 百 分 率 表 示 。 2 土 是 由 固 相 、 气 相 、 和 液 相 三 部 分 组 成 。 3 对 于 天 然 土 ， OCR1时 的 土 是 超 固 结 土 ， OCR=1的 土 属 于 正 常 固 结 土 ， 而 OCR1的 土 是 欠 固 结 土 。 4.控 制 坝 基 及 地 基 的 渗 流 ， 其 主 要 任 务 可 归 结 为 三 点 ： 一 是 尽 量 减 少 渗 漏 量 、 二 是 提 早 释 放 渗 透 压 力 ， 保 证 地 基 与 水 工 建 筑 物 有 足 够 的 静 力 稳 定 性 、 三 是 防 止 渗 透 破 坏 ， 保 证 渗 透 稳 定 性 。 二 、 选 择 题 （ 每 小 题 1分 ， 共 计 8分 ） 1 土 颗 粒 的 大 小 及 其 级 配 ， 通 常 是 用 颗 粒 累 计 级 配 曲 线 来 表 示 的 。 级 配 曲 线 越 平 缓 表 示 ： （ c ） A土 粒 大 小 较 均 匀 ， 级 配 良 好 B 土 粒 大 小 不 均 匀 ， 级 配 不 良 C土 粒 大 小 不 均 匀 ， 级 配 良 好 2 有 三 个 同 一 种 类 的 土 样 ， 他 们 的 含 水 率 w都 相 同 ， 但 饱 和 度 Sr不 同 ， 饱 和 度 Sr越 大 的 土 ， 其 压 缩 性 （ b ） A 越 大 B 越 小 C 不 变 3 当 地 下 水 位 从 地 表 处 下 降 至 基 础 底 平 面 处 ， 则 附 加 应 力 （ b ） A 增 加 B 减 小 C 不 变 4 土 的 压 缩 性 是 由 下 述 变 形 造 成 的 ： a A土 孔 隙 的 体 积 压 缩 变 形 B土 颗 粒 的 体 积 压 缩 变 形 C土 孔 隙 和 土 颗 粒 的 体 积 压 缩 变 形 之 和5.有 三 种 土 样 ， 他 们 的 体 积 与 含 水 率 都 相 同 ， 则 下 述 说 法 正 确 的 是 （ a ） A 三 种 土 样 的 孔 隙 比 必 相 同 B 三 种 土 样 的 重 度 必 相 同C 三 种 土 样 的 重 度 和 孔 隙 比 可 以 不 相 同 6 条 形 均 布 荷 载 中 心 线 下 ， 附 加 应 力 随 着 深 度 减 小 ， 其 衰 减 速 度 与 基础 宽 度 B有 何 关 系 ？ b A 与 宽 度 B无 关 B 宽 度 B越 大 ， 衰 减 越 慢 C 宽 度 B越 大 ， 衰 减 越 快 7 土 体 压 缩 曲 线 e p曲 线 是 在 何 种 条 件 下 试 验 得 到 的 ？ a A 完 全 侧 限 B 无 侧 限 条 件 C 部 分 侧 限 条 件 8 土 层 的 固 结 度 与 施 加 的 荷 载 大 小 有 （ c ） 关 系 A 荷 载 越 大 ， 固 结 度 越 大 B 荷 载 越 大 ， 固 结 度 越 小 C 与 荷 载 大 小 无 关 三 、 判 断 题 （ 每 小 题 1分 ， 共 7分 ） 1 土 的 液 性 指 数 IL会 出 现 或 的 情 况 。 （ ） 2 土 发 生 冻 胀 的 原 因 是 冻 结 时 水 分 向 冻 结 区 迁 移 和 积 累 的 结 果 。（ ） 3 由 于 达 西 定 律 只 适 用 于 层 流 的 情 况 ， 所 以 对 粗 砂 、 砾 石 、 卵 石等 粗 颗 粒 不 适 用 。 （ ） 4 岩 石 的 饱 水 系 数 愈 大 ， 则 岩 石 愈 不 容 易 被 冻 胀 破 坏 。 （ ）5 岩 石 的 软 化 系 数 越 大 则 岩 石 的 软 化 性 越 强 。 （ ） 6 当 土 层 的 自 重 应 力 小 于 前 期 固 结 压 力 时 ， 这 种 土 称 为 超 固 结土 。 （ ） 7 对 于 具 体 某 一 种 土 来 说 ， 土 的 压 缩 系 数 是 常 数 。 （ ） 四 、 问 答 题 （ 每 小 题 5分 ， 共 计 35分 ） 1 什 么 是 孔 隙 比 e、 孔 隙 率 n， 二 者 的 关 系 。 孔 隙 比 是 指 孔 隙 的 体 积 与 固 体 颗 粒 实 体 的 体 积 之 比 ， 用 小 数 表 示 。 ，孔 隙 率 （ 度 ） 是 指 孔 隙 的 体 积 与 固 体 颗 粒 实 体 的 体 积 之 比 ， 用 百 分 数 表 示 。 。 关 系 ： 或 2 土 中 的 水 有 哪 些 类 型 ？ 结 合 水自 由 水 重 力 水 毛 细 水水 3. 在 压 力 作 用 下 ， 饱 和 土 体 固 结 的 力 学 本 质 是 什 么 ？ 在 一 定 压 力 作 用 下 饱 和 土 的 渗 透 固 结 就 是 土 体 中 孔 隙 ， 水 压 力 u向 有 效 压 力 转 化 的 过 程 。 或 者 说 是 孔 隙 水 压 力 逐 渐 消 减 与 有 效 应 力 逐 渐 增 长 的 过 程 。 只 有 有 效 应 力 才 能 使 土 体 产 生 压 缩 和 固 结 、 土 体 中 某 点 有 效 应 力 的 增 长 程 度 反 映 该 点 土 的 固 结 完 成 程 度 。 4. 土 的 级 配 曲 线 的 特 征 可 用 哪 两 个 系 数 来 表 示 ？ 这 两 个 系 数 是 怎 样 定 义 的 ？ 均 匀5 不 均 匀C u 不 均 匀 系 数 连 续 匀3 不 连 续C c1 不 连 续曲 率 系 数 5.附 加 应 力 在 空 间 有 何 分 布 特 征 ？ 附 加 应 力 是 由 于 土 层 上 部 的 建 筑 物 的 建 起 ， 而 在 地 基 内 所 增 的 应 力 。 6.渗 透 破 坏 的 形 式 有 哪 些 ？ 其 一 是 ： 动 水 压 力 和 土 体 结 构 ， 它 们 是 产 生 渗 透 变 形 的 必 要 条 件 ； 其 二 是 ： 地 质 条 件 和 工 程 因 素 ， 称 之 这 充 分 条 件 ， 中 有 当 土 具 备 充 分 必 要 条 件 时 ， 才 发 生 渗 透 破 坏 。 7.简 述 有 效 应 力 的 原 理 。 饱 和 土 是 由 固 体 颗 粒 组 成 的 骨 架 和 充 满 其 间 的 水 两 部 分 组 成 。 当 外 力 作 用 于 饱 和 土 体 后 ，一 部 分 由 土 的 骨 架 来 承 担 ， 并 通 过 颗 粒 之 间 的 接 触 面 传 递 ， 这 部 分 称 为 粒 间 应 力 ， 定 义 为 有 效 应 力 ； 另 一 部 分 由 水 承 担 ， 水 不 能 承 担 剪 应 力 ， 但 能 承 担 法 向 应 力 ， 并 可 以 通 过 连 通 的 孔 隙 水传 递 ， 这 部 分 水 压 力 称 为 孔 隙 水 压 力 。 有 效 应 力 原 理 的 研 究 内 容 就 是 研 究 饱 和 土 中 这 两 种 应 力 的 不 同 性 质 和 它 们 与 全 部 应 力 的 关 系 。（ 1） （ 2） 土 的 变 形 与 强 度 的 变 化 仅 决 定 于 有 效 应 力 的 变 化 。 五 、 计 算 题 （ 共 4题 ， 计 40分 ） 1 已 知 岩 样 的 容 重 =2 2 .5 kN/m3 ， 比 重 ， 天 然 含 水 量 ， 试 计 算 该 岩 样 的 孔 隙率 n， 干 容 重 及 饱 和 容 重 。 答 ： 因 为 ， 所 以 ， =2 0 .8 3 k N/m3=2 4 .0 9 % =2 3 .1 9 k N/m3 2. 已 知 一 粘 性 土 试 样 ， 土 粒 比 重 GS =2.70， 天 然 重 度 ， 含 水 率 为 35%， 试 问 该 土 样 是 否 饱 和 ， 饱 和 度 多 少 ？ 解 ：答 ： 此 土 为 非 饱 和 土 ， 饱 和 度 为 87.27%。 3.已 知 地 面 下 有 一 层 4米 厚 的 粘 土 ， 天 然 孔 隙 比 ， 若 地 面 施 加 的 无 限 均 布 荷 载 ， 沉 降 稳 定 后 ， 测 得 土 的 孔 隙 比 为 1.12， 求 粘 土 层 的 沉 降 ？ 解 ： 答 ： 粘 土 层 的 沉 降 量 为 245.28mm。 4.根 据 图 （ a） 中 给 出 地 基 中 多 层 土 中 各 土 层 的 厚 度 、 容 重 ， 绘 制 地 基 中 的 自 重 应 力 随 深 度 的 分 布 曲 线 图 。 粘 土细 砂 粉 质 粘 土 细 砂4 4 0 4 1 04 0 0 3 8 03 5 0 43 21 00 5 1 k Pa6 0 k Pa 7 7 k Pa1 0 7 k Pa 解 ： 答 ： 该 基 础 中 心 线 下 6m处 竖 向 附 加 应 力 为 。 姓 名 ： 学 号 ： 得 分 ： 教 师 签 名 ： 岩 土 力 学 作 业 二 说 明 ： 本 次 作 业 对 应 于 文 字 教 材 4至 6章 ， 应 按 相 应 教 学 进 度 完 成 。 一 、 单 项 选 择 题 （ 每 小 题 2分 ， 共 计 20分 ） 1 土 的 强 度 破 坏 是 （ c ） A 压 坏 B 拉 坏 C 剪 坏 2 直 接 剪 切 试 验 测 定 土 的 天 然 强 度 为 （ c ） A B C D 3 地 基 土 发 生 剪 切 破 坏 而 失 去 整 体 稳 定 时 的 基 底 最 小 压 力 为 （ b ） A允 许 承 载 力 B 极 限 承 载 力 C 承 载 力 特 征 值 4 在 渗 流 作 用 下 ， 土 体 中 的 细 颗 粒 在 粗 颗 粒 形 成 的 孔 隙 中 流 失 的 现 象 称 为 （ b ） A 流 土 B管 涌 C接 触 流 失 D接 触 冲 刷 5 条 形 基 础 竖 直 均 布 荷 载 下 附 加 应 力 计 算 时 ， 附 加 应 力 系 数 的 确 定 应 根 据 （ d ） 比 值 查 表 确 定 。 A L/B 和 z/B B L/B和 x/B C L/B和 z/L D x/B 和 z/B 6 填 土 坡 面 上 做 挡 土 墙 护 坡 ， 作 用 在 挡 土 墙 的 土 压 力 （ c ） A 土 压 力 为 0 B 主 动 土 压 力 C 静 止 土 压 力 D 被 动 土 压 力 7.影 响 极 限 承 载 力 的 因 素 主 要 有 ： （ b ） A 土 的 重 度 B 土 的 抗 剪 强 度 指 标 c、 C 基 础 埋 深 D 基 础 宽 度 8 所 谓 地 基 的 临 界 荷 载 是 指 （ c ） A 地 基 中 将 出 现 塑 性 区 的 荷 载 B 地 基 中 出 现 连 续 滑 动 面 的 荷 载 C 地 基 中 出 现 某 一 允 许 大 小 塑 性 区 时 的 荷 载 9 地 基 的 极 限 承 载 力 是 指 （ b ） A 地 基 的 变 形 达 到 上 部 结 构 极 限 状 态 时 的 承 载 力 B 地 基 中 形 成 连 续 滑 动 面 时 的 承 载 力 C 地 基 中 开 始 出 现 塑 性 区 时 的 承 载 力 10 在 挡 土 墙 设 计 时 ， 是 否 允 许 墙 体 有 位 移 ？ （ b ） A 不 允 许 B 允 许 C 允 许 有 较 大 位 移 二 、 填 空 题 （ 每 题 2分 ， 共 计 10分 ） 1 为 了 考 虑 固 结 程 度 和 排 水 条 件 对 抗 剪 强 度 的 影 响 ， 根 据 加 荷 速 率 的 快 慢 将 直 剪 试 验 划 分 为 快 剪 、 慢 剪 和 固 结 快 剪 三 种 类 型 。 2.根 据 固 结 排 水 条 件 的 不 同 ， 相 应 于 直 剪 试 验 ， 三 轴 试 验 也 可 分 为 固 结 不 排 水 剪 固 结 排 水 剪 和 不 固 结 不 排 水 剪 三 种 类 型 。 3 某 土 单 元 体 抗 剪 强 度 指 标 c 20kPa， ， 大 主 应 力 1 400kPa， 则 该 单 元 体 小 主 应 力 3 182.7 kPa时 ， 该 土 处 于 极 限 平 衡 状 态 ， 若 3 200kPa， 该 土 处 于 剪 切 破 坏 状 态 。 4 饱 和 砂 土 在 低 围 压 下 受 剪 时 ， 对 于 松 砂 来 说 ， 其 固 结 不 排 水 剪 试 验 测 得 的 强 度 要 比 固 结 排 水 剪 试 验 测 得 的 强 度 低 （ 高 或 低 ） ， 对 于 密 砂 来 说 ， 其 固 结 不 排 水 剪 试 验 测 得 的 强 度 要 比 固 结 排 水 剪 试 验 测 得 的 强 度 高 （ 高 或 低 ） 。 5.根 据 摩 尔 -库 伦 破 坏 准 则 ， 理 想 状 态 下 剪 破 面 与 大 主 应 力 面 的 夹 角 为 ： 。 三 、 简 答 题 （ 每 小 题 5分 ， 共 计 30分 ） 1. 什 么 叫 土 的 抗 剪 强 度 ?常 用 的 试 验 方 法 有 哪 些 ? 答 ： 土 的 抗 剪 强 度 是 指 土 体 对 于 外 荷 载 所 产 生 的 剪 应 力 的 极 限 抵 抗 能 力 。室 内 试 验 野 外 试 验 原 位 十 字 板 剪 切 试 验 直 剪 试 验 三 轴 压 缩 试 验 无 侧 限 抗 压 强 度 试 验 快 剪慢 剪 固 结 快 剪不 固 结 不 排 水 剪 试 验 固 结 不 排 水 剪 试 验固 结 排 水 剪 试 验 2.试 述 莫 尔 -库 伦 破 坏 准 则 ， 什 么 是 极 限 平 衡 条 件 ？ f 与 莫 尔 为 库 仑 应 力 圆 的 关 系 （ 1） 相 离 稳 定 状 态 ； （ 2） 相 切 极 限 平 衡 状 态 ； （ 3） 相 割 表 明 该 点 土 体 已 破 坏 。 达 到 极 限 平 衡 状 态 时 土 的 应 力 状 态 时 土 的 应 力 状 态 和 土 的 抗 剪 强 度 指 标 之 间 的 关 系 称 为 土 的 极 限 平 衡 条 件 。 3.土 压 力 有 哪 些 类 型 ？ 它 们 产 生 的 条 件 是 什 么 ？ 静 止 土 压 力 ： 当 挡 土 墙 静 止 不 动 时 ， 即 不 能 移 动 也 不 转 动 ， 这 时 土 体 作 用 在 挡 土 墙 的 压 力 称 为 静 止 土 压 力 。 主 动 土 压 力 ： 挡 土 墙 向 前 移 离 填 土 ， 随 着 墙 位 移 量 的 逐 渐 增 大 ， 土 体 作 用 于 墙 上 的 土 压 力 减 至 最 小 ， 称 为 主 动 土 压 力 。 被 动 土 压 力 ： 挡 土 墙 在 外 力 作 用 下 移 向 填 土 ， 随 着 墙 位 移 的 逐 渐 增 大 ， 土 体 作 用 于 墙 上 的 土 压 力 逐 渐 增 大 ， 当 墙 后 土 体 达 到 被 动 极 限 平 衡 状 态 并 出 现 滑 动 面 时 ， 这 时 作 用 于 墙 上 的 土 压 力 增 到 最 大 ， 称 为 被 动 土 压 力 。 4. 发 生 滑 坡 时 ， 土 体 内 的 滑 动 面 上 的 剪 应 力 达 到 抗 剪 强 度 的 原 因 是 什 么 ？ 答 ： 根 据 库 伦 定 律 及 其 强 度 线 ， 可 知 土 中 某 点 任 意 平 面 上 作 用 着 该 法 向 应 力s以 及 剪 应 力 ， 则 由 与 抗 剪 强 度 f 对 比 得 ： 当 f （ 在 破 坏 线 上 方 ） ， 表 示 该 点 已 经 剪 切 破 坏 故 ： 当 应 力 圆 与 强 度 线 相 切 时 ， 即 为 土 体 濒 于 剪 切 破 坏 的 极 限 应 力 状 态 ， 称 极 限 平 衡 状 态 ， 此 时 ， 土 体 发 生 滑 坡 。 （ 将 书 中 P123页 的 图 4 5 画 在 下 面 ） 5. 库 仑 土 压 力 理 论 的 假 定 条 件 是 什 么 ？ 它 适 用 于 什 么 条 件 ？ 假 定 条 件 ： （ 1） 墙 后 的 的 填 土 是 理 想 的 散 粒 体 （ 粘 聚 力 C=0） 。 （ 2） 滑 动 破 坏 面 为 一 平 面 。 （ 3） 墙 背 与 滑 裂 面 间 的 楔 形 土 体 视 为 刚 性 体 。 适 用 条 件 ： 适 用 于 填 土 表 面 为 水 平 或 倾 斜 的 无 粘 性 土 ， 对 于 粘 性 土 只 能 用 图 解 法 。 6.确 定 地 基 承 载 力 有 哪 几 种 方 法 ？ 答 ： 有 三 种 方 法 ： 其 一 ， 按 极 限 荷 载 确 定 地 基 承 载 力 ； 其 二 ， 按 工 程 规 范 确 定 地 基 承 载 力 ； 其 三 ， 确 定 地 基 承 载 力 设 计 值 的 方 法 。 四 、 计 算 题 （ 每 题 10分 ， 共 计 40分 ） 1.已 知 地 基 中 一 点 的 大 小 主 应 力 为 ， ， 土 的 强 度 指 标 ， ， 试 判 断 该 点 是 否 会 剪 破 ？ 剪 破 面 与 大 主 应 力 之 间 的 夹 角 为 多 少 ？ 所 以 该 点 没 被 剪 破 。如 果 剪 破 时 ， 剪 破 面 与 大 主 应 力 之 间 的 夹 角 为 ： 2.某 挡 土 墙 高 8m， 墙 背 竖 直 光 滑 ， 填 土 面 水 平 ， 填 土 为 无 粘 性 土 ， =18kN/m3， =30 ， 填 土 表 面 作 用 有 连 续 均 布 荷 载 ， q=20kPa。 试 用 朗 肯 土 压 力 理 论 计 算 主 动 土 压 力 以 及 作 用 点 位 置 。 解 ： 5 1 9 k Pa1 28 m 4 2 5 7 k Pa 距 墙 底 距 离 为 ： 3.在 均 布 条 形 荷 载 作 用 下 ， 土 体 中 A点 的 大 主 应 力 1=400kPa， 中 、 小 主 应 力 3=150kPa， 土 的 抗 剪 强 度 指 标 c=0， =30 。 试 求 ： (1) A点 处 土 是 否 处 于 极 限 平 衡 状 态 。 (2) 最 危 险 的 剪 应 力 面 与 最 大 主 应 面 夹 角 为 多 少 度 ？ 解 ： 所 以 ， A点 已 剪 破 。 最 危 险 的 剪 应 力 面 与 最 大 主 应 力 面 夹 角 为 ： 4 有 一 条 形 基 础 ， 宽 度 B为 6m， 埋 深 D为 1.5m， 其 上 作 用 着 中 心 荷 载 P 为 1700kN/m， 地 基 土 质 均 匀 ， 容 重 为 19kN/m3， 土 的 强 度 指 标 为 ： c=20kPa， =20o， 安 全 系 数 为 2.5， 假 定 基 底 完 全 粗 糙 ， 应 用 太 沙 基 理 论 ， 验 算 地 基 的 稳 定 性 (=20o时 ， ， ， )。 解 ： 当 采 用 安 全 系 数 Fs=2.5时 地 基 承 载 力 设 计 值 :所 以 不 稳 定 . 姓 名 ： 学 号 ： 得 分 ： 教 师 签 名 ： 岩 土 力 学 作 业 三 说 明 ： 本 次 作 业 对 应 于 文 字 教 材 7至 9章 ， 应 按 相 应 教 学 进 度 完 成 。 一 、 单 项 选 择 题 （ 每 小 题 2分 ， 共 计 10分 ） 1 岩 石 内 结 晶 晶 格 错 位 的 结 果 ， 引 起 岩 石 的 （ b） A 脆 性 破 坏 B 塑 性 破 坏 C 弱 面 剪 切 破 坏2 岩 石 的 单 轴 抗 压 强 度 一 般 与 单 轴 抗 拉 强 度 间 成 下 列 哪 种 关 系 ： (b ) A Rc=(1-4)Rt B Rc=(4-10 100)Rt C Rt=(1-4)Rc D Rt= (1-4)Rc 3 下 面 岩 体 的 那 种 应 力 状 态 是 稳 定 状 态 ( a)A sin C =sin 4. 岩 石 的 抗 压 试 验 中 ， 采 圆 柱 形 试 件 得 出 的 抗 压 强 度 比 采 用 棱 柱 形 试 件 得 到 的 抗 压 强 度 要 （ a） A 大 B小 C相 等 5. 岩 石 的 变 形 （ 弹 性 ） 模 量 可 表 示 为 （ c ） A B C D 二 、 填 空 题 （ 每 空 1分 ， 共 计 20分 ） 1 岩 石 的 破 坏 形 式 ： 脆 性 破 坏 、 延 性 破 坏 、 弱 面 剪 切 破 坏 。 2 岩 石 的 力 学 强 度 是 工 程 设 计 中 最 重 要 的 力 学 指 标 ， 分 别 是 单 轴 抗 压 强 度 ， 抗 拉 强 度 、 抗 剪 强 度 。 3 岩 石 的 抗 压 强 度 就 是 岩 石 试 件 在 单 轴 压 力 （ 无 围 压 ） 作 用 下 ， 抗 压 破 坏 的 极 限 能 力 。 4 岩 石 的 抗 剪 强 度 就 是 指 岩 石 抵 抗 剪 切 破 坏 （ 滑 力 ） 的 能 力 ， 用 凝 聚 力C和 内 摩 擦 角 来 表 示 。 5 岩 石 的 蠕 变 是 指 岩 石 在 应 力 不 变 的 情 况 下 岩 石 应 变 形 随 着 时 间 t 而 增 加 的 现 象 ， 一 般 而 言 ， 典 型 的 岩 石 蠕 变 曲 线 可 分 为 三 个 阶 段 ： 初 期 蠕 变 ， 二 次 蠕 变 （ 稳 态 蠕 变 ） ， （ 加 建 蠕 变 ） 第 三 期 蠕 变 。 6 常 用 的 蠕 变 模 型 通 常 都 是 用 弹 性 模 型 模 型 和 粘 性 模 型 模 型 组 合 的 。 7. 天 然 应 力 是 工 程 施 工 前 就 存 在 于 岩 体 中 的 地 应 力 。 8 岩 坡 的 破 坏 类 型 可 以 分 为 岩 崩 和 岩 滑 两 种 。 三 、 判 断 题 （ 每 小 题 2分 ， 共 计 10分 ） 1 岩 石 的 脆 性 破 坏 是 由 于 岩 石 中 裂 隙 的 发 生 和 发 展 的 结 果 所 致 （ ） 2 岩 石 的 变 形 是 指 岩 石 在 外 力 作 用 下 形 状 和 大 小 的 变 化 。 （ ） 3 最 大 正 应 变 理 论 是 用 来 判 断 脆 性 岩 石 破 坏 的 理 论 。 （ ） 4 根 据 莫 尔 库 伦 准 则 可 证 明 均 质 岩 石 的 破 坏 面 法 线 与 大 应 力 方 向 间 夹 角 为 （ ） 5 在 普 通 压 力 板 上 做 岩 石 的 变 形 试 验 ， 即 可 得 到 岩 石 的 全 应 力 -应 变 曲 线 。 （ ） 四 、 问 答 题 （ 每 小 题 5分 ， 共 计 20分 ） 1 何 为 塑 性 破 坏 ， 其 破 坏 机 理 是 个 什 么 ？ 答 案 ： 塑 性 破 坏 (延 性 破 坏 )是 岩 石 在 破 坏 之 前 变 形 量 很 大 ， 且 没 有 明 显 的 破 坏 荷 载 。 原 因 可 能 是 岩 石 内 结 晶 晶 格 错 位 的 结 果 2 影 响 单 轴 抗 压 强 度 的 因 素 有 哪 些 ？ 影 响 单 轴 抗 压 强 度 的 因 素 有 ： 一 方 面 是 岩 石 材 料 本 身 的 ， 一 方 面 是 试 验 方 法 上 的 因 素 。 岩 石 材 料 本 身 的 主 要 因 素 有 ： 矿 物 组 成 ； 结 晶 程 度 和 颗 粒 大 小 ； 胶 结 情 况 ； 生 成 条 件 ； 风 化 作 用 ； 密 度 ； 水 的 作 用 等 。3. 直 剪 破 坏 试 验 全 过 程 曲 线 可 分 几 段 ？ 各 区 段 的 特 点 是 什 么 ？ 岩 石 直 剪 破 坏 试 验 全 过 程 曲 线 如 图 所 示 该 曲 线 共 分 三 段 。 第 一 段 ： 原 点 p 区 段 ， 该 段 近 似 为 一 直 线 即 变 形 为 弹 性 ， p 为 极 限 强 度 (即 裂 隙 开 始 发 展 的 强 度 )； 第 二 段 ： p f区 段 ， f为 峰 值 强 度 ， 该 段 内 裂 隙 发 展 至 破 坏 ； 第 三 段 ： fo 区 段 。 o 为 剪 断 面 上 的 摩 擦 力 (剩 余 强 度 ) 4. 边 坡 稳 定 性 分 析 方 法 有 哪 些 ？ 当 岩 坡 受 力 过 大 或 岩 石 强 度 过 低 ， 一 部 分 岩 体 向 下 或 向 外 滑 动 叫 滑 坡 ， 滑 波 滑 动 面 有 三 种 ： 软 弱 结 构 面 ； 结 构 面 ； 在 岩 体 中 ； 五 、 计 算 题 （ 每 题 10分 ， 共 计 40分 ） 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)破 坏 面 上 的 正 应 力 和 剪 应 力 。 解 ： = ， 理 论 上 的 抗 拉 强 度 ：2 某 岩 样 c=15kPa， =30 ， 如 该 土 受 到 最 小 主 应 力 3=200kPa，最 大 主 应 力 1=400kPa， 试 判 断 该 土 样 处 于 何 种 状 态 ？解 ： (不 稳 定 ) 3 试 求 证 。 解 ： 4 已 知 均 质 岩 坡 的 ， ， ， 问 当 岩 坡 高 度 为 200m时 ， 坡 角 应 当 采 用 多 少 度 ？ 解 ： 姓 名 ： 学 号 ： 得 分 ： 教 师 签 名 ： 岩 土 力 学 作 业 四 说 明 ： 本 次 作 业 对 应 于 文 字 教 材 10至 12章 ， 应 按 相 应 教 学 进 度 完 成 。 一 、 填 空 题 （ 每 空 1分 ， 共 计 30分 ） 1 把 由 于 洞 室 围 岩 的 变 形 和 破 坏 作 用 而 作 用 在 支 护 或 衬 砌 上 的 压 力 称 为 山 岩 压 力 2 山 岩 压 力 的 影 响 因 素 除 岩 石 性 质 外 ， 还 应 考 虑 洞 室 的 形 状 和 大 小 、 地 质 构 选 ， 支 护 的 形 式 和 刚 度 、 洞 室 深 度 、 时 间 、 施 工 方 法 等 因 素 。 3.地 下 工 程 岩 体 稳 定 性 影 响 因 素 主 要 有 岩 土 性 质 、 岩 体 结 构 与 地 质 构 造 、 地 下 水 、 地 应 力 及 地 形 等 。 4 岩 基 的 极 限 承 载 力 ， 就 是 指 岩 基 所 能 负 担 的 最 大 荷 载 (或 称 极 限 荷 载 ) 。 5 脆 性 围 岩 的 变 形 破 坏 类 型 有 张 裂 坍 落 、 劈 裂 、 剪 切 滑 动 或 破 坏 、 岩 爆 、 和 弯 折 内 鼓 。 6 大 坝 失 稳 的 形 式 主 要 有 ： 表 层 滑 动 破 坏 、 深 层 滑 动 破 坏 、 混 合 滑 动 破 坏 。 7. 由 于 岩 体 变 形 而 对 支 护 或 衬 砌 的 压 力 ， 称 为 变 形 压 力 ； 将 由 于 岩 体 而 对 支 护 或 衬 砌 的 压 力 ， 称 为 松 动 压 力 。 8. 在 中 等 质 量 的 岩 石 中 ， 洞 室 围 岩 的 变 形 较 大 。 由 于 洞 室 围 岩 的 应 力 重 分 布 需 要 一 定 的 时 间 ， 所 以 在 进 行 支 护 或 衬 砌 以 后 围 岩 的 变 形 受 支 护 或 衬 砌 的 约 束 ， 于 是 产 生 山 岩 压 力 。 9. 在 整 体 性 良 好 ， 裂 隙 节 理 不 发 育 的 坚 硬 岩 石 中 开 挖 洞 室 ， 开 挖 结 束 后 ， 围 岩 的 弹 性 变 形 就 完 成 。 若 在 此 后 进 行 支 护 ， 支 护 上 没 有 山 岩 压 力 。 这 种 支 护 主 要 是 用 来 防 止 岩 石 的 风 化 以 及 剥 落 碎 块 的 掉 落 。 10.无 裂 隙 围 岩 的 应 力 计 算 方 法 有 内 应 力 分 配 法 和 抗 力 系 数 法 。 二 、 判 断 题 （ 每 小 题 2分 ， 共 计 10分 ） 1 .求 解 山 岩 压 力 的 计 算 理 论 中 ， 太 沙 基 理 论 把 岩 体 假 定 为 散 粒 体 。 （ ） 2 由 于 洞 室 围 岩 的 变 形 和 破 坏 而 作 用 于 支 护 或 衬 砌 上 的 压 力 称 为 围 岩 压 力 （ ） 3 围 岩 处 于 塑 性 变 形 状 态 时 ， 洞 室 埋 置 愈 深 ， 山 岩 压 力 愈 大 。 （ ） 4 开 挖 洞 室 的 影 响 范 围 是 6倍 洞 直 径 。 （ ） 5. 洞 室 的 形 状 相 同 时 ， 围 岩 压 力 与 洞 室 的 尺 寸 无 关 。 （ ） 三 、 问 答 题 （ 每 小 题 5分 ， 共 计 20分 ） 1.简 述 地 下 洞 室 开 挖 引 起 的 围 岩 应 力 重 分 布 及 其 规 律 答 ： 地 下 洞 室 开 挖 引 起 的 围 岩 应 力 重 分 布 及 其 规 律 :未 开 挖 前 岩 体 内 均 为 压 应 力 ,所 以 每 点 均处 于 挤 压 状 态 .地 下 开 挖 后 洞 室 周 围 岩 体 就 向 洞 室 这 个 空 间 松 胀 ,松 胀 方 向 沿 着 半 径 指 向 洞 室 中 心 ,围 岩 松 胀 后 洞 壁 上 的 径 向 应 力 为 零 .在 离 开 洞 堕 的 一 定 距 离 处 ,松 胀 已 经 很 小 ,基 本 上 没 有 松 胀 ,在 该 处 的 径 向 应 力 与 原 来 未 开 挖 的 初 始 应 力 相 等 .洞 室 围 岩 中 的 切 向 应 力 则 有 相 反 的 变 化 规 律 :越 接 近 洞 壁 的 圆 ,径 向 移 动 就 越 大 (其 切 向 应 力 增 加 值 越 大 );而 越 深 入 围 岩 内 部 的 圆 ,其 径 向 移 动 越 小(其 切 向 应 力 增 加 值 越 小 ). 2 何 为 山 岩 压 力 ？ 按 其 成 因 可 分 为 哪 几 类 ？ 各 自 用 什 么 方 法 确 定 ？ 答 ：把 由 于 洞 室 围 岩 的 变 形 和 破 坏 而 作 用 在 支 护 或 衬 砌 上 的 压 力 称 为 山 岩 压 力 。 由 于 围 岩 变 形 而 作 用 在 支 护 或 初 砌 上 的 岩 压 力 称 为 变 形 压 力 。 称 为 变 形 压 力 。 由 于 围 岩 破 坏 而 作 用 在 支 护 或 初 砌 上 的 岩 压 力 称 为 变 形 压 力 。 称 为 松 沙 压 力 。 计 算 变 形 压 力 的 方 法 ： 弹 塑 理 论 推 导 出 的 芬 纳 公 式 或 修 正 芬 纳 公 式 。 计 算 松 动 压 力 的 方 法 ： 压 力 拱 理 论 ， 太 沙 基 理 论 和 弹 塑 性 理 论 推 出 卡 柯 公 式 。 3 不 同 质 量 状 况 的 围 岩 变 形 破 坏 特 别 如 何 ？ 答 ： 整 体 性 良 好 ， 裂 隙 不 发 育 的 坚 硬 岩 石 中 ， 围 岩 应 力 小 于 围 岩 强 度 无 破 碎 。 变 形 以 开 挖 过 程 中 的 弹 性 变 形 为 主 ， 开 挖 结 束 变 形 也 结 束 。 如 果 支 护 ， 支 护 上 一 般 无 山 岩 压 力 ， 支 护 起 防 止 岩石 风 化 或 剥 落 碎 块 的 掉 落 。 中 等 质 岩 的 岩 体 ， 洞 室 变 形 大 ， 还 可 能 有 少 量 破 碎 ， 支 护 上 以 变 形 压 力 为 主 ， 松 动 压 力 为辅 。 在 破 碎 和 软 弱 岩 石 中 ， 岩 体 强 度 低 ， 被 切 割 的 很 碎 ， 围 岩 应 力 超 过 岩 体 强 度 很 多 ， 因 此 ，岩 块 在 不 大 的 应 力 作 用 就 会 破 坏 坍 落 ， 在 这 类 岩 石 中 ， 坍 落 和 松 动 是 产 生 山 岩 压 力 的 主 要 原 因 。 4.简 述 高 压 固 结 灌 浆 的 施 工 方 法 。 钻 孔 冲 洗 压 水 试 验 灌 浆 封 孔 检 查 需 要 时 进 行 补 灌 。 （ 1） 高 压 固 结 灌 浆 是 对 较 深 层 的 围 岩 进 行 灌 浆 加 固 ； （ 2） 对 较 深 层 的 围 岩 进 行 灌 浆 ， 需 要 克 服 较 大 的 注 浆 阻 力 因 而 需 要 较 高 的 灌 浆 压 力 。 （ 3） 高 压 固 结 灌 浆 是 在 先 做 好 回 填 灌 浆 ， 在 作 常 规 固 结 灌 浆 ， 待 衬 砌 与 围 岩 形 成 较 强 的 承 载 圈 后 ， 在 钻 孔 作 较 深 层 的 高 压 固 结 灌 浆 。 四 、 计 算 题 （ 每 题 10分 ， 共 计 40分 ）1 埋 深 200m处 的 岩 体 内 开 挖 一 硐 径 为 2a=2m圆 形 断 面 隧 道 ， 如 果 岩 体 中 初 始 地 应 力 为 静 水 压 力 式 ， 并 且 上 覆 岩 层 的 平 均 容 重 为 g/cm3， 若 隧道 周 岩 的 抗 剪 强 度 指 标 MPa， ， 试 用 莫 尔 -库 仑 强 度 条 件 评 价 其 洞 壁 的 稳 定 性 。 解 ： 洞 壁 ： 1=2 z 3=0 (不 稳 定 ) 2 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 ， 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 。 解 ： 这 时 ， 3 某 圆 形 洞 室 围 岩 kN/m3， 埋 置 深 度 H=160m， 洞 的 半 径 r0=7m。 设 折 减 后 的 凝 聚 力 c=0.02MPa， ， 求 松 动 压 力 。 系 数 k1曲 线 系 数 k2曲 线 解 MPa ， 则 由 查 图 6-16和 图 6-17的 曲 线 得 ： 所 以 MPa 4.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 =1.8 104MPa， 泊 松 比 。 岩 石 的 弹 性 模 量 =1.1 104MPa， 泊 松 比 =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 。 解 ： a=2.3m， b=2.7m， p=2.8MPa。 将 已 知 的 、 、 、 以 及 a和 b值 代 入 式 (7-25)， 得 ： 所 以 混 凝 土 衬 砌 传 给 岩 石 的 压 力 为 ： MPa 求 离 中 心 3.5m（ ） 处 的 围 岩 附 加 应 力 ： MPa MPa 要 求 衬 砌 内 任 何 点 ()的 应 力 、 则 可 根 据 厚 壁 圆 筒 的 公 式 计 算 ： 2.5 (压 应 力 ) (拉 应 力 ) 在 衬 砌 的 周 界 上 ， 当 时 ， 有 ： 当 时 ， 有 ：