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2.1某岩石试件,测得容重,比重2.69,含水量,试求该岩样的孔隙比,孔隙度n,饱和度和干容重。解:孔隙比:孔隙度:饱和度:干容重:上述指标,也可利用三相图进行计算,若从以知条件入手,则可先假设V=1,然后推算出三相重量及体积,按各物理指标的定义,即可将各指标求得:设,则按容重定义:按含水量定义: 按三相图: 即 : 故: 按比重定义:水的容重:因而,至此,所有的各物理量均以求得,即可由定义得: 2.2大理岩的抗剪强度试验,当时,。该岩石作三轴抗压强度试验时,当。求侧压力时,其三轴抗压强度等于多少?解:(1)计算内摩擦角 (1) (2)联立求解: (2)计算系数K: (3)计算三轴抗压强度: 2.3设有截面积为A,长为l的花岗岩柱体与其它岩块连接(图22)。设柱体温度突然下降20而两端仍保持距离不变。问由于柱体收缩而引起在岩体内的应力有多少?取花岗岩的线膨胀系数710-6/,是升高或降低1、单位长度的伸长或缩短量。已知花岗岩的弹性模量E=5104MPa,抗拉强度为5MPa,又问该花岗岩会不会破裂?解:先作定性分析。由于柱体收缩而又不让它收缩,这将使体内产生拉应力。设两端的约束反力为P1和P2,岩柱体轴向的静力平衡条件给出P1-P2=0, 即 P1P2,但不能决定其大小,需要补充一个变形条件。由于降温,柱体的变形量为:l1=TL =710-6(-20)L=-1.410-4L变形条件是柱体的长度不变。也即柱体由于受力而产生伸长变形的量l和由于冷却而缩短的量之和等于零。l+l1=0由此得:l=-l1=-1.410-4L又从:l ,可得补充方程:1.410-4于是: t 该花岗岩柱体将产生拉破裂。2.4 三块 立方体试件,分别作倾角为480,550,640的抗剪强度试验,其施加的最大荷载分别为4.5T,2.8T和2T,试求岩石的C、值,并绘出抗剪强度的曲线图。解:(1)求每块试件破坏面上的剪应力和正应力 (2)求岩石的C,值,根据以上各值作关系图,如下图所示: 由公式: (1) (2)将(1)式代入(2)式,则得: (3) 故 将(3)式代入(1)式,则得:绘出抗剪强度的曲线图,如图21图212.5三轴试验时,岩石的应力-应变曲线通常有那四个特征区?试用应力-应变关系曲线加以说明(图23)。 解:岩石在进行三轴试验时,其应力-应变关系曲线,通常有4个特征区。区:表现为裂隙的闭合,应力应变成非线性关系, 为不可逆变形。区:弹性变形区,即裂隙闭合后,岩石在外载荷作用下,产生弹性变形。应力-应变关系呈线性关系。区:塑性变形区,出现塑性变形,裂隙呈稳定状态,应力-应变曲线基本呈直线关系。区:裂隙不稳定发展区,裂隙进入图 2-3不稳定发展状态,应力-应变关系呈非线性关系。V区:如果还继续施加荷载,则岩石试件进入破坏区,应变增加应力反而降低,进入到破裂阶段。
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