岩土力学作业四答案

1、岩土力学作业四答案说明：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（每空分，共计30分）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。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地下工稈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。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）。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。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。由于岩体

2、变形而对支护或衬砌的压力，称为变形压力：将由于岩体破坏而而对支护或衬砌的压力，称为松动压力。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。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。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。三、判断题（每小题2分，共计10分）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。（V）由于洞室围岩的变形和破坏而作用于支

3、护或衬砌上的压力称为围岩压力。（X）V）围岩处于塑性变形状态时，洞室埋置愈深，山岩压力愈大。开挖洞室的影响范围是6倍洞直径。（X）5洞室的形状相同时，围岩压力与洞室的尺寸无关。（V）四、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教材283页何为山岩压力？按其成因可分为哪几类？各自用什么方法确定？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

4、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。不同质量状况的围岩变形破坏特别如何？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。简述高压固结灌浆的施工方法。教材344347五、计算题（每题10分，共计4

5、0分）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丫二2.7g/cm3，若隧道周岩的抗剪强度指标c二0.4MPa,0=30,试用莫尔-库仑强度条件评价其硐壁的稳定性。解：Q=YzQ=Q=KQzxy0z洞壁：6=2gg=0Q3vsin申（稳定）1z3Q+Q+2cctg*13Q+Q+2cctg*13=sin*（极限平衡）21二3sin*(不稳定)Q+Q+2cctg*13在地下50m深度处开挖一地下洞室，其断面尺寸为5mX5m。岩石性质指标为:凝聚力c=200kPa，内摩擦角*二33。，容重丫=25kN/m3，侧压力系数K二0.

6、7。已知0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：b=b+htg45。一坠210I2丿这时，brcq=1eKtg*0V、z臥*b2+pe-k吨2丿=yhtg2(45o-*)e=Y(h+h)tg2(45。-202P=1yh(2h+h)tg2(45o-)k2o2某圆形洞室围Y=25kN/m3，埋置深度H=160m，洞的半径r0=7m。设折减扣的凝聚力c=0.02MPa，*=31。，求松动压力。系数kl曲线系数k2曲线解po=yH=25X160=4MPa厶二二二200，则由9二31查图6-16和图6-17的曲线得:c0.02k=0.79,k=1.6412所以p=

7、kyrkc=0.79x25x7x0.0011.64x0.02=0.105MPaa1024.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=1.8X104MPa，泊松比卩1=0.333。岩石的弹性模量E=1.1X104MPa，泊松比卩=0.367。试求:221)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E、E、12m、m以及a和b值代入式(7-25)，12得：2.32(3.33#1)3.331)x2.72x1x104九3.332x1.8x104x(3+12.722.32丿+32x1x104(3.33+1)6.332)*32+3.33*2.32)所以混凝土衬砌传给岩石的压力为：p=九p=MPab求离中心3.5m(r=3.5m)处的围岩附加应力:2.32厂3.52Pb=MPaMPaQ0=Q要求衬砌内任何点(arb)的应力c、n则可根据厚壁圆筒的公式计算：r=2