




版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶(hù)提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、計(jì)算題4、 巖石的強(qiáng)度特征(1) 在劈裂法測(cè)定巖石單軸抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)中,采用的立方體巖石試件的邊長(zhǎng)為5cm,一組平行試驗(yàn)得到的破壞荷載分別為16.7、17.2、17.0kn,試求其抗拉強(qiáng)度。解:由公式t=2pt/a2=2pt103/3.145210-4=0.255pt(mpa)t1=0.25516.7=4.2585t2=0.25517.2=4.386t3=0.25517.0=4.335則所求抗拉強(qiáng)度:t=(4.2585+4.386+4.335)/3=4.33mpa。 (2) 在野外用點(diǎn)荷載測(cè)定巖石抗拉強(qiáng)度,得到一組數(shù)據(jù)如下:d(cm)15.714.614.914.116.316.715.716
2、.6pt(kn)21.321.924.820.921.525.326.726.1試計(jì)算其抗拉強(qiáng)度。(k=0.96)解:因?yàn)閗=0.96,pt 、d為上表數(shù)據(jù),由公式t=kis=kpt/d2代入上述數(shù)據(jù)依次得:t=8.3、9.9、10.7、10.1、7.7、8.7、10.4、9.1。求平均值有t=9.4mpa。(3) 試導(dǎo)出傾斜板法抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)的計(jì)算公式。解: 如上圖所示:根據(jù)平衡條件有:x=0-p sin/a-p f cos/a=0=p (sin- f cos)/ay=0-p cos-p f sin=0=p (cos+ f sin)式中:p為壓力機(jī)的總垂直力。 為作用在試件剪切面上的法向總壓力
3、。為作用在試件剪切面上的切向總剪力。 f為壓力機(jī)整板下面的滾珠的磨擦系數(shù)。 為剪切面與水平面所成的角度。則傾斜板法抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)的計(jì)算公式為:=p(cos+ f sin)/a=p(sin- f cos)/a(4) 傾斜板法抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)中,已知傾斜板的傾角分別為30、40、50、和60,如果試樣邊長(zhǎng)為5cm,據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)巖石的力學(xué)參數(shù)c=15kpa,=31,試估計(jì)各級(jí)破壞荷載值。(f=0.01)解:已知分別為30、40、50、和60,c=15kpa,=31,f=0.01,= tg+c=p(cos+ f sin)/a=p( sin- f cos)/ap( sin- f cos)/a= p(cos+ f
4、 sin) tg/a+c( sin- f cos)= (cos+ f sin) tg+ca/pp=ca/( sin- f cos)- (cos+ f sin) tg由上式,代入上述數(shù)據(jù),計(jì)算得:p30=15(kn/mm2)25102(mm2)/( sin30 - 0.01cos30) - (cos30 + 0.01sin30) tg31sincos( sin- f cos)(cos+ f sin)(cos+ f sin) tgp300.50.8660250.491340.8737510.525002-111.4400.6427880.7660440.6351270.7725220.464178
5、21.93638500.7660440.6427880.7596170.6477880.3892310.12456600.8660250.50.8610250.50.300436.68932 (5) 試按威克爾(wuerker)假定,分別導(dǎo)出t、c、c、的相互關(guān)系。解:如圖:由上述ao1baoc得: (1)又 ab=ctgr1, ao1=cscr1 , r1=t/2 (2)把(2)代入(1)式化簡(jiǎn)得: (3)ao2daoc得: r1=t/2 r2=c/2c(csc-1)= t(csc+1) (4)把(4)代入(3)得: (5)由(3),(5) (6)由(3),(5)2ccos=t(1+sin)
6、 , 2ccos=c (1-sin), 相等有sin=(c-t)/ (c+t) (7)由(5)+(3)cos=4c/(c+t) (8)由(6),(7),(8) (9)(6) 在巖石常規(guī)三軸試驗(yàn)中,已知側(cè)壓力3分別為5.1mpa、20.4mpa、和0mpa時(shí),對(duì)應(yīng)的破壞軸向壓力分別是179.9mpa、329mpa、和161mpa,近似取包絡(luò)線為直線,求巖石的c、值。.1圖解法由上圖可知,該巖石的c、值分別為:28mpa、52。2計(jì)算法由m-c準(zhǔn)則變形 (1)考慮coulomb曲線為直線,則強(qiáng)度線應(yīng)與mohr圓中的任意兩圓均相切,此時(shí)的c、值相等,則任一圓都滿(mǎn)足(1)式。設(shè)任意兩圓中的應(yīng)力分別為,
7、由(1)式得整理得將已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算結(jié)果如下:13c179.95.154.4756520.8539332920.451.5765828.05152161035.0996341.81673計(jì)算結(jié)果分析,第一組數(shù)據(jù)與第三組數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果明顯低于第一組與第二組數(shù)據(jù)和第二組與第三組數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果,考慮包絡(luò)線為外包,故剔除第一組數(shù)據(jù)與第三組數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果,取平均后得:=53.02611,c=24.45272mpa。(7) 某巖石的單軸抗壓強(qiáng)度為164.5mpa,=35.2,如果在側(cè)壓力3=40.8mpa下作三軸試驗(yàn),請(qǐng)估計(jì)破壞時(shí)的軸向荷載是多少?解:已知如圖所示:aocabc得:即: 因?yàn)椋簉1=82.25
8、 mpa,=35.2,所以求得:c=42.64 mpa所以:ao=c ctan=60.45 mpaabcade得:解得:r2=137.76 mpa所以1=40.8+2137.76=316.32 mpa(8) 在威克爾(wuerker)假定條件下,巖石抗壓強(qiáng)度是它的抗拉強(qiáng)度的多少倍?解:由上述題(5)知: 故 (1+sin)(1-sin)c/t251.4226180.5773822.463913301.50.53351.5735760.4264243.690172401.6427880.3572124.59891451.7071070.2928935.828427501.7660440.2339
9、567.548632551.8191520.18084810.05901601.8660250.13397513.9282根據(jù)此式點(diǎn)繪的圖如下:五、巖石的變形特征 (1) 試導(dǎo)出體積應(yīng)變計(jì)算式:v=a-2c解:如上圖所示得:v = c2a/4v =(c+c)2(a+a)/4其中略去了c、a的高次項(xiàng),整理得:(2) 巖石變形實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下,a. 作應(yīng)力應(yīng)變曲線(a、c、v)。b. 求初始模量、切線模量、50%c的割線模量和泊松比。(mpa)163047627792154164a(10-6)18837555074093014121913破壞c(10-6)63100175240300350550破壞解
10、:由公式:v=a-2 c得:v=250、175、200、260、330、712、713則初始模量:ei=i/i=16/188=0.085切線模量: et=(2-1)/(2-1) =(77-62)/(930-740) =0.079割線模量: es=50/50=77/930=0.083泊松比:=c /a= 319.48/990.39=0.326、 巖石的強(qiáng)度理論(1) 導(dǎo)出莫爾庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則。解:如圖:由圖中幾何關(guān)系,在abo1中,是直角, (3) 對(duì)巖石試樣作卸載試驗(yàn),已知c=12kpa,=36,y=100mpa,當(dāng)1=200mpa時(shí),按莫爾庫(kù)論判據(jù),卸載達(dá)到破壞的最大圍壓3是多少?如果按米色士判
11、據(jù)又是多少?解:由上題mohr判據(jù)按米色士判據(jù):(4) 巖體內(nèi)存在不同方向裂紋,已知t=8mpa,a. 當(dāng)1=42mpa,3=6mpa時(shí),按格里菲斯準(zhǔn)則是否破壞,沿哪個(gè)方向破壞?b. 當(dāng)1=20mpa,3=8mpa時(shí),是否破壞,沿哪個(gè)方向破壞?解:a.由于1+33=42+3(-6)=240,所以其破壞準(zhǔn)則為:把1=42mpa,3=6mpa,t=8mpa(t取絕對(duì)值)代入上式,左邊=右邊,剛好達(dá)到破壞。其破壞面與最大主應(yīng)力之間的夾角q為:,b. 由于1+33=20+3(-8)=-40,所以其準(zhǔn)則為:3=-t。3=-8=-t,按格里菲斯準(zhǔn)則可判斷其剛好破壞,其破壞方向?yàn)檠?的方向。(5) 已知巖體
12、中某點(diǎn)應(yīng)力值為:1=61.2mpa,3=19.1mpa,c=50mpa,=57,t=8.7mpa,試用莫爾庫(kù)論判據(jù)和格里菲斯準(zhǔn)則分別判斷其是否破壞,并討論其結(jié)果。解:a、用莫爾庫(kù)論判據(jù):等式不成立,所以巖體不破壞。b、用格里菲斯準(zhǔn)則:,所以巖體要發(fā)生破壞。c、根據(jù)莫爾庫(kù)倫判據(jù)巖體不破壞,而根據(jù)格里菲斯準(zhǔn)則巖體要發(fā)生破壞。即可認(rèn)為該巖體不會(huì)發(fā)生剪切破壞,但由于巖體內(nèi)部存在微裂紋和微孔洞,在外力作用下,即使作用的平均應(yīng)力不大,在微裂紋和微孔洞的周?chē)鷮⒊霈F(xiàn)應(yīng)力集中,并可能產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力,這時(shí)就要用格里菲斯準(zhǔn)則判斷是否破壞,此題可認(rèn)為巖體不產(chǎn)生剪切破壞,但會(huì)拉裂破壞,所以此巖體將破壞。七、巖體結(jié)構(gòu)面
13、的力學(xué)性質(zhì) (2) 已知某巖石結(jié)構(gòu)面壁抗壓強(qiáng)度為70mpa,基本摩擦角35,野外確定jrc為11,試按巴頓(barton)公式繪出該結(jié)構(gòu)面的-曲線,并試比較該曲線與庫(kù)倫強(qiáng)度曲線的異同。解:根據(jù)barton公式,將jrc=11,=35,jcs=70mpa代入上式得:,將=10,20,100mpa代入計(jì)算得:(barton)(coulomb)109.7572557.0020752017.3763914.004153024.3349421.006234030.8858828.00835037.1433135.010386043.1722242.012457049.0145349.014538054.
14、6994356.01669060.2484163.0186810065.6779270.02075點(diǎn)繪出的曲線如下:從上圖可以看出:bartong公式和coulomb公式結(jié)果接近,在低正應(yīng)力時(shí)(低于jcs),barton公式計(jì)算的剪應(yīng)力高于coulomb公式,在高正應(yīng)力時(shí),barton公式計(jì)算的剪應(yīng)力低于coulomb公式。八、巖體的力學(xué)性質(zhì)(1) 如圖a,在巖石試樣中存在一結(jié)構(gòu)面,a. 試證明按莫爾庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則導(dǎo)出的強(qiáng)度判據(jù)為:式中c、為結(jié)構(gòu)面參數(shù)。b. 當(dāng)單軸壓縮時(shí),為多少值該巖石的強(qiáng)度最低?提示:可按圖b關(guān)系導(dǎo)出。 .解:解:a. 由圖b,在任意abo中,化簡(jiǎn)即可得: 證畢。b. 單軸時(shí)
15、,上式為 求1對(duì)的最小值。因此,當(dāng)時(shí),巖石強(qiáng)度最低。(2) 地下巖體中有一結(jié)構(gòu)面,其傾角為40。當(dāng)在地下200m深處開(kāi)挖一洞室,如果利用上題的公式,僅考慮巖體自重應(yīng)力,問(wèn)該結(jié)構(gòu)面在該洞室處會(huì)否滑動(dòng)?(已知=26kn/m3,=0.17,結(jié)構(gòu)面c=0.4mpa,=28).解:由上題公式:右邊得: 計(jì)算表明,滿(mǎn)足破壞所需要的1僅為4.743mpa,而此處的實(shí)際應(yīng)力已達(dá)5.2mpa,故會(huì)滑動(dòng)。此題有錯(cuò)誤, 十、地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析三、 計(jì)算題(1) 考慮地應(yīng)力為靜水壓力狀態(tài),分別計(jì)算并繪出r0、1a、2a、3a、4a、5a、6a時(shí)的r/0與/0隨r的變化,并討論其與0的誤差。解:為靜水壓力狀態(tài)即=1
16、,洞室圍巖中與洞軸垂直斷面上任一點(diǎn)的應(yīng)力由彈性理論的平面問(wèn)題可得:將r0、1a、2a、3a、4a、5a、6a代入得:r1a2a3a4a5a6ar/00(0%)3/4(75%)8/9(89%)15/16(94%)24/25(96%)35/36(97%)/02(200%)5/4(125%)10/9(111%)17/16(106%)26/25(104%)37/36(103%)從上表可以看出:應(yīng)力重分布與q無(wú)關(guān),而與測(cè)點(diǎn)徑向距離有關(guān),當(dāng)洞徑一定時(shí),隨r增大而迅速減少,而r隨r增大而增大,并都趨近于天然應(yīng)力值。當(dāng)r=6a時(shí),、r與0相差僅為1/36,小于2.8%,因此一般可認(rèn)為應(yīng)力重分布的影響范圍為r=
17、6a。(2) 一圓形洞室的直徑為5m,洞中心埋深610m,巖層密度27kn/m3,泊松比0.25,試求:a. 洞壁上各點(diǎn)的應(yīng)力值并繪成曲線( = 0、10、20、90);b. 當(dāng)洞內(nèi)有0.15mpa的壓力時(shí),計(jì)算洞壁和拱頂?shù)膰鷰r應(yīng)力。 解:v= h=61027=16.47mpa,=/(1-)=1/3=h/v,h=v/3a、 洞壁上各點(diǎn)的應(yīng)力,。q010203040506070809043.9242.6038.7832.9425.7718.1510.985.141.320b、當(dāng)洞內(nèi)有壓力p時(shí),洞室周邊圍巖應(yīng)力重分布公式為:,。將已知條件代入得:,洞壁:即q=0時(shí),拱頂:即q=90時(shí),。(3) 試
18、導(dǎo)出芬納(fenner)公式。.解:由上圖可知,在r=r處,既是彈性區(qū)又是塑性區(qū),故:e=p=0所以其既滿(mǎn)足彈性圈內(nèi)的重分布應(yīng)力,又滿(mǎn)足塑性區(qū)內(nèi)重分布應(yīng)力在彈性區(qū): 當(dāng)r=r時(shí): (1)又因?yàn)槠錆M(mǎn)足m-c準(zhǔn)則:即: (2)把代入式整理得: 若松動(dòng)圈已脫離原巖,則c=0, (3) 在塑性區(qū):平衡方程成立,考慮靜水壓力狀態(tài),有 (4)由(2)變形整理 (5)(5)代入(4-1)整理并分離變量?jī)蛇叿e分后得 (6)將邊界條件代入(6) (7)(7)代入(6)取指數(shù)(去掉ln)整理后得塑性區(qū)應(yīng)力 (8)又因?yàn)椋寒?dāng)r=r時(shí),即(8)=(3)=化簡(jiǎn)即得芬納公式:(4) 已知h = 100m,a = 3m,c
19、 = 0.3mpa, = 30,= 27kn/m3,試求:a. 不出現(xiàn)塑性區(qū)時(shí)的圍巖壓力;b. 允許塑性圈厚度為2m時(shí)的圍巖壓力;c. 允許充分變形時(shí)的塑性圈半徑。解:由題意得:a. 當(dāng)不出現(xiàn)塑性區(qū)時(shí),即r=a時(shí): b. 當(dāng)允許塑性圈厚度為2m時(shí),即時(shí),c. 當(dāng)允許充分變形時(shí),即當(dāng)時(shí):(5) 已知h = 100m,a = 3m,c = 0.3mpa, = 30,= 27kn/m3,同上,如果e = 1200mpa,= 0.2,分別求洞周位移u = 1cm和u = 3cm時(shí)的圍巖壓力。解:由公式:式中:gm為塑性圈巖體的模量:,把已知條件代入上式:當(dāng):u = 1cm時(shí): 當(dāng):u = 3cm時(shí):(此值為負(fù),即不可能產(chǎn)生3cm的位移) 11、 邊坡巖體穩(wěn)定性分析1、 如圖,導(dǎo)出邊坡不失穩(wěn)的最大坡高h(yuǎn)max。解:解: 如上圖所示:發(fā)僅考慮重力作用下的時(shí),設(shè)滑動(dòng)體的重力為g,則它對(duì)于滑動(dòng)面的垂直分量為gcos,平行分量為gsin,因此,可得滑動(dòng)面上的抗滑力fs和滑動(dòng)力fr分別為:f=g cos tan+cl t=g sin則巖體邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)為: 由上圖幾何關(guān)系可得: 將上式整理得:令k=1即得滑動(dòng)體極限高
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 維修工考試試題及答案
- 外科麻醉 試題及答案
- 2025年廣東省江門(mén)市江海區(qū)八年級(jí)英語(yǔ)第二學(xué)期期中監(jiān)測(cè)模擬試題含答案
- 天車(chē)工試題及答案
- 9.1.2-3 分層隨機(jī)抽樣、獲取數(shù)據(jù)的途徑-2025年高一數(shù)學(xué)新教材同步課堂精講練導(dǎo)學(xué)案(人教A版必修第二冊(cè))含答案
- 2025年醫(yī)療機(jī)構(gòu)質(zhì)量與安全協(xié)議
- 2025年度員工離職福利策劃與審核協(xié)議書(shū)
- 2025年品質(zhì)審核協(xié)議
- 2025年合法住宅轉(zhuǎn)租協(xié)議范本
- 2025年結(jié)束勞動(dòng)協(xié)議
- 民法司法考試題及答案
- 河南省修武縣西村鄉(xiāng)初中2024-2025學(xué)年九下5月語(yǔ)文中考模擬試題(含答案)
- Machine-Cmk-設(shè)備能力指數(shù)Cmk分析表
- (二模)青島市2025年高三年級(jí)第二次適應(yīng)性檢測(cè)歷史試卷(含標(biāo)準(zhǔn)答案)
- 2024年重慶市高考生物試卷(含答案解析)
- 中國(guó)歷史文化知識(shí)題庫(kù)100道附完整答案(必刷)
- 西安電子科技大學(xué)電子信息與通信工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案(本科層次)
- GB/T 42064-2022普通照明用設(shè)備閃爍特性光閃爍計(jì)測(cè)試法
- 網(wǎng)絡(luò)食品交易第三方平臺(tái)備案表
- Dell 2950 SAS5RAID完全配置手冊(cè)
- 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論