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2020年电大岩土力学期末复习考试资料必考重点【精编打印版】

电大岩土力学期末复习考试资料小抄

一、填空题:

1.工程上常用的土的密度有湿密度、饱和密度、浮密度和干密度。

2.土是由固相、气相、和液相三部分组成。3.土体的应力按引起的原因分为自重应力和附加应力两种。

4.对于天然土,OCR>1时的土是超固结土,OCR=1的土属于正常固结土,而OCR<1的土是欠固结土。

5.土的颗粒分析试验最常用的室内试验方法有筛析法和比重计法。

6. 土体的变形可分为由正应力引起的体积变形和由剪应力引起的形状变形。

7.按照土颗粒的大小、粒组颗粒含量把地基土分成碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。

8.根据渗透破坏的机理,渗透破坏的形式主要有流土、管涌、接触流失和接触冲刷。

9.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。

10.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、固结快剪和慢剪三种类型。

11.根据固结排水条件的不同,相应于直剪试验,三轴试验也可分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)和固结排水剪(CD)三种类型。

12.某土单元体抗剪强度指标c=20Kpa,

?

=18

?,大主应力σ1=400Kpa,则该单元体小主应力σ3=182 Kpa时,该土处于极限平衡状态,若σ3=200Kpa,该土处于稳定状态。

13.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高(高或低),对于紧砂来说,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)。

14.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:

2/

45?

+

o

15.太沙基公式中,Nγ、Nq、NC称为承载力系数,由内摩擦角确定。

16.地基剪切破坏的三种形式为整体破坏、局部剪切和冲切

17.影响地基承载力的因素有:土的容重、地下水位、基础的宽度和基础埋深。

18.岩石的破坏形式:脆性破坏、延性破坏、弱面剪切破坏。

19.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。

20.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。

21.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Φ来表示。

22.岩石的变形是指岩石在任何物理因素作用下形状和体

积大小的变化。岩石的变形特性常用弹性模量E和泊松比μ两个指标来表示;

23. 岩石的蠕变是指岩石在应力 不变的情况下岩石变形

ε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。

24. 天然应力(或初始应力)是习惯上常将工程施工前就存在于岩体中的地应力,称为初始应力。

25. 岩滑根据滑动面的形式,组合可分为:平面滑动,楔形滑动和旋转滑动。

26.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。

27.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。

28.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。

29.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)。

30.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。

31.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。

32. 由于岩体变形而对支护或衬砌的压力,称为变形压力;将由于岩体破坏而而对支护或衬砌的压力,称为松动压力。

33. 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。

34. 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。

35.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。

36、岩石按照成因分(岩浆岩)、(沉积岩)、(变质岩)

三种类型。

37、地质构造有(水平构造和倾斜构造)、(褶皱构造)、(断裂构造)。

37、泥石流形成的三个条件是(地形条件)、(地质条

件)、(气象水文条件)。

38、土的三个实测指标是(密度)、(比重)及(含水量)。

38、39、岩石的吸水性常用(吸水率)、(饱和吸水率)

与(饱和系数)来表示。

39、40、建筑物建造之前土中应力是(自重应力),建

筑物建造之后由荷载产生的应力为(附加应力),两者之和是土某中一点的(竖向总应力)。

40、41、土的压缩指标有(压缩系数)、(压缩指数)和

(压缩模量)三种。

41、42、岩石(体)的力学性质包括岩石的(破坏形式)、

(强度)、(变形性质)及岩石的的破坏准则。

42、43、土压力有(静止土压力)、(主动土压力)和(被

动土压力)三种类型。

43、44、地震导致砂土液化的危害主要有(基础沉降和

不均匀沉降)、(大面积喷水冒砂)、(地基承载力丧失)和岩土体失稳四个方面。

44、二、名词解释

45、1、岩体:由结构面与结构体组成的地质体。

46、2、岩石:是经过地质作用而天然形成的一种或多

种矿物的集合体。

47、3、软化性:软化性是指岩石浸水饱和后强度降低

的性质。

48、4、膨胀性:岩石浸水后体积增大的性质。

49、5、崩解性:岩石与水相互作用时失去粘结性并变

成完全丧失强度的性能。

50、6、抗拉强度:是指岩石试件在单向拉伸条件下试

件达到破坏的极限值。

51、7、抗剪强度:岩石抵抗剪切破坏的能力。

52、8、尺寸效应:岩石试件的尺寸越大,则强度越低,

反之越高,这一现象称为“尺寸效应”。

53、9、断裂韧度:是表征岩石阻止裂缝扩展的能力,

是岩石抵抗断裂的力学指标。

54、10、流变性:指在外界条件不变时,岩石应变或岩

石随时间变化的性质。

11、蠕变:指在应力不变的情况下,岩石的变形随时间不断增长的现象。

12、应力松弛:指当应变不变时,岩石的应力随时间增加而不断减少的现象。

13、弹性后效:弹性后效是指在加荷或卸荷条件下,弹性应变滞后于应力的现象。

14、长期强度:岩石在无限长时间内连续蠕变而不至于破坏所能承受的最大应力。

15、牛顿体:应力和应变率成正比,服从牛顿粘滞定律的粘滞体。

16、岩石的强度:是指岩石抵抗外力破坏的能力。

17、峰值强度:若岩石应力——应变曲线上出现峰值,峰值最高点的应力称为峰值强度。

18、应变硬化:在屈服点以后,试件的应力——应变曲线呈上升曲线,若要使之继续变形,则需要相应地增加应力,这种现象称之为应变硬化。

19、疲劳破坏:在循环荷载作用下,岩石会在比峰值应力低的应力水平下破坏,这种现象称之为疲劳破坏。

20、速率效应:是指在岩石试验中由于加载速率的不同而引起的岩石强度的变化现象。

21、延性流动:是指当应力增加到一定程度后,应力增大很小或保持不变时,应变持续不断增长而不出现破裂,也既是有屈服而无破裂的延性流动。

22、脆性破坏:岩石在破坏前变形很小,出现急剧而快度的破坏且破坏后应力降很大。

23、延性破坏:岩石在破坏前发生了较大的永久塑性变形,并且破坏后应力降很小。

24、强度准则:表征岩石破坏时的应力状态和岩石强度参数之间的关系,一般可以表示为极限应力状态下的主应力间的关系方程。

25、塑性变形:在外力撤去后不能够恢复的变形。

26、结构面:又称弱面或地质界面,是指存在于岩体内部的各种地质界面,包括物质分异面和不连续面,如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。

27、原生结构面:在成岩阶段形成的结构面,根据岩石成因

的不同,可分为沉积结构面,火成结构面和变质结构面三类。 28、构造结构面:指在构造运动作用下形成的各种结构面,如劈理、节理和断层面等。

29、次生结构面:指在地表条件下,由于外力(如风力、地下水、爆破等)的作用而形成的各种界面,如爆破裂缝、风化裂缝、风化夹层和泥化夹层等。

30、切割度:既岩体的结构面度,是指岩体被节理割裂分离的程度。

31、结构体:结构面依其本身的产状,彼此组合将岩体切割

成形态不、大小不等以及成分各异的岩石块体,被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。

32、结构效应:是指岩体中结构面的方向,性质、密度和组

合方式对岩体变形的影响。

33、剪胀角:岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位

移与切向位移之比的反正切值。

34、岩体完整性指标:是指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之

比的平方。

35、岩体基本质量:岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的

最基本的属性,岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程

度决定。

36、自稳能力:在不支护条件下,地下工程岩体不产生任何

形式破坏的能力。

37、体积节理数:是指单位岩体体积内的节理(结构面)数目。 38、 、选择题

1.粘性土的抗剪强度由两部分组成,一部分是颗粒间的粘结力,另一部分是( a )

a.摩擦力

b.水压力

c.有效应力

d.荷载

2.直接剪切试验测定土的天然强度为 (c )

a.

2

3

1σστ-=

fu b. 2

u

fu q =

τ c.

q

q fu tg c φστ

+= d.

???

??

+=

322max

D H D M fu πτ

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.岩石内结晶晶格错位的结果,引起岩石的

(b)

a、晚性破坏

b、塑性破坏

c、弱面剪切破坏7.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)Rt

c. Rt=(1-4)Rc

d. Rt=(1-4)Rc 8.下面岩体的那种应力状态是稳定状态

(a)

a.

?

σ

σ

σ

σ

cctg

2

3

1

3

1

+

+

-

?

σ

σ

σ

σ

cctg

2

3

1

3

1

+

+

-

>sin

α

c.

?

σ

σ

σ

σ

cctg

2

3

1

3

1

+

+

-

=sinα

9.广义虎克定律中岩石的剪切模量G为(a)

a.

) 1(2μ+

=E

G

,b.

) 1(2μ-

=E

G

,c.

) 1(2μ+

=ME

G

,d.

) 1(2μ-

=ME

G 10. 岩石的变形(弹性)模量可表示为(c)

a.

yr

p

E

)

1(μ

+

=

,b.

yr

p

E

)

1(μ

-

=

,c.

y

pr

E

)

1(μ

+

=

d.

y

pr

E

)

1(μ

-=

四、判断题

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2

45

φ

-

o

(×)

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。(×)

6.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。(√)

7.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。(×)

8.围岩处于塑性变形状态时,洞室埋置愈深,山岩压力愈大。(√)

9.开挖洞室的影响范围是6倍洞直径。

(×)

10.洞室的形状相同时,围岩压力与洞室的尺寸无关。(√)

五问答题(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

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?

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。

2020年电大岩土力学期末复习考试资料必考重点【精编打印版】

3. 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。 教材344-347

5.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。

6.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:①矿物组成;②结晶程度p 线即变形为弹性,τp 为极限强度(即裂隙开始发展的强度); 第二段:τp -τ f 区段,τf 为峰值强度,该段内裂隙发展至破坏;第三段:τf —τo 区段。τo 为剪断面上的摩擦力(剩余强度) 8. 什么叫滑坡?滑坡滑动面的形式有几种

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;

9.什么是孔隙比e 、孔隙率n ,二者的关系。

孔隙比为土中孔隙的体积与土粒的体积之比;孔隙率为土中孔隙的体积与土的体积之比;关系为:n=e/(1+e),或

e=n/(1-n) 。

10.固结度指:在某一固结应力作用下,经某一时间t 后,土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。

11. 在压力作用下,饱和土体固结的力学本质是什么? 在某一压力作用下,饱和土体的固结过程就是土体中的超孔隙水应力不断消散、附加有效应力不断增加的过程,即超孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。

12. 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? 答:不均匀系数

u

C 和曲率系数

c

C

1060

d d C u = , ()60102

30d d d C c =

10

d ,

30d ,

60

d 为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分

别为10%,30%,60%时所对应的粒径。

13. 请写出无侧向变形条件下的压缩量计算公式,并指出各

个量的含义。

H e e S 11+?-=

或 PH e a S v ?+=11 或 H

E P S s ?=

S 为压缩量,H 为试样的高度,a v 为压缩系数,e 为孔隙比,Es 压缩模量。

14.简述渗透变形的产生条件。

根据渗透破坏的机理,可将产生渗透变形的条件分为两种类型,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;另一类则是地质条件和工程因素,称之为充分条件。只有当土具备充分必要条件时,才发生渗透破坏。 15.简述有效应力的原理。

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。有效应力原理归纳起来可由下面两个要点表达:

饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔

隙水压力两部分;

土的变形与强度的变化仅决定于有效应力的变化。 16. 什么叫土的抗剪强度?常用的试验方法有哪些? 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。抗剪强度试验的方法有室内试验和野外试验等,室内最常用的是直剪试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度

试验等。野外试验有原位十字板剪切试验等。 17.试述莫尔---库伦破坏准则,什么是极限平衡条件? 当莫尔应力圆在强度线以内时,说明单元土体中任一平面的

剪应力都小于该面上相应的抗剪强度,故土体单元处于稳定

状态,没有剪破;当莫尔应力圆与强度线相切时,说明单元

土体中有一平面的剪应力达到了它的抗剪强度;把莫尔应力

圆与库伦抗剪强度相切时的应力状态,作为土的破坏准则。 根据莫尔-库伦破坏准则来研究某一土体单元处于极限平衡

状态时的应力条件及其大、小主应力之间的关系称为极限平衡条件。

18.什么是主动土压力,什么是被动土压力?

如果挡土结构在土压力的作用下,其本身不发生变形和任何位移(移动或转动),土体处于弹性平衡状态,则这时作用

在挡土结构上的土压力称为静止土压力。 挡土结构在土压力作用下向离开土体的方向位移,随着这种位移的增大,作用在挡土结构上的土压力将从静止土压力逐渐减小。当土体达到主动极限平衡状态时,作用在挡土结构上的土压力称为主动土压力。

挡土结构在荷载作用下向土体方向位移,使土体达到被动极限平衡状态时的土压力称为被动土压力。

19. 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?

一是由于剪应力的增加。二是因为土体本身的抗剪强度减小。

20. 确定地基承载力的方法有那些?

答:(1)按土的强度理论确定地基承载力(普朗特极限承载力公式、太沙基极限承载力公式、魏锡克极限承载力公式)(2)规范查表方法(根据野外坚定结果或土的物理性质指标查表确定)。

(3)静载荷试验及其它原位测试方法(标准贯入试验、静力触探试验,轻便触探试

21.土的抗剪强度指标为什么?影响土的抗剪强度因素有哪些?

土的抗剪强度指标为c,

?。土的抗剪强度影响影响因素有:

1)土粒的矿物成分、形状、颗粒大小与颗粒级配

2)土的密度

3)含水量

4)土体结构的扰动情况

5)孔隙水压力的影响

六计算题(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

7.2

=

γ

g/cm3,若隧道周岩的抗剪强度指标

4.0

=

c MPa,

30

=

φ

,试用莫尔-库仑强度条件评价其硐壁

的稳定性。

解:z

z

γ

σ=z

y

x

σ

σ

=

=

洞壁:σ1=2σz σ3=0 ?

σ

σ

σ

σ

cctg

2

3

1

3

1

+

+

-

<

?

sin(稳定)

?

?

σ

σ

σ

σ

sin

2

3

1

3

1=

+

+

-

cctg(极限平衡)

?

σ

σ

σ

σ

cctg

2

3

1

3

1

+

+

-

>

?

sin(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

33

=

?

容重

γ=25kN/m

3,侧压力系数

7.0

=

K

。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:

?

?

?

?

?

-

+

=

2

45

1

2

?

tg

h

b

b

这时,

2

2

1

2b

z

tg

k

pe

e

tg

K

c

r

b

q b

z

tg

k?

?

?

-

+

?

?

?

?

?

?

-

-

=

-

)

2

45

(2

1

?

γ-

=o

htg

e)

2

45

(

)

(2

2

?

γ-

+

=o

tg

h

h

e

)

2

45

(

)

2(

2

1

2

?

γ-

+

=o

k

tg

h

h

h

P

3.某圆形洞室围

25

=

γ

kN/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。