土体中应力和岩体应力中应力为什么要要区分

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-05-14 11:20 标签： 岩体应力

1.一个5cm5cm10cm试样其质量为678g，用球磨机磨成岩粉并进行风干天平称得其质量为650g，取其中岩粉60g做颗粒密度试验岩粉装入李氏瓶以前，煤油的读数为0.5cm?，装入岩粉后静置半小时，得读数为20.3 cm?，求该岩石的天然密度、干密度、颗粒密度、岩石天然孔隙率（不计煤油随温度的体积变化。） 解已知，,,, 天然密度 干密度 颗粒密度 岩石天然孔隙率 2．已知岩石单元体AE的应力状态如图所示并已知岩石的c4MPa，35 试求⑴各单元体的主应力大小、方向并作出摩尔应力图。⑵判断在此应力下岩石单元体按摩尔库伦理论是否会破坏（单位 MPa） D B A C E 解1）、由公式 及 求得对A 如图所知，在此应力下岩石单元体没有破坏 对B 不存在正应力，存在切应力 由图可知在此应力下单元体已被破坏。 对C 由图可知在此应力下单元体不破坏 对D 因为R0，所以在此应力丅单元体不被破坏。 对E 如图可知在此应力下单元体不被破坏。 3．对某种砂岩作一组三轴实验得到如题213表示峰值应力 序号 1 2 3 4 1.0 2.0 9.5 15.0 9.6 28.0 48.7 74.0 试求⑴该砂岩峰值强度的莫尔包络线； ⑵求该岩石的c,值； ⑶根据格里菲斯理论，预测岩石抗拉强度为多少 解 1 2,由 令 则有 （1） （2） 由（1）、（2）式可得 3, 由 嘚 4．将某一岩石试件进行单轴压缩试验，其压应力达到28.0MPa时发生破坏破坏面与水平面夹角为60°，设其抗剪强度为直线型。 试计算⑴该岩石的c，值； ⑵破坏面上的正应力和剪应力； ⑶在正应力为零的面上的抗剪强度； ⑷在与最大主应力作用面成30°的面上的抗剪强度。 解（1）、破坏角是岩石试件在单向或三向受力条件下破坏时破坏面与最大主应力作用面的夹角。已知破坏面与水平面夹角为则 （2）、最大、最尛主应力 （3）、正应力为零的面上的抗剪强度为 （4）、在与最大主应力作用面成30°的面上的抗剪强度为 5．某砂岩地层,砂岩的峰值强度参数c1.2MPa，40°。某一点的初始应力状态为由于修建水库岩石孔隙水压力增大试求该点岩石当孔隙水压力为多大时会使砂岩破坏 解 由题意知 ，圆心位置为 设与圆心的距离为X 则 则有 该点岩石当孔隙水压力为14.MPa时会使砂岩破坏 6.已知某水库库址附近现场地应力为Mpa,Mpa。该水库位于多孔性石灰岩区域内该灰岩三轴实验结果为c1.0Mpa，试问能修多深的水库而不致因地下水位升高增加空隙水压力面导致岩石破坏 解 由摩尔应力圆图中的比例關系式可知 由 可解得 7、如果某种岩石的强度条件为τσtg30°十10MPa，试求 1这种岩石的单轴抗压强度； 2设σ1σ2σ3压应力为正，单位为MPa则应力状態为53.7，301时岩石是否破坏。 解答由知 ； （1）由 有 （2）由三向抗压强度有 （53.7，301）时三向抗压强度，已破坏； 8、在均质岩体应力中开一巷噵巳知岩石的内摩擦角φ30°，内聚力C30MPa,由实测知道巷道围岩所受平均垂直应力为200MPa，这种情况下至少应对巷道边帮提供多大的侧向应力才能維持巷道边帮的平衡 解答本题实质为求三向受力下最大主应力为200不破坏时的最小侧压 由 有 需提供最小侧向应力为0.64。 9、某岩块强度符合库侖准则c 5 MPa，φ30°。如果三轴应力状态下的σ310 MPa 保持常数求极限平衡时σ1。（6分） 解 c 5 MPaφ30°，σ310 MPa 极限平衡状态莫尔圆与强度线相切，有 10、已知茬某岩体应力中仅含有一条节理面，节理面和最大主应力平面成某角度α。图1表示出了完整岩块的莫尔应力圆，并给出了完整岩块和结构面的强度线。结合下图，试进行以下分析（共10分） （1）图示强度线1代表完整岩块还是结构面的强度线判断依据是什么（3分） （2）若要保證岩体应力处于安全工作状态莫尔应力圆与强度线1和强度线2分别处于怎样的几何关系（相离相切相割）（2分） （3）当α在何种取值范围时，岩体应力会破坏，且岩块先于节理发生破坏破坏角是多少（3分） （4）当α在何种取值范围时，岩体应力会破坏，且节理先于岩块发生破坏（2分） 图1 结构面对岩体应力强度影响分析图 解（1）图示强度线1代表完整岩块的强度线，因为在一般情况下岩块的强度要高于结构面的強度故在τ-σ图上，岩块的强度线处于结构面强度线的上方。 （2）若要保证岩体应力处于安全工作状态，莫尔应力圆与强度线1相离故吔与强度线2相离。 （3）当α＞α2或α＜α1时岩体应力会破坏，且岩块先于节理发生破坏破坏角为450 1／2Φ1。 （4）当α1＜α＜α2时，岩体应力会破坏，且节理先于岩块发生破坏。 11、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 （12汾） 解孔隙比 孔隙度 饱和度 干容重 12、在2000 m深处的岩体应力，由覆盖岩层重量引起的垂直应力为50Mpa水平应力为10Mpa。该处有一倾角为60°的正断层如图。（1）求断层面的正应力和剪应力；（2）并画出其摩尔应力圆（17分） 答（1）由题意得10Mpa，50Mpa；30°，带入公式求出 （2）由主应力、断定B100和點A50，0以AB为直径画出摩尔应力圆。在应力圆上由点A逆时针旋转60°至D点D点即为对应正断层上的应力分量和。 13、简述岩石在单轴压缩应力作鼡下的典型岩石应力、应变曲线的三个阶段并绘出大致曲线示意图答原生微裂隙压密阶段（OA）、弹性变形阶段（AB）、塑性变形阶段（BC） 茬已确定的场地上，采用多种手段查明场地工程地质条件；采用综合评价方法对场地和地基稳定性做出结论；对不良地质作用和特殊性岩土的防治、地基基础形式、埋深、地基处理等方案的选型提出建议；提供设计、施工所需的岩土工程资料和参数。

对岩体应力应力场导向作用进行叻试验、测试、分析研究,并结合工程实例阐述了波导效应对爆破效果产生的影响

在研究固体潮与地震的关系时 ,需要知道固体潮应力场的時空分布。

综述了我国已建、在建和拟建的抽水蓄能电站与岩体应力初始应力场测试、应用资讯;初步研讨了当代抽水蓄能电站设计施工中應用岩体应力初始应力场的一些基本规律,包括:①20座抽水蓄能电站实测岩体应力初始应力场存在高、中、低三类地应力水平;②实测的岩体应仂初始应力与埋藏深度的关系;③抽水蓄能电站厂房洞室长轴方向与地应力的关系;④抽水蓄能电站的有压隧洞最小覆盖厚度;⑤地质断裂对抽沝蓄能电站岩体应力初始应力约有30%~50%的影响

    　　土自重或荷载在土体中某单位面积上所产生的作用力。由自重引起的应力称自重应力；由外加荷载（例如建筑物基础荷载）引起的应力称附加应力；土和建筑物接触面上的应力称接触应力


　　应力的分布和状态 　受荷载的土體中各点的所有不同方向的平面上的应力都是不相同的，这种随着点的位置不同而呈现的应力变化称为土体中的应力分布。而通过一点嘚所有平面上的应力的总体则称为该点的应力状态。土体中一点的应力状态可以用通过该点的任意三个互相正交的平面上的三个法应力汾量σ

和三个独立的剪应力分量τ

完全确定;在已知三个主平面方向的条件下也可用三个主应力 σ

完全确定；在近代土力学研究中，则常鼡八面体法应力σ

表示由于各种荷载通常都不是瞬时地施加的，所以土体中任何一点的应力状态都会随着加（卸）载的过程而变化如果在主应力空间把加（卸）载过程中代表各不同时刻的应力状态的各点顺次地连接起来，这条连线就称应力路径因绘制空间应力路径比較麻烦,所以常常把它绘在σ

平面或称p-q平面上。


　　中性应力和有效应力 　土是一种以固体颗粒为骨架的有孔物质孔隙中部分地或全部充滿着水，水不能承受剪应力但能承受正应力，所以饱和土体中某平面上由荷载引起的剪应力只能由土骨架承受而正应力则可能由土骨架和孔隙水共同承受。由于正应力中由孔隙水传递的那一部分只能对土粒四周或不透水边界加压并不能使土骨架受力和产生体积压缩，吔不直接影响土的抗剪强度土的压缩和强度实际上是受土骨架传递的那一部分正应力所控制，所以土力学中常将由孔隙水传递的正应力蔀分称为中性应力(u),而将由土骨架传递的正应力部分，称为有效应力(σ′),两者的代数和称总应力（σ）。为了确定实际控制土的力学效应的有效应力，需先确定被考虑平面上的总应力然后按照该平面上孔隙水的受力条件确定中性应力（包括静水压力和可引起水流动的超静水壓力）， 有效应力就可用代数式σ′＝σ-u计算


　　自重应力和初始应力状态 　在研究自重应力时，通常把天然地面下的土体理想化成为一個以水平面为边界的、水平向均质同性的半空间体土层分界面也被假定成水平面。这样的土体在水平面和垂直平面上都不会由于自重产苼剪应力,所以这些面都是主平面,它的自重应力状态就可用三个主应力表示（见图）对正常压密的土层，距地面深度h处的垂直总应力为σ

汾别为第i层土的厚度和容量与σ

相应的有效应力σí＝σ－u。当孔隙水处于或接近于静止状态时在地下水位处u＝0；在地下水位以下某一罙度z处u＝γ

z;在地下水位以上的毛细水饱和区中的某一高度z′处u＝－γ

为孔隙水容重。 距地面h深度处的水平有效应力则可表为σ姟＝σ岉＝K

為计算点所在土层的静止侧压力系数可通过试验或按经验公式估计，其值一般小于 1如果现地面是经过地质剥蚀后遗留下来的，或者所栲虑的土层曾受过其他的超压密作用,则K

0

可能大于1这样求得的σ

就代表天然土层中一点的应力状态。


　在将土当成线性变形体的假定前提丅均质各向同性半无限空间土体中，任意一点由外加荷载引起的附加应力可用弹性力学中对界面上有集中荷载作用的应力计算公式，按实际加载面积的几何形状和给定的接触压力分布形式通过积分求解为了简化计算，在土力学教科书中都列有数值表可供查用对条形基础和土堤等接近于平面变形问题中的附加应力，可用界面上有均布线荷载作用的计算公式通过相应的积分求解。至于接触应力则是一個牵涉到土与建筑物相互作用的复杂问题刚性基础底面的接触压力通常按线性分布的假定用简化的静力平衡分析法求解。复杂情况下的汢体应力可用数值分析法求解


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