土压力的计算(编辑修改稿)

土压力的计算(编辑修改稿)内容摘要：

要求容器内的水面始终高于试件，煮沸时间不得小于 6h；当采用真空抽气法时，同样要求容器内水面 始终高于试件，真空压力表面读数为 100kPa。 直至无气泡逸出为止，并要求真空抽气时间不得小于 4h，最后擦干饱和试件表面水分称量，其饱和吸水率可按下式计算： 3 岩石的膨胀性和崩解性 1)岩石的膨胀性 岩石的膨胀性是指在天然状态下含易吸水膨胀矿物岩石的膨胀特性。 这主要反映含有粘土矿物的岩石 的性质。 由于粘土矿物遇水后颗粒之间的水膜将增厚，最终导致其体积增大。 这对于岩石的力学特性以及岩石工程的施工将造成较大的影响，有必要掌握这类岩石遇水时的膨胀性，以改进施工与支护设计的参数。 岩石的膨胀性通常可用自由膨胀率、侧向约束膨胀率和膨胀压力来表示。 (1)自由膨胀率 自由膨胀率是表示易崩解的岩石在天然状态下不受任何条件的约束，岩石浸水后自由膨胀 (径向和轴向 )变形量与试件原尺寸之比。 自由膨胀率试验一般是将采用干法加工成的试件放入自由膨胀率试验仪器 (见图1511)，按图示的方法放置好试件及其量测仪表，最后缓慢地向盛水容器四周注入纯水，直至淹浸上 部透水板。 随后测度千分表的变形读数。 最先的一小时内，每隔 10min 测读一次，以后每小时测读一次，直至 3次读数差不大于。 另外要求浸水后试验时间不得小于 48h。 岩石的自由膨胀率可按下式计算： 岩石侧向约束膨胀率是岩石试件在有侧限条件下，轴向受有限荷载时，浸水后产生的轴向变形与试件原高度之比值。 岩石侧向约束膨胀试验，一般将加工好的试件放入内涂有凡士林的金属套环内，并在试件上下分别设置薄型滤纸和透水板，随后在试件顶部放上能对试件持续施加 5kPa 压力的金属荷载块，并在上面安装垂直千分表，安装完毕后可按上述自由膨胀率的 试验方法及终止试验条件进行试验。 岩石侧向约束膨胀率可按下式求得： (3)膨胀压力 岩石的膨胀压力是指岩石试件浸水后保持原表体积不变所需的压力。 岩石的膨胀压力通常是将按要求加工成的试件放入金属套环内，并在试件上下两端放置薄型滤纸和金属透水板，随后安装加压系统及位移量测系统。 可利用测得的荷载按 下式计算膨胀压力。 2)岩石的耐崩解性 岩石的耐崩解性是表示粘土类岩石和风化岩石抗风化能力的一个指标。 是模拟日晒雨淋的过程，在特定的试验设置中，经过干燥和浸水两个标准循环后，试件残留的质量与原质量之比值。 岩石的耐崩解性用岩石耐崩解性指数 (Id2)来表示。 岩石耐崩解性指数可按下式计算： 表 1511例示甘布尔指出的耐崩解性分级，可对岩石的抗风化特性作定性的分析。 4 岩石的超声波波速 岩石的超声波波速是利用超声波在岩石中的传播过程中，由于其微裂隙和孔隙的存在影响其传播的速度特性，进而评价岩石致密程度的一个指标。 岩石超声波可根据质点的振动方向与其传播方向的异同分成二类波速，当给予岩石一个脉冲后，质点振动的方向与其传播的方向垂直的波速称为横波或剪切波；岩质点的振动方向与传播的方向一致的波速称为纵波或压缩波。 岩石的超声波波速一般都在规则试件上进行的。 根据换能器布置的方法，波速测试有直透法或平透法两种。 其中，直透法是最常用的方法。 试验时要求将试件放置于测试架中，并能对 换能器施加约 ，并测试纵波或横波在试件中行走的时间，最后将发射、接收换能器对接，测读零延时。 超声波波速按下式求得： 【例题 7】下列不属于岩石的水理性质的是 ( )。 A. 岩石的含水率 B. 岩石的吸水性 C. 岩石的膨胀性和崩解性 D. 岩石的湿密度 答案： D 【例题 8】岩石的超声波波速可以作为评价岩石 ( )的一个指标。 A. 坚硬程度 B. 致密程度 C. 膨胀性 D. 崩解性 答案： B 三、岩石的强度特性 岩石的强度分成单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及三向压缩强度等。 下面主要介绍岩石在这些不同荷载作用下的强度特性。 (一 )岩石单轴抗压强度 岩石单轴抗压强度是指岩石试件在无 侧限条件下，受轴向力作用破坏时，单位面积上所施加的荷载。 其值可按下式求得 1 岩石单轴抗压强度的试验方法 按照国家 “ 工程岩体试验方法标准 ” 中的要求，岩石试件的加工应满足前面所叙述的标准试件的要求，并其放在试验机中心，以每秒 ～。 同时要求在试验前对试件作详细的 描述，内容包括岩性和岩石中所包含的节理之间的关系、含水状态等项目，并记录下试件破坏后的形态。 2 岩石在单轴抗压试验破坏后的形态特征 在外荷载作用下岩石试件破坏后的形态是表现岩石破坏机理的重要特征，它不仅表现出岩石受力过程中的应力分布状况，还反映了不同试验条件中对它的影响。 岩石在单轴抗压强度试验中出现的破坏形态大约可分成两种： 1)圆锥形破坏 (见图 1512a)：这类破坏形态的试件，由于中间的岩石被剥离使得岩石破坏后呈两个尖顶的圆锥体。 经分析可知，产生这种破坏形态的主要原因是上、下压板在施加荷载时，与岩石 试件端面之间产生了较大的摩擦力，促使岩石端部产生了一个相当于箍的约束作用。 此时，岩石试件内的应力分布如图 1513所示。 由于拉应力的作用使得这部分岩石被剥离而形成圆锥体。 因此从某种意义上来说圆锥体的破坏形态并没有真正反映其破坏特征，而是带有试验系统所给予的影响。 2)柱状劈裂破坏 (见图 1512b)：在发现圆锥形破坏的真正原因之后有人在上下压板与试件端面之间，涂上了一层薄薄的凡士林以减小接触面之间的摩擦力，最终岩石试件由于产生平行于所施加的轴向力的裂缝而破坏。 对于不同的岩石所含的矿物成份和所含裂隙的不同 ，局部还会出现些较小的斜向裂缝。 应该说柱状劈裂破坏是真正反映岩石单轴压缩破坏的形态。 【例题 9】下列不属于岩石在单轴抗压强度试验中出现的破坏形态的是 ( )。 A. 圆锥形破坏 B. 柱状劈裂破坏 C. 三角形破坏 答案： C 【例题 10】能够真正 反映岩石单轴压缩破坏的形态是 ( )。 A. 圆锥形破坏 B. 柱状劈裂破坏 C. 三角形破坏 答案： B 【例题 11】在作岩石单轴抗压强度试验时，如果增加上下压板与试块之间的摩擦力，则岩石的破坏形态呈 ( )。 A. 圆锥形破坏 B. 柱状劈裂破坏 C. 三角形破坏 答案： A 3 岩石单轴抗压强度的影响因素 1)承压板给予单轴抗压强度的影响 除了上述试件端面与承压板之间的摩擦力影响试件的破坏形态以外，还 有承压板的刚度也将影响试件端面的应力分布状态。 由研究可知，当承压板刚度很大时，其接触面的应力分布很不均匀，呈山字形，如图 1514所示。 显然，这将影响整个试件的受力状态。 图 1514 在刚性承压板之间压缩时岩石端面的应力分布 因此，有人建议试验机的承压板 (或者垫块 )尽可能采用与岩石刚 度相接近的材料，避免由于刚度的不同而引起变形不协调造成应力分布不均匀的现象，减少对强度的影响。 2)试件尺寸及形状对单向轴抗压强度的影响 岩石力学试验最早采用边长为 5cm 的立方体试件。 经研究发现，试件的尺寸、形状、高径比都将影响岩石的强度值。 (1)岩石试件的形状 众所周。