岩石力学第3次作业答案
1、岩石试样中含有一结构面，其与最大主应力平面夹角为，试依据Mohr-Coulomb准则导出其强度判据。

解：假设结构面的强度参数为c j，j，岩石的强度参数为c，，因此可以判断破坏的形式：沿结构面重剪破坏，剪断破坏。

显然岩体是否发生破坏，与结构面所在方位和应力大小有关，随着应力的增加，如果不沿结构面破坏，将会发生剪切岩石的破坏。

沿结构面破坏的条件为：
对应的最小值：
同样也可导出岩体剪断破坏时对应的应力状态。

若处于两者之间的状态，则有：
若：，则可能发生沿结构面破坏。

可以总结为：
（1），当
（2），、
当（3），
2、简述钻孔应变法测定地应力的原理和推导相关计算公式。

答：钻孔应变法测量地应力通过在孔底安装位移或应变片通过套芯钻头将套孔岩芯的应力完全解除，通过测量套孔岩芯应力解除前后的孔径变化或孔底及表面应变变化情况确定地应力值及方向。

下面以孔底应变法确定应力方法为例介绍。

在计算时利用，因此可建立3个方程联合求解的方程组，从而得出应力状态，从而一个平面内的应力状态得以确定。

3、水压致裂法和钻孔应变法的优缺点。

答：水压致裂法明显的优点是可以达到很深的深度，在测量时其结果与岩石本身的物理力学性质关系不大，可直接导出应力，但一般适合能测水平方向的应力，要求岩体较为完整。

钻孔应变法适应性较广，测量结果较准确，但由于需要开凿隧道和洞室，成本较高。

4、工程岩体等级在确定时应考虑哪些因素，以Q指标为例进行说明。

答：应该考虑岩体完整程度、岩石本身的强度性质、地下水、主要结构面的影响、地应力的情况，如下式所示：
5、在某岩层中开挖一隧道，已知其直径a=2m，埋置深度为1000m，岩体的强度参数为：，内摩擦角为300，岩体平均重度为25kN/m3，试判断围岩塑性区存在及发展情况。

答：假定岩体的强度准则符合Mohr-Coulomb准则，则可得：
，从而得出：c=0.58MPa
由于洞室埋深较大，可按静水压力状态确定地应力，于是：
，根据弹性应力集中系数，显然有进入塑性区
根据塑性区半径计算公式：。