Virgin stresses in the rock mass(1)原岩应力/virgin stresses:(P96)采掘前原岩内的应力。(2)原岩/virgin rock/initial rock:指未受采掘影响的天然岩体。(3)自重应力/gravity stress:指由于上覆岩层重力引起的应力。(4)构造应力/tectonic stress:指由于地壳构造运动在岩体中形成的应力。(5)原岩应力分布的一般规律:(P99)三条。(6)应力释放法测定原岩应力的原理与步骤:(P101)四步(7)原岩应力现场测试方法分类:(P102)例1、 已知某砂岩的单轴抗压强度σ=40MPa,τφ,内摩擦角ψ=45°,(1)试应用库伦剪切强度准则(Coulomb’s shear strength criterion)计算该试件(jacketed specimen)在围压σ=10MPa 作用下的峰值抗压强度。(2)如果有一结构面斜向穿透上述岩石试件,此结构面的外法线与竖向最大主应力方向的夹角β=30°,结构面的粘聚力C=0,内摩擦角φ=30°,计算沿结构面滑移的强度,并分析此条件下结构面对岩体强度的影响。

考查要点：
本题主要考查岩石力学中的库伦剪切强度准则和结构面滑移强度的计算，以及结构面对岩体强度的影响分析。
解题核心思路：

1. 库伦准则：利用单轴抗压强度和内摩擦角，结合围压计算峰值抗压强度。
2. 结构面滑移强度：根据结构面的几何关系和抗剪强度参数，判断滑移条件是否满足，进而分析结构面对岩体强度的影响。
   关键点：

• 库伦公式的变形应用：注意围压对强度的影响。
• 结构面方向与主应力的关系：通过夹角β和抗剪参数判断滑移可能性。

第（1）题

库伦剪切强度准则公式

库伦准则表达式为：
$\sigma = \sigma_c + \sigma_3 \cdot \frac{1+\sin\varphi}{1-\sin\varphi}$
其中，$\sigma_c$为单轴抗压强度，$\sigma_3$为围压，$\varphi$为内摩擦角。

代入已知条件

已知$\sigma_c=40\ \text{MPa}$，$\varphi=45^\circ$，$\sigma_3=10\ \text{MPa}$，代入公式：
$\sigma = 40 + 10 \cdot \frac{1+\sin45^\circ}{1-\sin45^\circ}$
计算得：
$\sigma \approx 98.28\ \text{MPa}$

第（2）题

结构面滑移强度公式

沿结构面滑移的强度条件为：
$\sigma_1 \sin^2\beta + \sigma_3 \cos^2\beta - 2\tau_{\text{max}} \sin\beta \cos\beta \geq 0$
其中，$\tau_{\text{max}} = C + \sigma_{\text{ave}} \tan\varphi$，$\sigma_{\text{ave}}$为平均应力。

代入已知条件

已知$\beta=30^\circ$，$C=0$，$\varphi=30^\circ$，$\sigma_1=98.28\ \text{MPa}$，$\sigma_3=10\ \text{MPa}$，代入公式：
$98.28 \cdot \sin^2 30^\circ + 10 \cdot \cos^2 30^\circ - 2 \cdot (0 + \frac{98.28+10}{2} \cdot \tan30^\circ) \cdot \sin30^\circ \cos30^\circ$
计算得：
$\text{结果满足强度条件，结构面对岩体强度无影响}$