工程地质终极版计算题

二. 计算题或问答题

1. 某场地土层：地表下有22m厚的粘土层，土的饱和重度γsat＝19kN/m3，水的重度γw＝10kN/m3，其下为砂层。经测定砂层中的水为承压水，承压水水位可沿钻孔上升到地面下3m时稳定。某工程拟在粘土层中开挖一深14m的基坑，坑内排水至坑底面。试问：基坑底面以下土层是否会产生流土失稳？ P57

解：承压水头：h=22-3=19m，

承压水水位与基坑底面的水头差：Δh=14-3=11m，

承压水在基坑底面以下土层的渗流路径：ΔL=22-14=8m

水力梯度：i=Δh/ΔL=11/8=1.375

临界水力梯度：满足已流土失稳条件

应采取的措施：可采用人工降低承压水水位的方法，或者在基坑四周做穿透砂层的隔水帷幕。

2. 如下图，含水层为潜水层，隔水底板水平，条形开挖工程长L=500 m，影响宽度R=70 m，含水层厚H=4.5 m，开挖工程水层厚h=0.5 m，含水层渗透系数k=6.8 m/d，试计算从两侧进入工程的水量。P57,61

解: A:过水断面平均面积L (H+h)/2 ；I:水力坡度 (H-h)/R

达西渗透定律

渗透流量Q=2kAI =2×k ×L (H+h)/2× (H-h)/R

=2×6.8 ×500 ×(4.5+0.5)/2 × (4.5-0.5)/70 =971 (m3/d)

3．某工程欲在γ=16 kN/m3的粘土中开挖一深3m的基坑，地面以下第一层为厚6 m的粘土层，其下为厚3 m的承压含水层，承压水头埋深为1 m。问基坑是否安全？若不安全，试提出一种具体的解决方案，并使抗坑底突涌安全系数不小于1.2。(γw =10 kN/m3) P59

解：根据压力平衡公式有：

式中—承压水水头；—水的比重，取10kN/m3 ；H —基坑底板的安全厚度；γ—粘土的比重。故基坑底板的安全厚度为：

由于此时基坑底板厚度只有3米，小于3.125米的安全厚度，会发生基坑突涌现象，不安全。

可采取抽取承压水，以降低承压水头的方案。

设将承压水头降低h米，则

故承压水头至少应降低1.0米

4. 利用声波测试技术求岩体动弹性参数。已知发射换能器与接收换能器的距离为L，纵、横波走时读数分别为、，纵、横波零延时初始读数分别为、，求岩体的纵、横波速度。

解：岩体的纵波速度为

横波速度为

5. 岩石点荷载强度试验的仪器标定系数为，岩石点荷载试验破坏荷载

为，破坏面面积，已知抗拉强度系数值为，试求该岩块的抗压强度和抗拉强度。P108

解：由知

岩石的点荷载强度

岩块的抗压强度 P95

岩块的抗拉强度

6. 某岩体的岩石单轴饱和抗压强度R c为10MPa，在现场做岩体波速试验=4.0km／s，在室内对岩块进行波速试验=5.2km／s，如不考虑地下水、软弱结构面及初始应力的影响，按《工程岩体分级标准》(GB50218-94)计算岩体基本质量指标BQ值和确定基本质量级别。请问下列哪一组合与计算结果最接近? P94-97

（A）312.3 Ⅳ级（B）267.5 Ⅳ级（C）486.8 Ⅱ级（D）320.0 Ⅲ级

解：K v=(/)2=(4.0/5.2)2=0.592, 满足条件R c<90K v+30, K v<0.04R c+0.4由BQ=90+3R c+250K v=90+3*10+250*0.592=268

Ⅳ级选（A）

7. 某岩体的完整性指数为0.6，岩石的饱和单轴抗压强度为60MPa，则岩体的基本质量等级为下列那一类？

（A）Ⅱ级（B）Ⅲ级（C）Ⅳ级（D）还应根据岩石的风化程度才能确定

解：岩石坚硬程度分类：较硬岩；岩体完整程度分类：较完整，满足条件R c<90K v+30, K v<0.04R c+0.4, 由BQ=90+3R c+250K v=420Ⅲ级选（B）

8. 某岩体的压缩波速度为4000m/s，岩块的压缩波速度为5000m/s ，该岩石饱和单轴抗压强度为30MPa，试初步判别该岩体基本质量等级（A）Ⅱ（B）Ⅲ（C）Ⅳ（D）Ⅴ

解：K V=(V pm/ V pr)2=, 岩体完整程度属于比较完整.

=30 MPa, 岩体坚硬程度属于较软岩

c

满足条件R c<90K v+30, K v<0.04R c+0.4 BQ=90+3R c+250K v=340

岩体基本质量等级属于Ⅳ级。选(C)

9. 某岩体较破碎，属较坚硬岩，岩石单轴饱和抗压强度为50 MPa，岩体完整性指数为0.5，地下水影响修正系数为0.2，主要软弱结构面产状影响修正系数为0.3，初始应力状态影响修正系数为0.5。试根据《工程岩体分级标准》对该工程岩体质量进行详细定级。 P97

解：BQ=90+3R c+250K v

[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)

=90+3×50+250×0.5-100×(0.2+0.3+0.5)=365-100=265

定为Ⅳ级