简述采矿工程中岩体力学的特点

1、3.3、简述岩石在三向压力作用下的变形规律。.简述采矿工程中岩体力学的特点。采矿工程多处于地下较深处，而其它地下工程多在距地表较近（几十米）的范围内；对矿山工程，只要求在开采期间不破坏，在采后能维持平衡状态不影响地表安全即可，故其计算精度、安全系数及加固等方面均低于国防、水利工程的标准；矿山地质条件复杂，又受矿床赋存条件限制，故采矿工程的位置选择性不大，同时采掘工作面不断变化，因而采矿工程岩石力学具有复杂性的特点.绘图并说明岩石的应力-应变全过程曲线。裂隙压密阶段（OA）。曲线上凹，体积缩小；A点： 压密极限线弹性变形阶段（AB）。呈直线，体积仍缩小；B点：弹性极限微裂隙稳定发展阶段（BC）。

2、近似线弹性，体积变形由缩小转为增大，发生扩容”；C点：屈服极限屈服点：岩石从弹性变为塑性的转折点非稳定发展阶段（CD）裂隙扩展、新裂隙产生，体积膨胀加剧，显示宏观破坏迹象，岩石承载能力达到极限；D点:峰值强度/强度极限，即单轴抗压强度残余强度阶段（DE）岩石全面破坏，承载能力下 降，但尚有承载力，此为岩石材料特点之一岩石三向压力（T 1 （T 2=（r3）作用下变形规律1随着围压（b2= b 3）增大，岩石抗压强度显 著增加；2随着围压（b2= b 3）增大，岩石变形显著增 大；3随着围压（b2=b3）增大，岩石弹性极限显 著增大；4随着围压（b 2= b 3）增大，岩石性质发生变 化：由弹性

3、一塑性ra 2-7大理岩的应力益壮外）与纵向应变一的关系曲线4.解释岩石的不稳定蠕变曲线，试述如何利用它进行岩体工程破坏的预报?过渡蠕变阶段（I）0ES2-30软弱岩石典型蠕在加载瞬间有一弹性变形 0,继而以较快的速度增长，随后蠕变 速度逐渐降低，并过渡到等速蠕变阶段。若在此阶段内卸载，则会出现瞬间弹性变形（ PQ段），和通过一 段时间才能恢复的变形（QR段）稳定蠕变阶段（n ）变形缓慢，应变与时间近于线性关系，变形速度保持恒定若在此阶段卸载，则不仅出现瞬间的弹性恢复（TU段）和弹性后效（UV段），还会有不可恢复的永久变形残留加速蠕变阶段（出）蠕变速度加快，内部裂隙迅速发展，促使变形加剧，直到

4、破坏*利用蠕变曲线进行岩石工程破坏预报。若发现岩体某部分位移 速度开始由等速转入加速发展时，表明即将发生破坏；若给出加速 蠕变起始点时间，及时撤离，可避免灾难发生变曲线的三阶段5.绘图并说明岩石力学介质常用的理论模型。虎克体一一弹簧元件理想弹性元件，呈线弹性，完全服从 虎克定律，其力学关系为由于弹性模量 E为常量，故变形与时间无关，有dd ；二 E 用士 13 其本力攀樵拟元件及其交拜特征dtdt库仑体一一摩擦元件理想塑性体，其力学关系为:=0（仃 M仃0）Z L s（仃之仃。）押畿元件1弋分3 年拉元（牛： 3、PH 尼元H（T0 一一屈服极限 牛顿体一一阻尼元件常一国*帆既占性系数是一种理

5、想的粘性流体，其流动性质 服从牛顿粘性定律，即粘性体的流动速 度（或应变速度）与应力成比例关系：亚Z-13 基率力李招5按元；G及过究任毛方证.影响岩石单向抗压强度的因素有哪些？岩石自身性质矿物组成、粒间连接、岩性、结构特征、颗粒大小及形状、风化程度、微结构 面、实验条件断面形状：（强度）圆形 六边形 四边形 三边形试件尺寸效应：尺寸大，强度低；h/D增大，强度降低加荷速率：强度常随加荷速率增大而增高端面条件：端面效应层理结构：强度各向异性（垂直 /平行层理） 温/湿度： 含水量高，强度低；温度高，强度越低.什么叫软化系数？岩石饱水状态白抗压强度 Rw与岩石干燥状态的抗压强度Rd之比：RwKr

6、 - 岩石抗拉强度极限这种破坏的特点是：破坏时沿断裂面发生拉开运动，出现张开的裂缝，故又称为张性破坏剪切破坏直接由剪切作用产生压缩作用衍生的剪切应力产生其特点是：破坏时沿断裂面发生相互错动；断裂面通常呈现成对的交叉裂缝，且X形剪切裂隙的锐角总是对着最大主应力方向，破坏角”总是大于45。.莫尔-库仑强度理论的基本含义是什么？试评述该理论的优缺点。库仑理论 材料破坏是由剪应力引起的，当材料内部某斜截面上的剪应力。达到材料的抗剪强度Ss时，将沿该斜截面发生剪切破裂。材料抗剪强度条件表示为7之Ss =仃tan邛+ C莫尔理论 材料在复杂应力状态下发生破坏，是由于材料在外载荷作用下，沿某一斜截面上的剪应

7、力达到某一极限值造成的，并且破坏也与剪切面上正应力有关ss= f （仃）只有当T Ss时，材料才会沿此斜截面发生剪切破坏。沿此剪切面上的剪应力不仅要克服岩石颗粒间的粘聚力，而且还要克服沿此面上的摩擦阻力。对莫尔强度理论的评价一一优点将岩石受压、受拉、受剪的应力状态与强度条件结合，以判断岩石在某应力状态下是否发生破坏，以及破坏的方向岩石强度曲线与正应力有关，能比较真实地反映岩石的抗剪特性岩石在三向等拉时会破坏岩石在三向等压时，是不会破坏的对莫尔强度理论的评价一一不足忽略中间主应力b2影响，与实验结果有一定出入 没有反映出岩石中存在结构面时，对岩石强度的影响 只适用于剪切，对受拉区研究不够充分，不

8、适用于膨胀或蠕变破坏 11.岩石与岩体的区别是什么？如何分析岩体结构面强度？岩体是由结构面及其所围限的岩块（结构体）所组成具有一定的结构是岩体的显著特征之一岩体中存在着复杂的天然应力状态和地下水，这是岩体与其他材料的根本区别之一（一）结构面抗剪强度在垂直结构面方向施加恒定荷载巳沿结构面方向施加水平推力T,试件沿结构面发生滑移。试件剪断时最大水平推力 T除以断裂面面积 A,即为结构面抗剪强度T =A用同种岩石的不同试件， 可获得一组沿结构 面破坏时的 正应力 口 n和 剪应力 1 n,据此 绘出结构面强度曲线Ss -tan j Cj阳3（匚培蒯醐腔攥震Cj =0时的结构面抗剪强度利用已做完抗剪强

9、度的试件再重复作一次抗剪试验，即可测出结构面上的抗摩擦强度根据一组试验资料，可获得一条通过b-坐标原点的斜直线，其表达式为 s =仃tan邛.描述结构面状态的指标？A结构面的产状、形态；B结构面的延展尺度；C结构面的密集程度；D结构面的填充物;.什么是龟裂系数？它的大小一般反映什么含义？根据弹性波在试件中和在岩体中的传播速度比，可判断岩体中裂隙发育程度，此比值V 2K =（一）v的平方称为龟裂系数（或称岩体完整性系数），以K表示岩体种类龟裂系数K完整0.75块状0.45-0.75碎裂状0.45分别为弹性波在岩体和岩石中传播的纵波速度V 、 vK可判断岩体的完整程度，对岩体进行分类:.绘图并说明

10、岩体的应力-应变全过程曲线。CTCBDAo 金 ;.，弹性变形阶段(AB段)裂隙压密阶段（OA段）原有裂隙受压闭合，出现不可恢复的残余变形，形成非线性上凹状压缩变形曲线，表现出弹塑性并存的特点A点的应力称为压密极限经过压密阶段后，岩体由不连续状态进入连续状态，呈现弹性变形B点的应力称为弹性极限塑性变形阶段（BC段）应力-应变曲线呈向下弯曲状。即使荷载增加不大，也会产生较大的变形。C点的应力称为强度极限（4）破坏阶段（CD段）出现岩体应力释放过程，宏观上表面为破裂岩体在破裂时应力并不是突然下降，在破裂面上尚存一定 摩擦力,使岩体仍具有承载能力,直至最终达到岩体的残余强度. RQD指标的含义是什么

11、?心）质量指标（R.Q.D）R.Q.D.10cm以上岩心累 计长度钻孔长度100(%)长度在10cm （包含10cm）以上的岩心累计长度占钻孔总长度的百分比，称为岩石（岩根据钻探时的岩心完好程度来判断岩体的质量，对岩体进行分类，R.Q.D值越大岩石质量越好。.解释对岩体进行工程分类的原因？由于组成岩体的岩石性质不同，以及岩体中弱面发育情况的差异，致使岩石力学性质比较复杂，为了便于研究岩体并运用于工程实际，必须对岩体进行分类。通过分类，概括地反映各类工程岩体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学问题，为工程设计、支护衬砌、建筑物选型和施工方法选择等提供参数和依据。.什么是原岩应力？习惯上将原岩应力分

12、为哪两类？存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，又称初始地应力或地应力主要包括由岩体重量引起的自重应力和地质构造作用引起的构造应力等.目前获得原岩应力状态最可靠的方法是什么？获得原岩应力状态最可靠的方法是原位测量.什么是侧压系数？侧压系数能否大于1?从侧压系数值的大小如何说明岩体所处的应力状态？书p57.如何进行围岩局部稳定计算？块体极限平衡理论计算围岩压力步骤：运用地质勘探手段查明结构面产状和组合关系，并求出结构面的c、u值对临空的结构体进行稳定性分析，找出可能滑移的结构体（危岩）采用块体极限平衡理论进行压力计算+P74梯形块体稳定性分析（a）结构面1和2分别具有长度11和12,抗剪力为。1

13、和。211和12面上各种应力均为均匀分布岩块受两个面的夹持作用，即抗滑力 T =T 1+ T 2在自重作用下，作用于12面上的法向压力较小，故岩块12面一般只考虑粘聚力,不考虑摩擦力11面上的抗滑力：i1 =Qcosa ,tan中1 +c/112面上的抗滑力：& =5式中：Q为滑动岩体的重力u 1和c1分别为11面上的内摩擦角和粘聚力c2为12面上的粘聚力.如何进行岩基的抗滑稳定计算？.岩坡破坏型式分为哪几类？岩石斜坡常见的破坏类型岩石崩塌、平移滑动、旋转滑动、岩块流动和岩层曲折.如何进行岩坡平面滑动的力学稳定分析？平面滑动的力学稳定分析一一刚体极限平衡法a）平面剪切的力学分析b）楔体滑动的力

14、学分析c）滑面的组合分析.根据搬运和沉积方式的不同，可将第四纪土分为哪两类？第四纪土，根据其搬运和沉积方式的不同，又可分为残积土和运积土两大类。.根据搬运的动力不同，运积土可分为几类？根据搬运的动力不同，运积土可分为：坡积土、洪积土、冲积土、湖泽沼泽沉积土 海相沉积土、冰积土、风积土。.试述残积土的特点。残积土的特点：颗粒表面粗糙、多棱角、粗细不均、无层理。.试述弱结合水的性质及其工程意义？弱结合水呈粘滞状态，不能传涕静水压力,不能自由流动，但受力时可以变形，能 从水膜较厚处向邻近较薄处移动弱结合水的存在是土具有可塑状态的原因.什么塑旨标IP?计算公式？工程意义？犁性指数Ip是指液限和塑限的差

15、值（用百分数的绝对值表示），即土处在可塑状态 的含水量变化I p = L - P粘性土体处于 可犁状态 下.含水量变化的最大区间Ip大，表示该土能够吸附较多的结合水，但仍可处于可塑状态，亦即矿物的吸水能力强因此在工程上由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素, 长按此值对粘性土进行分类。.什么液，f旨标IL?计算公式？工程意义?液性指数I l 粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比0421*6302423QS 62 1 1工程上可用液性指数Il表示粘性土所处的 软硬状态。Il值愈大，土质愈软；反之土质愈硬 30.如何理解含水量-干密度曲线的性状？当含水量小时，颗粒表

16、面的水膜薄，颗粒相互移动、压实需克服很大的 粒间阻力，消耗较大能量，p d小随含水量增加，水膜加厚，粒间阻力 减小,颗粒易移动当含水量超过 最优含水量3 op以1P后，水膜继续增厚所引起的润滑作用已不明显 此时，土中剩余空气已不多，且与大气隔绝。 封闭气体很难排出，故击实土不能达到完全 饱和状态，击实曲线亦不能达到饱和曲线图1-15 含水曷 干密度曲段.试说明达西渗透定律的应用条件和适用范围。适用范围：达西定律是描述层流状态下渗透流速与水头损失之间关系的规律亦即：渗流速度 v与水力坡降i成线性关系只适于层流范围在水利工程中，绝大多数渗流（例如，干砂土或一般的粘性土）均属于层流范围，故适用达西定

17、律但以下两种情况可认为超出达西定律适用范围粗粒土中的渗流少数粘性土中的渗流应用条件：达西定律的上下限。.什么是渗透力？渗透力的表达式？产生流砂的条件？将水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力称为渗透力J （单位kN/m3）,也称电水压力J - T 三 一 iJ 1 wi在渗流过程中：当水自上而下渗流时，渗透力的方向与土粒所受重力方向相同，将增加土粒之间的 压力若水自下而上渗流时，渗透力的方向与土粒所受重力方向相反，将减小土粒之间的压力此时，如果渗透力的大小等于土的浮重度（有效重度）时，则土粒之间的压力为零，从理论上讲土粒处于悬浮状态，它将随水流一起流动，形成流砂现象.用达西渗透定律计算出的渗透流

18、速是否是土中的真实渗透流速，它们在物理概念上有何区别？ 应该指出的是，用达西渗透定律计算出的 渗透流速v并非土孔隙中水的 实际平均流速。这是因为公式推导中采用土样的整个断面积，其中包括了土粒骨架所占的部分面积,故真_实过水面积 Av应小于A,即水在土孔隙中的流速要比平均流速大很多然而，土中孔隙大小和形状复杂，测定真正流速非常困难，从工程应用角度也没有这种必要。因此，为了研究方便，渗流计算中多采用假想的平均流速。.试验室测定渗透系数 k的方法主要用哪两类？一为便于区别，将式目前,用电凝8晒触!逡猴将式k通常采用j水头法和变水母隔%&抗剪强度公式35.什么是流网？流网具有哪些性牛？流网Caa4an

19、中i流线与等势线互相正交2每个网格的长宽比为常数3任意两相邻等势线间的水头损失相等4任意两相邻流线间的渗流量相等 主要用途：测管水头水力坡降渗透流速 渗透流量36何为有效应力？写出饱和土体有效应力原理的表达式。土体中的附加应力是通过土粒之间的接触来传递的，这种粒间接触的应力，称为有效应力公式即为美国学者太沙基于 1925年首先提出的饱和土体的有效应力原理37简述太沙基的有效应力原理。有效应力原理可以描述为土中总应力等于有效应力与孔隙水应力之和38直接剪切试验按排水条件不同，可分为哪三类？快剪试验是指竖向压力施加后，不让试样固结，立即施加水平剪力进行剪切，剪切速率快 (0.8mm/min), 一般从加荷到剪坏只用35min固结快剪试验要点：施加竖向压力后，使土样充分排水固结，待变形稳定后再施加水平剪力， 快速将土样剪坏，即剪切时模拟不排水条件。慢剪试验要点：竖向压力施加后，让土样排水固结，待稳定以后，