矿山岩体力学知识点

矿山岩体力学知识点一、基本术语/名词体力:就是分布在物体体积内的力面力：分布在物体表面上的力正应力：应力在其作用面的法线方向的分量剪应力：应力在其作用面切线方向的分量正面：外法线沿着坐标轴的正方向的截面负面：外法线是沿着坐标轴的负方向的截面主平面：该面只承受正应力，剪应力分量为零主应力:与外力方向平行的正应力静水压力：作用于静止液体两部分的界面上或液体与固体的接触面上的法向面力。偏斜主应力：体积应变：单位体积物体的体积改变，等于直角坐标中3个正应变之和连续性假设:假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满，不留下任何空隙(13)完全弹性假设：指的是物体能完全恢复原形而没有任何剩余形变。均匀性假设:整个物体是由同一材料组成的各向同性假设:物体的弹性在所有各个方向都相同小变形假设：假定物体受力以后各点的位移都远远小于物体原来的尺寸，而且转角都远小于1岩块：岩块是指从地壳岩层中取出来的，无显著软弱面的岩石块体结构面：在岩体中存在着各种不同的地质界面岩体：岩体是指天然埋藏条件下大范围分布的、由结构面和结构体组成的地质体岩石的结构：是指决定岩石组织的各种特征的总合，通常是指岩石中矿物颗粒的结晶程度，矿物或岩石碎屑颗粒的形状和大小，颗粒之间相互连结状况，以及胶结物的胶结类型等特征。岩石的构造：是指岩石中矿物颗粒集合体之间，以及它与其它组成部分之间的排列方式和充填方式密度:是指单位体积的岩石(不包括空隙)的质量视密度：是指单位体积的岩石(包括空隙）的质量（24） 天然视密度：岩石在天然含水状态下的视密度（25） 干视密度：岩石在温度为105—110度下干燥24h后视密度（26） 饱和视密度:岩石在吸水饱和状态下的视密度（27） 孔隙性：是指岩石中孔洞和裂隙的发育程度（28） 孑L隙度：是岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比（29） 孔隙比:是指岩石中各种孔洞和裂隙体积的总和与岩石内固体部分实体积之比（30） 碎胀性：岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大（31） 碎胀系数：岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比（32） 压实性：岩石破碎后，在其自重和外加载荷的作用下会逐渐压实，体积随之减少，碎胀系数比初始破碎时相应地变小。（33） 残余碎胀系数：岩石破碎体压实后的体积与破碎前原始体积之比（34） 吸水性：是指遇水不崩解的岩石在一定的试验条件下（规定的试样尺寸和试验压力）吸入水分的能力。（35） 自然吸水率：是指试件在大气压力作用下吸入水分的质量与试件的干质量之比（36）饱和吸水率：是指试件在真空或加压（一般为15MPa）条件下吸入水分的质量与试件的干质量之比（36） 透水性：是岩石能被水透过的性能（37） 渗透系数：数值上等于水力梯度为1时的渗流速度（38） 软化性：是岩石浸水后其强度明显降低的现象（39） 软化系数:是指水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之比（40） 膨胀性:是岩石遇水后产生体积增大的现象（41） 膨胀率：增大后的体积与原体积的比率称为岩石的膨胀率（42） 膨胀应力：使试件体积保持不变所需要的压力称为岩石的膨胀应力（43） 崩解性：指岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度而成为松散物质的性能（44） 崩解性指数：指岩样在承受干燥和湿润两个标准循环之后，岩样对软化和崩解作用所表现出的抵抗能力。（45） 抗切强度：剪切面上不加法向载荷时岩石的抗剪强度（46） 抗剪强度：在某法向压应力作用下试件能抵抗的最大剪应力（47） 摩擦强度：岩石试件内已有断裂面时在某一法向压应力下能抵抗的最大剪应力（48） 应变强化；岩体、土体试样在加荷过程中，剪切阻力随应变或剪切位移增加而增大的特征。（49） 应变软化；岩体、土体试样在加荷过程中，随应变或剪切位移的增大，剪切阻力先是增加而后又逐渐下降趋于稳定的剪切特征。（50） 岩石扩谷：岩石在塑性阶段的体积膨胀（51） 流变:指岩石在长期静载荷作用下应力应变随时间加长而变化的性质（52） 蠕变：应力不变，随时间延长，应变增加的现象（53） 松弛:应变不变，随时间延长，应力减小的现象：（54） 结构面间距：同一组结构面在法线方向上相邻面的距离（55） 结构面的连续性:反映结构面贯通程度（56） 线连续性系数:沿结构面延伸方向上，结构面各段长度之和与测线长度之比（57） 结构面张开度：结构面两壁间的垂直距离二、基本概念/规律/特点（58） RQD指标：将长度在10cm以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比（59） 围岩：应力重新分布所波及的岩石（60） 原岩应力：围岩中的初始地应力状态（61） 围岩应力：围岩中重新分布后的地应力状态（62） 围岩压力：围岩作用于支护结构上的力（63） 形变围岩压力：因为硐室开挖引起的二次地应力而使围岩过大变形所产生的围岩压力（64） 松动围石压力：由塌落的岩石碎块重量产生的对支护结构的压力（65） 滑动围岩压力:在岩体中开挖硐室时，大块岩体滑向支护结构，由此对支护结构产生的压力（66） 原岩应力场：天然存在于原岩内而与任何人为因素无关的应力场（67） 自重应力：由于岩体自重而引起的应力（68） 构造应力：由于地质构造运动而引起的应力（1） 岩石力学特点（A）岩体是非均质各向异性体;（B）岩体内存在着初始应力场；（C）岩体内存在着裂隙系统.（2） 矿山岩体力学特点（A） 采深大，通常在地下几百米深处，深部岩体的破坏为某种程度的流动变形，岩体的垂直应力与水平应力之差不明显。（B） 地下开采过程中，安设的人工支护要求其在开采期间不致破坏或适时破坏，在开采后能维持平衡状态不危害地面安全。（C） 地下工程建筑物的位置选择往往受到很大的限制，必须服从有用矿物的自然埋藏地点。（D） 矿井的采掘工作面不断移动，要求矿山岩体力学必须考虑到难以预见的复杂地质变化对工程带来的影响。（3） 剪应力互等性作用在两个相互垂直的面上并且垂直于该两面交线的剪应力是互等的。（4） 岩石力学中应力分析基本规定（A） 沿坐标轴正方向作用的力和位移分量为正；（B） 收缩正应变取为正；（C） 压缩正应力取为正；（D） 若截面内法线相对于坐标原点向内指，则截面上剪应力方向相对于坐标原点向内为正，反之亦然。（5） 弹性力学基本假设（A）连续性假设（B）完全弹性假设（C）均匀性假设（D）各向同性假设（E）小变形假设。（6） 平面应力问题设有很薄的等厚薄板，只在板边上受到平行于板面并且不沿厚度变化的面力或约束，同时体力也平行于板面并且不沿厚度变化。如求解梁深以及平板坝的平板支墩的受力问题，就属于此类问题。（7） 平面应变问题设有很长的巷道，它的横截面不沿长度变化，在巷道围岩上受到平行于横截面而且不沿长度变化的面力或约束，同时，体力也平行于横截面而且不沿长度变化（内在因素和外来作用都不沿长度变化）。（8） 平衡微分方程（9）几何方程（10）物理方程（虎克定律）

-一、平衡微分方程：C7-一、平衡微分方程：C7-- . - ——一t『=L'上匚d.- -匚技一.c7——-t..=U二几何方程=ECACE..——g平面应力物理方程；Ig平面应力物理方程；—LC\一一三■'.2C—ri)— -|-""―Z 心圣维南原理如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力(主矢量相同，对于同一点的主矩也相同)，那么，近处的应力分布将有显著的改变，但是远处所受的影响可以不计.相容方程平面应力相容方程二m1CJY-r- z 4叫一43冬CX-冬匚1厂—、平面应发相有方程=—cx~■-y .-二^1b.一见一］=C1-f■■■ *】 M如~rtaJRA+———1CJ逆解法先设定各种形式的、满足相容方程的应力函数，再由此求得应力分量，然后根据边界条件，看这些应力分量对应于边界上什么样的面力，从而得知所选取应力函数可以解决的问题半逆解法先针对所要求解的问题，根据弹性体的边界形状和受力情况，假设部分或全部应力分量的函数形式;并推出应力函数形式；然后代入相容方程，求出应力函数的具体表达式；再求出应力分量，并考察其是否满足全部边界条件。直到所有条件全部满足。（15） 煤矿常见的岩石结构类型（A）砾状结构一粒径大于2mm的碎屑胶结物，如砾岩。（B） 砂质结构一粒径变化在2〜0.05mm之间的碎屑结构类型，如砂岩。（C） 粉砂质结构一粒径变化在0.05〜0.005mm之间的碎屑结构类型，如粉砂岩、页岩。（D） 泥质结构一粒径小于0.005mm的碎屑结构类型，如泥岩、粘土岩。（16） 基本岩石构造类型（A） 整体构造一岩石的颗粒互相严密地紧贴在一起，没有固定的排列方向。（B） 多孔状构造一岩石颗粒彼此相接并不严密，颗粒之间有许多小空隙（微孔）。（C） 层状构造一岩石颗粒互相交替，表现出层次叠置现象（层理）（17） 岩石常见的破坏形式（A） 脆性破坏（B） 塑性破坏（C） 弱面剪切破坏（18） 岩石强度主要影响因素（A）矿物成分（B）结晶程度和颗粒大小（C）胶结情况（D）生成条件（E）风化作用（F）密度（G）水的作用（H）试件形状和尺寸（I）加荷速率（19） 岩石/岩体全应力一应变曲线阶段性特点（A） 在OA区段内，该曲线稍微向上弯曲。（B） 在AB区段内，很接近于直线。（C） 在BC区段内，曲线向下弯曲，直至C点的最大值。（D） 下降段CD（20） 岩石蠕变三水平（A）低应力水平（B）较高应力水平（C）高应力水平（21） 岩石蠕变三阶段（A）过渡蠕变（B）定常蠕变（C）加速蠕变（22） 按照地质成因岩体结构面分类(A)原生结构面(沉积，火成，变质结构面)(B)构造结构面(C)次生结构面按照结构面力学性质分类(A)硬性结构面(B)软弱结构面岩体的基本特征(A)非均质性(B)各向异性(C)非连续性岩体质量评价与分类的发展趋势采用多因素综合指标的岩体分类；向定性和定量相结合的方向发展；利用简易岩体力学测试；重视新理论、新方法在岩体分类中的应用；强调岩体工程分类与岩体力学参数估算的定量关系的建立，与工程岩体处理方法、施工方法相结合地应力分布基本规律地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数。垂直地应力基本等于上覆岩层的重量。水平地应力普遍大于垂直地应力。平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小，但在不同地区，变化的速度很不相同。最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系。最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构持征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。地应力直接测量法直接测量法：由仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、恢复应力、平衡应力，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。在计算过程中并不涉及不同物理量的相互换算，不需要知道岩石的物理力学性质和应力应变关系。扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法是实际测量中较为广泛应用的四种直接测量法。（28） 地应力间接测量法间接测量法：是借助某些传感元件或某些媒介，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化，如岩体中的变形或应变，岩体的密度、渗透性、吸水性、电磁、电阻、电容的变化，弹性波传播速度的变化等，然后由测得的间接物理量的变化，通过已知的公式计算出岩体中的应力值。在间接测量法中，为了计算应力值，首先必须确定岩体的某些物理力学性质以及所测物理量和应力的相互关系等。（29） 水压致裂法测量步骤（A） 钻孔，封隔加压段；（B） 多循环注水测压；（C） 封隔器卸压，回撤仪器；（D） 测量压裂裂隙和天然裂隙位置、方向（30） 套孔应力解除法测量步骤（A） 从岩体表面，一般是从开挖体的表面向岩体内部打大孔，直至所测部位。（B） 从大孔底打同心小孔，用来安装探头，孔径由所选探头决定，一般为36—38mm。（C） 用一套专用装置将测量探头安装到小孔中央部位。（D） 继续延伸大孔，从而使小孔周围岩芯实现应力解除，由于应力解除引起的小孔变形或应变由测