岩石力学11.docx

岩石力学11.docx

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岩石力学11

名词解释

1岩石力学：

是研究岩石的力学性状和岩石对各种物理环境的力场产生效应的一门理论科学，是力学的一个分支，同时也是一门应用科学。

2岩石：

从地壳岩层中切割出来的岩块

3岩体：

一定工程范围内的自然地质体

4岩石与岩体的区别：

岩体是非均质各向异性体，岩体内部存在着原始应力场，岩体内含有各种各样的裂隙系统，处于地下环境，受地下水等因素影响。

5扩容：

是指岩石在外力作用下，变形过程中发生的非弹性的体积增长。

6岩石的强度：

岩石在各种荷载作用下达到破坏时所能承受的最大应力

7岩石的单轴抗压强度：

岩石试件在无侧隙条件下，受轴向压力作用至破坏时，单位横载面积上的承受的最大压力，一般简称抗压强度。

8劈裂法：

是沿圆盘形试件直径方向上施加相对线性载荷，使试件内部沿径向引起拉应力而破坏的试验方法，亦称巴西法。

9流变性：

是指介质在外力不变条件下，应力或应变随时间而变化的性质。

10流变模型的三个基本元件------弹性元件、粘性元件、塑性元件组成

11结构面：

是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面，如节理、片理、断层、不整合面等。

12结构面产状三要素：

走向、倾向、倾角

13地应力：

岩石是地球表层物质，在漫长的地质年代里，由于地质构造运动等原因是地壳物质产生了内应力效应，这种应力称为地应力。

14残余应力：

随着地质构造运动和地形的不断变化，又引起地应力的积聚或释放，形成现存的原地应力，或叫残余应力。

15围岩：

开巷后，初始应力发生显著变化的区域，称为采动影响范围；在此范围内的岩体，通常称围岩。

16地压：

因围岩唯一和冒落破坏而作用在支架上的压力，称为地压，也称狭义地压。

17冲击地压：

又称岩爆，是坚硬围岩中积累了很大的弹性变化能，并以突然爆发的形式释放出的压力。

18膨胀地压：

由岩石膨胀而产生的地压

19喷射混凝土：

是借助喷射机，利用压缩空气作动力，将一定配合比的拌合料，通过管道输送，并以高速喷射到岩石表面或其他受喷面上，经过凝结硬化而成的一种混凝土。

20锚杆支护：

通过锚入岩石内部的锚杆，达到改善围岩受力状态，实现加固围岩，维护巷道的目的。

21岩石结构：

岩石矿物颗粒的大小、形状、表面特征、颗粒相互关系、脉结类型等。

22岩体结构:

是指岩体中结构面及结构体的形态和组合特征

23岩体分类：

是指对影响岩体稳定性、工程设计、施工和维护的各种因素建立一些评价指标，对工程辖区岩体进行评价，规划出不同的级别或类别。

分类的目的是为岩体工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据

24岩体构造：

岩石的组成部分在空间排列的情况，如岩石的层面构造、层理构造等。

25岩石的水理性质：

岩石在水溶液作用下所表现出的力学的、物理的、化学的作用性质，称为岩石的水理性质。

①吸水性②渗透性③溶蚀性④软化性⑤膨胀性⑥崩解性

26岩石的流变力学性质：

①蠕变：

介质在大小和方向均不变的外力作用下，其变形随时间的变化而增大的现象

②松弛：

介质的变形保持不变时，内部应力随时间变化而降低的现象

③弹性后效：

对介质加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象

27、岩石的强度理论：

是研究岩石在各种应力状态下的破坏机理及强度准则的理论

28、普氏分类法：

以岩石的单轴抗压强度作为分类依据，根据普氏坚固性系数f将岩石分为十级

29、RMR分级系统：

1.岩块强度（R1）2.RQD值3.节理间距4.节理条件5.地下水6.节理方位对工程的影响的修正参数（R6）

30、

二、论述题

1、：

岩石密度实验方式：

岩石块体密度试验可采用量积法，水中称量法或蜡封法；①凡能制备成规则试件的各类岩石，宜采用量积法；②除遇水崩解溶解和干缩湿胀性岩石外均可采用水中称量法；③不能用上述方法测定的岩石宜采用蜡封法。

④岩石颗粒密度在试验室中用比重瓶法测定。

2、岩石的力学性质：

变形——①弹性：

在一定的应力范围内，物质受外力作用产生全部变形，而去除外力后能够立即恢复其原有的形状和尺寸大小的性质

②塑性：

物质受力后产生形变，在外力去除后，不能完全恢复原状的性质

③粘性：

物体受力后，变形不能在瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质，称为粘性

破坏——①脆性：

物体受力后，变形很小时就发生破裂的性质

②延性：

物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质

3、影响岩石物理力学性质因素：

①岩石所组成的矿物成分

②结构构造

③成岩条件

4、影响岩石单轴抗压强度因素：

（1）岩石本身方面的因素，如岩石的矿物组成、结构构造等

（2）实验条件方面的因素：

①试件几何形状、尺寸及加工精度②端面条件③加载速率④温度⑤层理结构

5、岩石的抗剪强度：

①抗剪断强度②抗切强度③摩擦强度

测定方法：

①直剪试验②倾斜压模剪切法③三轴试验

6、岩石的破坏形式：

①脆性拉伸破坏②剪切破坏③沿结构面滑移④塑性破坏

7、地应力场的一些基本特征：

（一）地应力场的特征

①地应力场是一个以水平应力为主的三向不等压应力场

②地应力场是一个具有相对稳定性的非稳定应力场

（二）垂直应力的分布规律

垂直应力随深度呈线性增长关系

（三）水平应力的分布规律

①绝大多数情况下，水平主应力之一为最大应力

②水平应力具有明显的各向异性

③水平应力随深度呈线性增长关系

（四）水平应力与垂直应力的关系

①水平应力普遍大于垂直应力

②平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小

8、水压致裂法的特点：

①设备简单②操作方便③测值直观④测值代表性大⑤适应性强

9、地压的分类：

（一）变形地压：

是在大范围内岩体受支架约束而产生的对支架的压力。

分类：

①弹性变形压力②塑性变形压力③流变压力

（二）散体地压：

当岩体较为松散破碎，或初始应力较大时，开巷后围岩会发生冒落破坏。

在这类岩体中的巷道，假设支架后，冒落下的岩体会以重力的方式作用在支架上。

此时支架所承受的压力，即为散体压力。

①整体稳定的岩体中，可能出现个别松动冒落的岩石，对支架造成落石压力。

②松散软弱的岩体中，出现顶板冒落，两帮片帮，形成对支架的压力

③在岩块强度较高但节理裂隙发育的岩体中，某些部位的岩体沿弱面发生破坏，冒落块体形成对支架的压力

（三）冲击地压

（四）膨胀地压

10、矩形巷道的特点结论：

①顶底板中点应力易表现为拉应力

②巷道拐角出易出现高压应力集中

③平直周边易出现拉应力

11、岩石单向压缩应力----应变曲线特征

微裂隙压密阶段

弹性变形阶段

裂隙发生和扩展阶段

裂隙不稳定发展直到破裂阶段

破裂后阶段

12、影响岩石工程分类的因素：

1.岩石的强度2.岩石的完整性3.结构面条件4.岩体及结构面的风化程度5.地下水的影响

13、地应力的成因：

1.大陆板块边界受压引起的应力场2.地幔热对流引起的地应力场3.由地心引力引起的应力场4.沿江侵入引起的应力场5.地温梯度引起的应力场6.地表剥蚀产生的应力场

14、影响地应力的因素1.地形地貌对地应力的影响2.岩体结构对地应力的影响3.岩石力学性质对地应力的影响4.水对地应力的影响

15、地应力的测量方法:

1.直接测量法：

扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法2.间接测量法：

全应力解除法、局部应力解除法和地球物理方法

16、各种巷道影响的共同特点：

1应力分布取决于p、q、λ断面形状、距离2.形状影响较大3.任何形状的巷道，应力都会随距离的增加而趋于原岩应力4.平直周边易出现拉应力，应尽量以曲代直5.断面长轴方向与最大来压方向一致最好

17、采场地压的控制方法：

1.选择合适的采矿方法2.确定合理的采矿参数，包括采场的面积，矿柱参数等3.选择合理的回采顺序4.采取经济有效的支护手段。

18、矿块回采顺序的原则：

1.先回采高应力区的矿块2.回采的长轴方向尽量与矿区的最大主应力方向平行3.按上下分层和左右矿块的开采情况优化回采顺序

19、岩爆的预测方法：

1.地形地貌分析法及地质分析法2.钻屑法3.微震监测法

20、岩爆的防治措施：

改善围岩应力2.改善围岩性质3.对围岩进行加强支护和超前支护加固4.改善掌子面及1—2倍洞径洞段内围岩的应力状态

21、井巷的维护原则：

1.根据用途和服务年限，确定设计标准，进行维护设计2.提高井巷围岩自身强度3.选择合理的井巷断面形状和尺寸4.选择合适的支护类型和支护时间

22、喷射混凝土的试用条件：

喷射混凝土或喷锚支护可用于不同类别的围岩，不同工作条件和不同工程跨度的井巷工程、硐室。

但是在下列地质条件下不宜采用喷射混凝土作为永久支护，即在膨胀性岩体、未胶结的松散状岩体、有严重湿陷性的黄土层、有大面积淋水地段、能引起严重的腐蚀地段以及严寒地区的冻胀岩体中不宜采用喷射混凝土作为永久支护

23、锚喷支护的类型：

点锚式锚杆、全长粘结式锚杆、摩擦式全长锚固锚杆和综合式锚杆

24、喷浆支护的力学作用:

1.保护和加固围岩2.改善围岩应力状态3.提高围岩的自承能力

25、锚杆支护的力学作用：

1.悬吊作用2.组合作用3.挤压加固作用

26、11、采场地压控制方法：

①选择合理的采矿方法②确定合理的采矿参数③选择合理的回采顺序④采取经济有效的支护手段

27、12、工程岩体分类的参考影响因素：

①岩石的强度②岩体的完整性③结构面条件④岩体及结构面的风化程度⑤地下水的影响

28、13、塑性区内应力的分布特点：

由图可见，在围岩产生塑性变形后，巷道周边附近出现了一个塑性区；深处的围岩则仍处于弹性状态。

与未发生塑性变形的情形相比，在巷道周边，塑性区内岩体切向应力的数值较弹性区降低，并随距离r的增大而长高；切向应力的最大值，从巷道周边转移到了弹性区与塑性区的交界处。

在塑性区内，应力的数值从弹性塑性区交界起逐渐降低，在巷道周边达到最小值。

29、14、采场地压控制方法；①选择合理的采矿方法②确定合理的采矿参数，包括采场的面积，矿柱参数等③选择合理的回踩顺序④采取经济有效的支护手段

30、15、矿块的回采顺序原则：

①先回采高应力区矿块，再采低应力区矿块②回采的长轴方向尽量与矿区最大主应力方向平行③按上下分层和左右矿块的开采情况优化回采顺序

31、16、井巷维护原则

32、

（1）根据用途和服务年限，确定设计标准，进行维护设计

33、

（2）提高井巷围岩自身强度

34、①快速掘进井巷，减小围岩暴露时间；

35、②及时喷浆封闭井巷暴露面

36、③采用光面爆破，微差爆破或采用机械钻进的方法，减小对井巷围岩强度的削弱

37、（3）选择合理的井巷断面形状和尺寸

38、①巷断面的最大尺寸方向与最大主应力方向一致

39、②最大主应力方向的井巷断面选用曲线形状

40、③在满足工程需要的前提下，尽量缩小井巷断面尺寸

41、（4）选择合适的支护类型和支护时间

42、17、喷浆支护的力学作用：

①保护和加固围岩②改善围岩应力状态③提高围岩的自承能力

43、18、锚杆支护的力学作用：

①悬吊作用②组合作用③挤压加固作用

44、19、围岩与支架的共同作用：

假设两种极端的情况：

45、20、喷射混凝土使用条件：

可用于不同类别的围岩、不同工作条件和不同工程跨度的井巷工程、硐室、但是在下列地质条件下不宜采用喷射混凝土作为永久支护，即在膨胀性岩体、未胶结的松散装岩体、有严重湿陷性的黄土层、有大面积淋水地段、能引起严重的腐蚀地段以及严寒地区的冻胀岩体中不宜采用。

46、21、监测的主要内容包括：

巷道收敛测量、巷道围岩位移测量、喷层应力测量、测量数据的反馈与应用