大学课件：矿山岩体力学复习.doc

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1、岩石力学课程知识要点一、基本概念1.岩石力学2.应力3.正应力/normal stress component：应力在其作用截面的法线方向的分量。4.剪应力/shear stress component：应力在其作用截面的切线方向的分量。5.体力：分布在物体体积内的力。面力：分布在物体表面上的力。6.弹性力学的基本假定7.内力：物体本身不同部分之间相互作用的力。8.正面：外法线沿着坐标轴的正方向的截面。正面上的应力分量与坐标轴方向一致为正，反之为负。9.负面：外法线是沿着坐标轴的负方向的截面。负面上的应力分量与坐标轴方向相反为正，反之为负。10.应力变换公式11.主平面：单元体剪应力等于零的截

2、面。12.主应力：主平面上的正应力。13.三维主应力方程与应力不变量： 1,2,3最大主应力、中间主应力和最小主应力14.主应力之间相互正交条件：15.静水应力分量与主偏应力分量 16.静力平衡方程17.平面问题的主应力及其方向计算18应变、位移关系方程19.体积应变20.变形协调方程/strain compatibility equations：(P28) 21.虎克定律22.岩土力学关于位移、应力、应变正负的规定 (i)沿坐标轴正向作用的力和位移分量为正；(ii)收缩正应变为正；(iii)压缩正应力为正； (iV)若截面内法线相对于坐标的原点向内指，则截面上剪应力方向相对于坐标原点向内为正

3、，反之亦然。23.强度(峰值强度)24.残余强度25.应变软化26.塑性变形27.屈服28.岩石单轴压缩与三轴压缩典型特性 岩石单轴压缩特性：从变形的四个阶段理解：弹性变形、塑性变形、(峰值强度以后)应变软化、残余变形。 岩石三轴压缩特性：与单轴压缩特性，比较不同围压下的强度、变形性能，脆、塑性转变等。29.扩容和碎胀性30.Coulombs shear strength criterion：31.格里菲斯强度准则32.岩石结构面强度：(P64) 33.岩石和岩体34.岩石的基本破坏类型35.岩石结构的主要类型36.岩石结构面的类型、特点和产状37.结构面的间距38.结构面的线密度Kd：指结构

4、面法线方向单位长度上交切结构面的条数(条/m)。39.岩体结构面的平均间距与线密度Kd关系： 取样线上的结构面线密度即为各组节理面线密度之和。40. RQD指标计算及有关参数含义41.结构面的连通性42.结构面的粗糙度43.结构面的开度44.结构面的填充性45.岩石与岩体的区别46.原岩应力：采掘前原岩内的应力。47.原岩：指未受采掘影响的天然岩体。48.自重应力/gravity stress：指由于上覆岩层重力引起的应力。49.构造应力/tectonic stress：指由于地壳构造运动在岩体中形成的应力。50.原岩应力分布的一般规律：三条51.应力释放法测定原岩应力的原理与步骤：四步52.

5、原岩应力现场测试方法分类53.围岩采动应力54.浅部地壳应力分布的一般规律55.岩石力学固有的复杂性56.岩石应力-应变全过程各阶段特点, 并作曲线图表示57.岩石变形性能和强度与围压的关系规律1. 从岩石表面向岩体内部打大孔；2. 从大孔底部打同心小孔，供安装探头用；3. 将测量探头安装到小孔中央部位；4. 继续延伸大孔，使小孔周围岩芯实现应力解除，由测量系统测定并通过记录仪器记录下来，通过有关公式求出原岩应力。第七章简答题1.简述地壳浅部地应力分布的基本规律. 2.地应力测量方法分那两类？两类的主要区别在哪里？每类包括哪些主要测量技术？ 3.简述水压致裂法的基本测量原理和步骤，并对对水压致

6、裂法的主要优缺点做出评价。 4.简述套孔应力解除法的基本测量原理和主要测量步骤。1. 从岩石表面向岩体内部打大孔；2. 从大孔底部打同心小孔，供安装探头用；3. 将测量探头安装到小孔中央部位；4. 继续延伸大孔，使小孔周围岩芯实现应力解除，由测量系统测定并通过记录仪器记录下来，通过有关公式求出原岩应力。二、综合计算实例例1、 已知某砂岩的单轴抗压强度c=40MPa，内摩擦角=45。(1)试应用库伦剪切强度准则(Coulombs shear strength criterion)计算该试件(jacketed specimen)在围压3=10MPa 作用下的峰值抗压强度。(2)如果有一结构面斜向穿

7、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=30，结构面的粘聚力CW=0，内摩擦角W=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。解：（1）由题意得：c=40MPa, =45, 3=0MPa峰值抗压强度为：（2）由题意得：=30, CW=0, W=30峰值抗压强度为：可知，此结构面对岩体强度没有影响例2已知矩形板边缘上均匀分布给定的载荷，板厚t=100mm,边AB500mm，BC400mm; AB面上作用的正应力合力与CD面上作用的正应力合力值相等，方向相反，PAB=PCD=200KN; AD面、BC面上作用的正应力合力PAD=PBC=320KN；TAD

8、=TBC=100KN，求：（1）确定AB、CD边上为保持平衡必须的剪力，并画出其作用方向。（2）最大主应力和最小主应力值。（3）最大主应力轴相对X轴的方向。解：（1）如图，已知：AB500mm=0.5m，BC400mm=0.4m，厚度t100mm0.1m。TAD=TBC=100KN,AD= BC400mm， 由应力平衡可知：, （2）由题意得,即：例3：知矩形板边缘上均布着给定的荷载。板厚50mm, 长500mm, 长400mm。求：(1) 对于所示的l, m轴，确定应力分量。(2) 与x轴夹角为q的坐标系，确定作用在该面上的sx、sy、txy和q的函数表达式，并分别给出q=0、60 、90时

9、的值。解（1）由题意可知AB500mm，BC400mm，厚t50mm。由图可知，（2）由题意得，,例4 已知深部净水压力式圆形巷道半径为a，距圆心为r处围岩应力，试画出其曲线。（a为已知数）例5设某岩体的结构体强度符合莫尔库仑强度准则，C10Mpa，45，受三轴压应力作用，其中。若此岩体受、的作用方向分别为铅直和水平，而岩体内仅包括有一条节理。该节理面的，。节理对水平的倾角或为30，或为60，或为75，或为90。问：（1）不考虑节理面影响，岩体极限平衡时的（2）在何种情况下，节理不破坏，仅岩块破坏？（3）在何种情况下，节理不破坏，或岩块和节理都破坏且岩块面和节理重合？（4）在何种情况下，岩块和

10、节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合？知：某岩体的结构体（岩块）强度符合莫尔-库仑强度准则，C=5MPa，j=30，受三轴压应力作用，其中s3=10MPa =const。若此岩体所受s1、s3的作用方向分别为铅直和水平，而岩体内仅包括有一条节理，该节理面的Cj=0MPa，jj=30。节理对水平的倾角或为30，或为60，或为75，或为90。求（1）不考虑节理面影响，岩体极限平衡时的s1=？ （2）在何种情况下，节理不破坏，仅岩块破坏？ （3）在何种情况下，节理不破坏，或岩块和节理都破坏且岩块破裂面和节理重合？（4）在何种情况下，岩块和节理都破坏，但岩石破裂面并不与节理面重合？1、设一圆形岩石巷道，R0=3 m，g=2.5kN/m3，H=400 m，水平应力与垂直应力相等，巷内支护阻力为0，求弹性应力分布情况，并指出最大应力及确定sq=1.1 g H、1.15 gH时的影响半径。2、从最大主应力、应力集中、影响范围、断面形状、应力状态等方面比较圆形巷道、矩形巷道围岩应力分布的特点。3、椭圆形巷道等应力轴比、零应力轴比含义，试分析其对巷道维护的指导作用。7