矿山岩体力学[1]课程资料

2020年矿山岩石力学知识要点1 Rock mechanics and mining engineering(1)岩石力学定义/definition of rock mechanics ：(P1)(2)岩石力学固有复杂/inherent complexities in rock mechanics ：(P2-4)rock structure/岩石内部普遍存在岩石结构面，size effect ，tensile strength ，effect of groundwater ，weathering(3)岩石力学项目实施过程/implementation of a rock mechanics program ：(P7-9)(Fig ．1．3)通常按照下列五个方面依次进行，即Site characterization/，mine model formulation ，design analysis ，rock performance monitoring ，retrospective analysis ，而基于现场实测的反分析结果又进一步指导进行必要的、新的Site characterisation ，mine model formulation 和designanalysis ，改善实施效果。

2 Stress and infinitesimal strain(1)应力/stress ：(P10)the intensity of internal forces set up in a body under the influence of a set of applied surface forces ．(2)正应力/normal stress component ：(P11)应力在其作用截面的法线方向的分量。

(3)剪应力/shear stress component ：(P11)应力在其作用截面的切线方向的分量。

《岩石力学》课程知识要点一、基本概念1.岩石力学及特点：岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用科学，它是力学的一个分支，是探讨岩石对周围物理环境中力场的反应。

主要特点：1）岩体是非均质各向异性体；2）岩体内存在着初始应力场（原岩应力场）。

3）岩体内存在着裂隙系统。

岩体既不是理想的弹性体，又不是典型的塑性体；既不是连续介质，又不是松散介质，而是一种特殊的、复杂的地质体，这就造成了研究它的困难性和复杂性。

2.应力：单位面积上的内力称为“应力”，它是反映物体一点处受力程度的力学量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。

典型的体力有重力、惯性力、电磁力等。

6.面力：分布在物体表面上的力。

典型的面力如风力、流体压力、两物体间的接触力等。

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()2222()+()()l x x y y z z x y xy y z yz z x zx lm x x x y y y z z z x y y x xy y z z y yz x z z x zxl l l l l l l l l l m l m l m l m l m l m l m l m l m σσσσττττσσστττ=+++++=+++++++()2222()+()()m x x y y z z x y xy y z yz z x zx mn x x x y y y z z z x y y x xy y z z y yz x z z x zx m m m m m m m m m m n m n m n m n m n m n m n m n m n σσσσττττσσστττ=+++++=+++++++()2222()()()n x x y y z z x y xy y z yz z x zx ln x x x y y y z z z x y y x xy y z z y yz x z z x zxn n n n n n n n n l n l n l n l n l n l n l n l n l n σσσσττττσσστττ=+++++=++++++++11.主平面：单元体剪应力等于零的截面。

名词解释：红色，加粗，楷体。

简答的题：蓝色，宋体，加粗。

填空的题：粉色，黑体，加粗。

选择的题：绿色，行楷，加粗。

第 0 章绪论一、地质体： 是指由岩石组成的块体及在结垢面切割下具有一定的结构和构造、 占据地球 上一定空间的实体，称为地质体。

（名-1） 二、勘察专业所研究的岩体力学问题为： 与工程活动有关的地壳浅表层岩体变形及稳定性问题：岩石边坡、岩石地 基及硐室围岩等。

第 1 章 岩体地质与结构特征1.1 概述一、岩体 1、概念： 岩体是指地质历史过程中形成的， 由岩块和结构面网络组成的， 具有一定的 结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。

是岩体力 学研究的对象。

（名-2） 2、岩体的组成由结构面网络及其所围限的岩石块体组成。

3、岩体的物理力学性质特征：非均匀、非连续、各向异性和多相性。

1.2 岩块及其特征一、概念：岩块指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元 体。

（名-3） 二、物质组成： 岩石是由具有一定结构构造的矿物集合体组成， 因此岩块的力学性质主要取 决于岩块的矿物成分及其相对含量。

三、岩块的结构与构造： 岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情 况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。

四、风化程度： 1、岩块的风化程度可用定性指标和某些定量指标表述。

2、判断岩块风化程度的定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度 及开挖锤击技术特征等。

3、判断岩块风化程度的定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。

4、风化空隙率指标(Iw)是快速浸水后风化岩块吸入水的质量与干燥岩块质 量之比。

5、波速指标： （1）风化岩块纵波速度 （2）波速比：风化岩块与新鲜岩块的纵波速度比值； （3）风化系数：风化岩块与新鲜岩块的饱和单轴抗压强度比值。

1.3结构面特征一、概念：结构面（Structural Plane） 指地质历史发展过程中，在岩体 内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。

矿山岩体力学复习资料一名词解释1.矿山压力: 由于矿山开采活动的影响,在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷洞支护物上的力定义为矿山压力.2.支承力与直接顶:1)支承力:在岩体内开掘巷道后,巷道围岩必然出现应力重新分布,一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力.2) 直接顶:一般把直接位于煤层上方的一层或基层性质相近的岩层陈伟直接顶.3.流变：与实践因素有关的应力应变现象同城为流变。

蠕变：应力不变条件下，应变随实践延长而增加的现象。

5.初次来压：工作面支架呈现受力普遍加大现象。

周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。

6.砌体梁：破断的眼快由于相互挤压形成水平力，从而在岩块间产生摩擦力，工作面的上。

下俩去是圆弧形破坏，岩块见的咬合是一个立体咬合关系，而对于工作面中部，则可能形成外表似梁，实质是拱的裂隙体梁的平衡关系，这种结构称之为“砌体梁”。

7. 载荷集度：在回踩工作面顶板悬顶距范围内，单位面积顶板对支架的载荷称为顶板的载荷集度。

8.回采工作面：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间9.老顶初次来压：老顶岩层初次破断后，老顶破断岩块回转下沉引起的工作面顶板急剧下沉.支架受力普遍加大.煤壁片帮的现象。

10.采场周期来压：老顶岩层的周期性破断而引起“砌体梁”结构的周期性失稳而引起的顶板来压现象11.载荷集度：在回采工作面的顶板悬顶距的范围内，单位面积顶板对支架的载荷二．填空题1.矿压显现有哪些现象：顶板下沉，顶板下沉速度，支柱变形与折损，顶板破碎情况，局部冒顶，工作面顶板沿煤壁切落（大面积铆钉）。

2.覆岩移动破坏的三个带：跨落带，裂缝带，弯曲带。

3.矿山充填分为：水里充填，干事充填，交接充填。

4.采空区的处理方法：全部垮落法，矸石充填，注水，泥沙填充，刀柱，顶板缓慢下沉法，煤柱支撑法，采空区填充法。

5.回采工作面常有一系列矿山压力出现如：顶板下沉，顶板下沉速度，支柱变形与折损，顶板破碎情况，局部冒顶和大面积冒顶。