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1、大学课件：矿山岩体力学复习岩石力学课程学问要点 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重量。4.剪应力/shear stress component：应力在其作用截面的切线方向的重量。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。正面上的应力重量与坐标轴方向一样为正，反之为负。9.负面：外法线是沿着坐标轴的负方向的截面。负面上的应力重量与坐标轴方向相反为正，反之为负。10.应力变换公式
2、 11.主平面：单元体剪应力等于零的截面。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.静水应力重量与主偏应力重量 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重量为正；(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
3、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。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
4、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.岩石与岩体的区分 46.原岩应力：采掘前原岩内的应力。47.原岩：指未受采掘影响的自然岩体。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
5、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.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.岩石力学固有的困难性 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. 从岩石表面对岩体内部打大孔； 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心部位； 4. 接着延长大孔，使小孔四周岩芯实现应力解除，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
6、方法分那两类？两类的主要区分在哪里？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. 从岩石表面对岩体内部打大孔； 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心部位； 4. 接着延长大孔，使小孔四周岩芯实现应力解除，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 crit
7、erion)计算该试件(jacketed specimen)在围压3=10MPa 作用下的峰值抗压强度。(2)假如有一结构面斜向穿透上述岩石试件，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已知矩形板边缘上匀称分布给定的载荷，板厚t=100mm,边AB500mm，BC400mm; AB面上作用的正应力合力
8、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=TBC=100KN，求： （1）确定AB、CD边上为保持平衡必需的剪力，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
9、于所示的l, m轴，确定应力重量。(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
10、理面影响，岩体极限平衡时的 （2）在何种状况下，节理不破坏，仅岩块破坏？ （3）在何种状况下，节理不破坏，或岩块和节理都破坏且岩块面和节理重合？ （4）在何种状况下，岩块和节理都破坏，但岩石裂开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）在何种状况下，节理不破坏，仅岩块破坏？ （3）在何种状况下，节理不破坏，或岩块和节理都破坏且岩块裂开面和节理重合？ （4）在何种状况下，岩块和节理都破坏，但岩石裂开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，求弹性应力分布状况，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、断面形态、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。