岩石力学知识要点

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1、矿山岩石力学知识要点1 Rockmechanicsandminingengineering(1) 岩石力学定义/definitionofrockmechanics：(P1)(2) 岩石力学固有复杂性/inherentcomplexitiesinrockmechanics：(P2-4)rockstructure/岩石内部普遍存在岩石结构面，sizeeffect，tensilestrength，effectofgroundwater，weathering(3)岩石力学项目实施过程/implementationofarockmechanicsprogram：(P7-9)(Fig.1.3)通常按照下列

2、五个方面依次进行，即Sitecharacterization/,minemodelformulation,designanalysis，rockperformancemonitoring，retrospectiveanalysis，而基于现场实测的反分析结果又进一步扌旨导进行必要的、新的Sitecharacterisation，minemodelformulation和designanalysis，改善实施效果。2 Stressandinfinitesimalstrain(1)应力/stress：(P10)theintensityofinternalforcessetupinabodyunde

3、rtheinfluenceofasetofappliedsurfaceforces.(2) 正应力/normalstresscomponent：(P11)应力在其作用截面的法线方向的分量。(3) 剪应力/shearstresscomponent：(P11)应力在其作用截面的切线方向的分量。(4) 体力：分布在物体体积内的力。(5) 面力：分布在物体表面上的力。(6) 内力：物体本身不同部分之间相互作用的力。(7) 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。(8) 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。

4、应力变换公式/stresstransformationequation：(P15)Q-12Q+12Q+12Q+2(llQ+llQ+llQ)11xxxyyyzzzxyxyyzyzzxzxQ二1mQ+1mQ+1mQ+lmxxxxyyyyzzzz+(1m+1m)Q+(1m+1m)Q+(1m+1m)Qxyyxxyyzzyyzzxxzzx(9) 主平面/principleplane：(P15)单元体剪应力等于零的截面。(10) 主应力/principlestress：(P15)主平面上的正应力。三维主应力方程与应力不变量：(P16Q3一IQ2+IQ一I=0=Q+Q+Q1xxyyzzp1p2p3I=QQ+

5、QQ+QQ-(q2+Q2+Q2)Q2+QQ2+QQ2)xxyzyyzxzzxy2xxyyyyzzzzxxxyyzzxI=QQQ+2QQQ-MJ2xxyyzzxyyzzxo，o2，o3,inorderofdecreasingmagnitude,andareidentifiedrespectivelyasthe(12)主应力之间相互正交条件：九九+九九+九九二0x1x2y1y2z1z2(13)静水应力分量与主偏应力分量/hydrauliccomponentandmajorprincipledeviatorstress：(P17-18)Ib=1m3S=bb，S=bb，S=bg11m22m33m(14

6、)静力平衡方程/differentialequationsofstaticequilibrium：(P19)dbdbxx+xy+dxdy+X=0dzdbdbdb乎+yy+埒+Y=0dxdydzdbdbdbzx+珥+zz+Z=0dxdydzbba=tan-1bxy(15)平面问题的主应力及其方向计算：(P21)b)+b2xxyyxyb=(b+b)(b1,22xxyy416)应变-位移关系方程：(P27)YxyYyzYzxduxdxdu；8=yydydudu=x+ydydxdu=ydzdu+zdydu+L+x-dxdzdu+;8zduzdz1(du-ydux-2Jdxdy丿2JdyQ=1(duyx

7、2Jdzdudz丿dudx丿(17)体积应变/volumetricstrain：(P27)A=8+8+8xxyyzzd28d28d2Y变形协调方程/straincompatibilityequations：(P28)xx+yy=xydy2dx2dxdy(18) 虎克定律/Hookslaw：(P29)(i) 8=丄L一uG+CxEzxyyz)xY=xyy1=TyzxzGxz3(20)岩土理性关于位移、应力、应变正负的规定沿坐标轴正向作用的力和位移分量为正；收缩正应变为正；压缩正应力为正；(ii) 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，反之亦然。3 Rock

8、strengthanddeformability(1)强度(峰值强度)/strengthorpeakstrength：(P42)(2) 残余强度/residualstrength：(P42)(3) 应变软化/strain-softeningorstrain-weakeningbehavior：(P42)指岩石达到峰值强度以后继续变形，其强度随变形量增加而降低/减少的特性。塑性变形/ductiledeformation：(P42)屈服/yield：(P42)有效应力/effectivestress：(P42)一u5ijijijTangentYongsmodulusEE，averageYongsm

9、odulus黑，secantYongsmodulusEs：(P43-44)岩石单轴压缩与三轴压缩典型特性：(P42)(P50-51)(Fig.3.2(Fig.3.11)(Fig.3.12)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。4 (9)扩容/dilation：(P51)(10)Coulombsshearstrengthcriterion：(P54-55)s=c+LtanQn2ccos0+L(1+sinQ)_=3,0=1-sinQL=accostc1一sinQ

10、11Griffithcracktheory：(P57(12)岩石结构面强度：(P64)2(C+l-tan申)L=L+w3w13(1-tan申-ctgp)sin2pwRockmassstructure(1) 岩石/rock：(P75)(2) 岩体/rockmass：(P75)(3) 岩石结构的主要类型/majortypesofstructuralfeature:(P75-78)beddingplanes,folds，faults，shearzones，dykes，jionts.岩石结构面的产状/orientation：(P78)dipdirection/azimuth,dip结构面的间距/spa

11、cing：(P78)补充：（i）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d数（条/m）。1（ii）岩体结构面的平均间距d与线密度Kd关系：d=-jdjKd(iii)取样线上的结构面线密度即为各组节理面线密度之和v)PriestandHudson(1976)foundthatanestimateofRQDcouldbeobtainedfromdiscontinuityspacingmeasurementsmadeoncoreoranexposureusingtheequation.RQD=100e-1九(0.1X+1)Forvaluesofeintherange6to16/m

12、,agoodapproximationtomeasuredRQDvalueswasfoundtobegivenbythelinearrelation.RQD=-3.68X+110.41Yx.RQDqualitydesignation：(P79)RQD=iL(4) 结构面的连通性/persistence：(P80)(5) 结构面的粗糙度/roughness：(补充)Roughnessisameasureoftheinherentsurfaceunevennessandwavinessofthediscontinuityrelativetoitsmeanplanes.(6) 结构面的开度/aper

13、ture：(P82)(7) 结构面的填充性/filling：(P83)(8) Bieniawskisgeomechanicsclassification：(P83-84)(补充)(9) 岩石与岩体的区别/differencesbetweenrockmassandrockelement：(P87)Inthefabric:岩石存在微观节理；岩体由岩块与宏观结构面组成。Inmechanicalproperties：与岩石比较，岩体具有smallerelasticmodulus，lowerpeakstrength,lowerresidualstrength,largerdeformation(cree

14、p),largerPoissonratio,strongeranisotropy.5 Virginstressesintherockmass(1) 原岩应力/virginstresses：(P96)采掘前原岩内的应力。(2) 原岩/virginrock/initialrock:指未受采掘影响的天然岩体。(3) 自重应力/gravitystress:指由于上覆岩层重力引起的应力。(4) 构造应力/tectonicstress：指由于地壳构造运动在岩体中形成的应力。(5) 原岩应力分布的一般规律：(P99)三条。(6) 应力释放法测定原岩应力的原理与步骤：(P101)四步(7) 原岩应力现场测试方法分类：(P102)