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文檔簡介
礦山巖石力學知識要點Rockmechanicsandminingengineering巖石力學定義/definitionofrockmechanics:(P1)巖石力學固有復雜性/inherentcomplexitiesinrockmechanics:(P2-4)rockstructure/巖石內(nèi)部普遍存在巖石結(jié)構(gòu)面,sizeeffect,tensilestrength,effectofgroundwater,weathering巖石力學項目實施過程/implementationofarockmechanicsprogram:(P7-9)(Fig.1.3)通常按照下列五個方面依次進行,即Sitecharacterization/,minemodelformulation,designanalysis,rockperformancemonitoring,retrospectiveanalysis,而基于現(xiàn)場實測的反分析結(jié)果又進一步指導進行必要的、新的Sitecharacterisation,minemodelformulation和designanalysis,改善實施效果。Stressandinfinitesimalstrain(1) 應力/stress:(P10)theintensityofinternalforcessetupinabodyundertheinfluenceofasetofappliedsurfaceforces.(2) 正應力/normalstresscomponent:(P11)應力在其作用截面的法線方向的分量。(3) 剪應力/shearstresscomponent:(P11)應力在其作用截面的切線方向的分量。(4) 體力:分布在物體體積內(nèi)的力。(5) 面力:分布在物體表面上的力。(6) 內(nèi)力:物體本身不同部分之間相互作用的力。(7) 正面:外法線沿著坐標軸的正方向的截面。正面上的應力分量與坐標軸方向一致為正,反之為負。(8) 負面:外法線是沿著坐標軸的負方向的截面。負面上的應力分量與坐標軸方向相反為正,反之為負。(9) 應力變換公式/stresstransformationequation:(P15)b=12b+12b+12b+2(llb+llb+llb)ll xxx VW zzz xvxy vzvzzxzxb=lmb+1mb+1mb+lmx xxx y yyyzz zz+(lm+1m)b+(lm+1m)b+(lm+1m)b xy yx xy y z z y yz zx xzzx(9) 主平面/principleplane:(P15)單元體剪應力等于零的截面。(10) 主應力/principlestress:(P15)主平面上的正應力。(11) 三維主應力方程與應力不變量:(P16)'1=bxx+byy+bzzb3一Ib2'1=bxx+byy+bzzI=bb+bb+bb—G2+b2+b2)2xxyyyyzzzzxxxyyzzx 、I=bbb+2bbb—Mbb2+bb2+bb2)2xxyyzzxyyzzxxxyzyyzxzzxy"1,%,”3」norderofdecreasingmagnitude,andareidentifiedrespectivelyasthe
major,intermediateandminorprincipalstresses最大主應力、中間主應力和最小主應力.主應力之間相互正交條件:人人+人人+人人=0x1x2 y1y2 z1z2靜水應力分量與主偏應力分量/hydrauliccomponentandmajorprincipledeviatorstress:(P17-18).二Im3S=b—b,S=b—b,S=b—b(14)靜力平衡方程/differentialequationsofstaticequilibrium:(P19)TOC\o"1-5"\h\zdb db db xx+ + zx+X=0dx dy dzdb db db x^+ yy+ y^+Y=0dx dy dz\o"CurrentDocument"db ,db,db , zx+ y^+ zz+Z一0dx dy dz(15)平面問題的主應力及其方向計算:(P21)b—ba=tan-1 **■b—ba=tan-1 **■b xy —b)+b2xxyy xy1,2 2xxyy\4(16)應變-位移關(guān)系方程:(P27)yxyyyzyzxdux;8dxduydydu= x+ ydy yxyyyzyzxdux;8dxduydydu= x+ ydy dxduydzdu+zdydu+—(17)(18)(19)du + x-dx dzduzdz1(dudu'ydzJdxJ體積應變/volumetricstrain:(P27)△=8xx+8yy*z變形協(xié)調(diào)方程/straincompatibilityequations:虎克定律/Hook'slaw:(P29)d28(P28) xx+dy2d28 d2y yy= xydx2dxdy8x8y8z“)]8x8y8zz+b)]x+如]y1 1 1=—c ,Y =—c ,Y=—TxzG xy yzG yzxz Gxz(20)巖土理性關(guān)于位移、應力、應變正負的規(guī)定(i) 沿坐標軸正向作用的力和位移分量為正;(ii) 收縮正應變?yōu)檎?;(iii) 壓縮正應力為正;(iv) 若截面內(nèi)法線相對于坐標的原點向內(nèi)指,則截面上剪應力方向相對于坐標原點向內(nèi)為正,反之亦然。Rockstrengthanddeformability(1) 強度(峰值強度)/strengthorpeakstrength:(P42)(2) 殘余強度/residualstrength:(P42)(3) 應變軟化/strain-softeningorstrain-weakeningbehavior:(P42)指巖石達到峰值強度以后繼續(xù)變形,其強度隨變形量增加而降低/減少的特性。(4) 塑性變形/ductiledeformation:(P42)(5) 屈服/yield:(P42)(6)有效應力/effectivestress:(P42)b'=b—w5ijijijsecantYong'smodulusEs:(7)TangentYong'smodulus與,averageYong'smodulus%(secantYong'smodulusEs:(8)巖石單軸壓縮與三軸壓縮典型特性:(P42)(P50-51)(Fig.3.2)(Fig.3.11(Fig.3.12)巖石單軸壓縮特性:從變形的四個階段理解:彈性變形、塑性變形、(峰值強度以后)應變軟化、殘余變形。巖石三軸壓縮特性:與單軸壓縮特性,比較不同圍壓下的強度、變形性能,脆-塑性轉(zhuǎn)變等。(9)擴容/dilation:(P51)(10)Coulomb'sshearstrengthcriterion:(P54-55)s=c+btan?2ccos巾+b(1+sin巾) 兀。1-sin? ,P=4+2b=2ccos?c1一sin?(11)Griffithcracktheory:(P57)(12)巖石結(jié)構(gòu)面強度:(P64)b=b+ 2(C+b3?tan中)1 3(1-tan中-ctgP)sin2PRockmassstructure(1) 巖石/rock:(P75)(2) 巖體/rockmass:(P75)(3) 巖石結(jié)構(gòu)的主要類型/majortypesofstructuralfeature:(P75-78)beddingplanes,folds,faults,shearzones,dykes,jionts.(4) 巖石結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀/orientation:(P78)dipdirection/azimuth,dip(5) 結(jié)構(gòu)面的間距/spacing:(P78)補充:(i)結(jié)構(gòu)面的線密度Kd:指結(jié)構(gòu)面法線方向單位長度上交切結(jié)構(gòu)面的條— —1數(shù)(條/m)。(ii)巖體結(jié)構(gòu)面的平均間距d.與線密度Kd關(guān)系:數(shù)(條/m)。(iii)取樣線上的結(jié)構(gòu)面線密度即為各組節(jié)理面線密度之^Uv)PriestandHudson(1976)foundthatanestimateofRQDcouldbeobtainedfromdiscontinuityspacingmeasurementsmadeoncoreoranexposureusingtheequation. RQD=100e-0-1入(0.1入+1)Forvaluesofeintherange6to16/m,agoodapproximationtomeasuredRQDvalueswasfoundtobegivenbythelinearrelation.RQD=-3.68X+110.4(6) RQDqualitydesignation:(P79)RQD= LL(7) 結(jié)構(gòu)面的連通性/persistence:(P80)(8) 結(jié)構(gòu)面的粗糙度/roughness:(補充)Roughnessisameasureoftheinherentsurfaceunevennessandwavinessofthediscontinuityrelativetoitsmeanplanes.(9) 結(jié)構(gòu)面的開度/aperture:(P82)(10) 結(jié)構(gòu)面的填充性/filling:(P83)(11) Bieniawski'sgeomechanicsclassification:(P83-84)(補充)(12) 巖石與巖體的區(qū)別/differencesbetweenrockmassandrockelement:(P87)Inthefabric:巖石存在微觀節(jié)理;巖體由巖塊與宏觀結(jié)構(gòu)面組成。Inmechanicalproperties:與巖石比較,巖體具有smallerelasticmodulus,lowerpeakstrength,lowerresidualstrength,largerdeformation(creep),largerPoissonratio,strongeranisotropy.Virginstressesintheroc
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