矿山压力岩层控制.docVIP

1岩石的变形特性（单向压缩应力下的变形特性）： （1）OA阶段（压密阶段），应力-应变曲线呈上凹形，即应变随应力的增加而减小。形成原因：存在于岩石内的微裂隙在外力作用下发生闭合。 （2）AB阶段（弹性阶段），应力-应变曲线基本呈直线。在这一阶段卸荷，应变可以恢复。该阶段后期，岩石会出现新的裂缝和原裂纹扩展。B点是该岩石的屈服点。 （3）BC阶段（塑性阶段），应力超出B点，应力增大，直线呈下凹形，明显表现出应变增大，某些薄弱部分发生破坏，从而引起应力重新分布，导致薄弱部分发生破坏，直到完全破坏。 （4）CD阶段（破裂后阶段）（软化阶段），到C点达到峰值后，岩石内部结构完全破坏，试件仍保持完整状态，形成宏观断裂面。变形表现为沿断裂面滑动，试件承载加速下降，不降为0，还有一定的承载能力。 （5）D点以后（摩擦阶段），岩石断面摩擦具有抵抗外力的能力。 2莫尔强度理论： 莫尔强度理论认为：岩石不是在简单的应力状态下发生破坏，而是在不同的正应力和剪应力组合作用下，才使其丧失承载能力。或者说，当岩石某个特定的面上作用着的正应力、剪应力达到一定数值时，随即发生破坏。同时莫尔强度理论对其破坏特征作了一些近似的假设：岩石的强度值与中间主应力σ2的大小无关，岩石的宏观的破裂面基本上平行于中间主应力的作用方向。据此，莫尔强度理论可在以剪应力τ为纵坐标，正应力σ为横坐标的直角坐标系下，用极限莫尔应力圆加以描述。（图 莫尔应力圆） 无数个极限应力圆上，破坏应力点的轨迹被称为莫尔强度包络线。由于岩石存在明显的不均一性，莫尔强度包络线很难形成一条光滑的曲线。因此用数学表达式表示：τ=c+σtanφ。 3格里菲斯强度理论及强度条件： 岩石是一种带有初始缺陷的介质，在脆性材料内部存在着许多微裂纹。随着外力的逐渐增大，裂纹将沿着与最大拉应力成直角的方向扩展。当作用在裂纹尖端的有效应力达到形成新裂纹所需的能量时，裂纹开始扩展。 强度条件：σ1+3σ30. σ3= -σt.；σ1+3σ30. (σ1-σ3)/ (σ1+σ3)=8σt 4三轴应力计算: P15公式1-12,p17公式1-13，p261公式1-22到1-23之间的三个；p39，第8题。 5原岩：地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体称为原岩。 6原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力。 7原岩应力场：天然存在于原岩内而与人为因素无关的应力场称为原岩应力场。 8自重应力场：由地心引力引起的应力场。 9构造应力场：由于地质构造运动引起的应力场。 10构造应力：是由于地壳构造运动在岩体中引起的应力，分为现代构造应力和地质构造残余应力。 12原岩应力分布规律： A实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量； B水平应力普遍大于铅直应力； C水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小； D最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。 13基本假设条件下孔周围应力分布。 A圆孔周边应力：σr=0，σθ=2rH； B任一点应力σr+σθ=2rH； Cσr、σθ应力分布与方向角θ无关，圆孔在任一方向应力分布相同； D围岩内应力大小与E、M无关，距孔边距离有关； E孔周围处于压缩状态； F影响半径：3倍直孔以远； G应力集中系数最大为2. 14支承压力：指在岩体中开掘巷道、在煤层内进行采煤时巷道两侧或回采工作面周围煤壁上形成的高于软岩应力的垂直集中应力。（应力重新分布后，巷道两侧改变后的切向应力增高的部分） 15支撑压力的分区问题：常将采场前方或巷道两侧的切向应力分布按大小进行区分。⑴根据切向应力的大小，可分为增压区和减压区。比原岩应力小的压力区是减压区，比原岩应力高的压力区是增压区。增压区即通常说的支承压力区。支承压力区的边界一般可以取高于原岩应力的5%处作为分界处。再向内部发展即处于稳压状态的原岩应力区。⑵另一种分类方法是将其分为极限平衡区和弹性区。 16直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。 17老顶：通常把位于直接顶之上（有时直接位于煤层之上）对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。 18伪顶：在煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3~0.5m、极易垮落的软弱岩层，称为伪顶。 19上覆岩层活动规律假说： A压力拱假说 认为：回采空间上方形成自然平衡拱（压力拱）；工作面始终处于拱的保护之下；工作面前进，拱脚随之前进。 评价：可解释免压现象；但对拱的特性、岩层移动时各层的力学关系未作分析。 B悬臂梁假说 认为：顶板垮落后，煤壁上方岩层以悬臂梁形式存在（含组合梁），随工作面推进周期性垮落，产生周期性来压。 评价：可解释周期来压，下沉量近煤帮处小；并非所有顶板都处于悬臂梁状态。 C预成裂隙假说 认为：工作面前方由于支撑压力作用，导致顶板岩层破坏，形成矿压裂隙，使岩体塑性增大；