岩石力学---第四章 巷道围岩应力分布及其稳定性分析.pptxVIP

第四章巷道围岩应力分布及其稳定性分析本章将深入探讨巷道围岩的应力分布及其对稳定性的影响。从地质环境、支护要求等多个角度分析巷道围岩的应力特征,并提出相应的稳定性评估及控制措施。为更好地展示相关概念,提供了丰富的图片资源。SabySadeeqaalMirza

4.1前言引言背景矿井巷道的围岩应力分布及其稳定性分析是矿山工程设计与施工中的关键内容。合理把握巷道周围围岩的应力状态对矿井的安全开采至关重要。分析目的本章旨在系统探讨巷道围岩应力分布的基本理论和计算方法,并分析围岩稳定性的评价指标和支护设计原则。研究内容介绍巷道围岩应力分布的基本原理,分析影响应力分布的主要因素,并结合工程实例对应力分析与稳定性评价进行探讨。

4.2围岩应力分布的基本理论围岩应力分布的基本理论是理解和分析地下巷道稳定性的基础。它从应力平衡方程、应力分布的边界条件以及求解方法等方面阐述了应力分布的基本规律。这些理论为进一步分析巷道形状、地应力场和围岩性质对应力分布的影响奠定了理论基础。

4.2.1应力分布的基本方程要分析巷道围岩的应力分布,首先需要建立基本的力学方程。围岩通常被视为连续介质,均匀各向同性,符合弹性力学理论。基本方程包括平衡方程、应变-位移方程和应力-应变关系方程。这些方程共同描述了围岩的内力平衡状态和变形状态,为后续的应力分析提供了基础。

4.2.2应力分布的边界条件应力分布的边界条件是描述应力分析问题的重要组成部分。边界条件反映了外界环境对围岩应力分布的影响。常见的边界条件包括位移边界条件和力边界条件。位移边界条件描述了围岩表面的位移状态,而力边界条件则反映了外界荷载对围岩的作用。合理设置边界条件对准确描述应力分布至关重要。

4.2.3应力分布的求解方法确定巷道围岩应力分布的求解方法是关键。常用的方法包括数值计算、解析法和实测等。数值计算方法主要利用有限元、边界元等数值模拟手段,可模拟复杂的几何形态和边界条件,得到较为精确的应力分布。解析法则基于应力平衡方程推导出解析解,适用于简单几何条件下。现场实测可直接获得应力分布,但需要布设仪器,操作较为复杂。这些方法各有优缺点,在工程实践中需综合考虑应用。

4.3巷道围岩应力分布特征巷道围岩应力分布受到多种因素的影响,包括巷道形状、地应力场以及围岩性质等。这些因素相互作用,形成了复杂的应力分布特征。准确掌握这些特征对于分析巷道稳定性至关重要。

4.3.1巷道形状对应力分布的影响巷道形状是影响应力分布的重要因素之一。巷道截面形状不同会导致应力集中程度和方向的差异,从而影响围岩的稳定性。一般来说,圆形截面能较好地分散应力,减小应力集中,是较理想的巷道形式。而较为常见的矩形、马蹄形等截面形式,由于应力集中的存在,往往会造成围岩失稳。因此,在巷道开挖设计时需要充分考虑截面形状对应力分布的影响,采取有效的支护措施来确保巷道的长期稳定。

地应力场对应力分布的影响地应力场是地层重力和地壳运动等因素形成的自然应力场。它在整个矿山工程中起着关键作用，对巷道围岩应力分布产生重大影响。地应力方向、大小以及其不平衡分布情况都会造成围岩应力的复杂变化。合理评估地应力场是进行围岩应力分析的前提。需要通过现场测试和理论计算相结合的方法准确把握地应力场的特征。

围岩性质对应力分布的影响巷道周围岩石的物理力学性质会对应力分布产生重要影响。如岩石强度高、弹性模量大的围岩,能更好地抵抗外力作用,应力分布更加均匀;而强度低、易破坏的围岩,应力局部集中,容易发生岩石破坏。因此,充分了解围岩性质对应力分布的影响规律,对于巷道开挖稳定性分析和支护设计非常关键。

巷道围岩稳定性分析分析巷道围岩的稳定性是保障矿山安全的关键。从评价指标、分析方法和支护设计等方面全面探讨围岩稳定性评估和控制措施,为实际工程提供理论支撑。

围岩稳定性评价指标应力评价指标通过计算围岩中的应力分布,评估应力水平是否超出岩石的强度极限,从而判断岩体稳定性。位移评价指标测量和分析巷道围岩的位移情况,为判断围岩稳定性提供重要依据。关注围岩的变形程度和速率。破坏模式评价观察和分析岩体的破坏模式,如剥落、崩落、开裂等,从而评估其稳定性和潜在危险。

围岩稳定性分析方法极限平衡法根据岩体的抗剪强度参数,建立围岩稳定性的极限平衡分析模型,计算围岩的安全系数.数值分析法利用有限元、有限差分等数值方法,模拟围岩应力分布和变形过程,预测围岩的稳定性.岩体力学试验通过开展原位试验和室内试验,测定岩体参数,为稳定性分析提供可靠的基础数据.

围岩支护设计应力分析针对具体的巷道几何形状和地应力环境,开展全面的应力分析,准确掌握围岩应力分布特征。岩体稳定性评价结合岩体力学理论,选择合适的稳定性评价指标,对围岩的稳定性进行定量评估。支护方案设计针对围岩的应力状态和稳定性特征,选