矿山压力与岩层控制复习资料

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1、1.矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力，在相关学科中也称为二次应力、或工程扰动力。2.矿山压力显现：在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在岩体中产生的动力现象。这些由于矿山压力作用，使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。3.矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法，均叫做矿山压力控制.4.岩石按不同的标准可分为不同类型，常见的分类有：（1）按岩石成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。（2）按岩石固体矿物颗粒间的结合特征，可分为

2、固结性、粘结性、散粒状和流动性岩石四大类。（3）按岩石的构成特征，可以区分岩石的结构和岩石的构造。岩石的结构是决定岩石组织的各种特征（如矿物颗粒的组成成分、结晶程度、形状和大小以及它们之间的连接状况等）的总合；而岩石的构造则指岩石中组成成分的空间分布以及他们相互间的排列关系，如整体构造，多孔状构造和层状构造。（4）按岩石的力学强度和坚实性，可分为坚硬岩石和松软岩石。工程中常把饱水状态下单压强度大于10MPa的岩石称为坚硬岩石；而把低于该值的岩石称为松软岩石。5.岩石的体积指标（一）岩石的孔隙性岩石的孔隙度指岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比，也称孔隙率岩石的孔隙比指岩石中各种孔

3、洞和裂隙体积的总和与岩石内固体部分实体积之比，可表示为孔隙比与孔隙度之间的关系为一般孔隙率愈大，岩石中孔隙和裂隙就愈多，岩石的密度和强度愈低，同时使塑性变形和渗透性增大。（二）岩石的碎胀性和压实性岩石的碎胀性指岩石破碎以后的体积比之前体积增大的性质。常用岩石的碎胀系数来表示，即岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比，其表达式为KP——岩石的碎胀系数；V'——岩石破碎膨胀后的体积，m3；V——岩石处于整体状态下的体积，m36.岩石变形性质的类别岩石的变分为弹性变形、塑性变形和粘性变形三种。①线弹性——应力-应变关系呈直线关系；②完全弹性——应力-应变关系不是直线关

4、系，卸载时应力应变沿原来曲线返回原点；③滞弹性——应力-应变关系为曲线关系、无残余变形，但卸载时应力应变沿另一条曲线返回原点。图1-3为一般岩石的变形曲线，从中可看出，在外力达到屈服应力时，开始卸载初期，应力-应变曲线比较陡，但当卸载接近结束时则较平缓，甚至当完全除去应力后，还有部分变形恢复，此即弹性后效现象。7.岩石的抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的极限强度（剪切面上的切向应力），它是岩石力学性质中最重要的指标之一。根据剪切试验时加载方式的不同，可分为抗切强度、抗剪强度和摩擦强度三种。8.岩石单轴加压条件下的应力-应变全程曲线可表征岩石试件的单轴抗压变形特性。（如图1-8所示）。（1）全程

5、应力-应变曲线的划分①O-A段，原始空隙压密阶段，岩石的应力-应变曲线呈上弯形。此阶段的变形模量较小，且不是一个常数。②A-B段，线弹性阶段，岩石的应力-应变曲线呈直线形。③B-C段，弹塑性过渡段，岩石的应力-应变曲线从B点开始偏离直线，当应力达到0.6时，岩石内开始有微破裂不断产生，岩石的体积由压缩转向膨胀。对应于曲线上C点的应力值称为屈服极限。④C-D段，塑性阶段，当应力超过屈服应力后接近0.95时，岩石破裂速度加快，岩石的应力-应变曲线继续向左上方延伸，岩石的体积膨胀加速，变形也随应力增长迅速，直到D点破坏。相应于D点的应力值称之为岩石的强度极限（），或峰值强度。⑤D点以后，破坏阶段

6、。普通材料力学试验机得不到D点以后应力-应变曲线。而刚性试验机（刚性压力机）的出现则使D点之后的岩石崩溃得到控制。D点以后的曲线说明，岩石破坏后并非完全失去承载力，而是保持一较小的值，相应于曲线E点所对应的应力值称为残余强度。D点以后的峰后区表现出应变软化特性。（2）岩石单轴受压应力-应变曲线的分类由于岩石种类众多且其组成物质和组织结构特性的不同，在岩石受压变形中，有的岩石塑性变形明显，有的则是弹性变形明显。根据大量的试验，单轴受压条件下岩石的应力-应变曲线大体可以归纳为以下四种类型（见图1-9），即①直线型曲线：主要反映有明显弹性特性的岩石，且大部分有很大的脆性，如石英岩等坚硬岩石。②下

7、凹型曲线：也称弹塑性曲线，主要反映具有明显塑性的岩石变形，石灰岩为其代表性岩石。③上凹型曲线：主要反映具有较大孔隙但又较坚硬岩石的变形特性，如片麻岩。④S型曲线：表征多孔且具有明显塑性岩石的变形特性，实质是上弯型和下弯型的组合，如大理岩。9.莫尔（Mohr）于1900年提出了莫尔强度理论，它认为材料发生破坏是由于材料的某一面上剪应力达到一定的限度（即极限剪应力），而这个剪应力与材料本身性质和正应力在破坏面上所造成的摩擦阻