软岩工程力学-10

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1、软岩工程力学＜L010软岩工程新技术展望10.1软岩工程信息技术随着计算机技术的飞速发展，现代社会已进入信息时代。80年代以来,以计算机技术、通讯技术、网络技术为代表的现代信息技术，使人类对信息资源的利用进入了高效率、专业化、多样化、共享化的现代方式。信息己经成为生产力发展的重要核心和国家的战略资源。为了推动我国煤矿软岩巷道围岩控制技术进一步完善和发展，对我国软岩巷道围岩控制技术的理论和生产实践进行全面的总结分析，对已有的理论与工程实践进行深入细致地研究，建立比较系统的、能够指导和运用于软岩工程实际的软岩

2、工程技术智能信息系统，具有极其重大的意义。因此，软岩工程技术的信息化势在必行。近些年來，随着信息系统(InformationSystem)技术的高速发展，以及一些相邻学科的渗透和新学科的兴起，为煤矿软岩工程技术信息化、智能化研究提供了新的理论方法和分析手段。软岩信息技术研究的基本思路如图10-1所示。目前，GIS技术在煤矿软岩工程中的应用研究己取得了初步的成果。中国矿业大学北京岩土工程研究所的赵俊龙硕士在导师何满潮教授的指导下进行了“屮国煤矿软岩矿井信息系统”初步的研究工作。该系统在现有“中国地质数据库”

3、、“中国煤炭资源数据库”以及“中国应力状态数据库”的基础上，利用ARC/INF0构建了“中国煤矿软岩矿井数据库”，并通iiARC/VIEW进行了图10・l软岩信息技术研究思路系统集成，建立起了该系统的框架，利用该系统对软岩的空间分布规律进行初步研究，从而展示了软岩工程信息技术的极其广阔的应用前景。10.2软岩工程测试技术同其它工程材料相比，巷道围岩具有两大特点：①岩体中含有大量的不连续面，如节理、裂隙，它们的存在显著改变了巷道围岩的强度特性和变形特性；②岩体是地质历史的产物，其中含有地应力，地应力的大小和

4、方向显著影响着围岩的变形与破坏。因此，研究巷道围岩地质力学特征对软岩巷道的维护显得尤为重要。10.2.1工程岩体结构测试技术该试验的目的主要是为了确定岩体结构，进而确定软岩结构变形力学机制。目前，国内外比较先进的、性能比较优越的地质结构测试仪器为美国生产的FS75720型光导纤维钻孔窥视仪，它是将该仪器置于事先打好的钻孔内，观测围岩的不连续面如节理、裂隙、断层的分布及发展变化、顶板状况等，确定巷道围岩的结构。对于一些经济条件和技术条件不太好的煤矿來讲，可以采取另一种现场方法，对巷道掌字面上的结构面如节理、

5、裂隙、断层进行测试分析，内容包括裂隙的长度、宽度、间距、充填度、延展性、闭合度、地下水情况以及断层的各种属性等，以此确定围岩的结构。10.2.2工程岩休强度测试技术工程岩体强度的确定问题一直是难于解决的问题Z-O大多数理论分析和数值模拟计算时，只能采用岩块的强度参数或采用经验折减的办法进行近似。目前，这方面的研究较多，一种方法是采取现场测试方法，利用回弹仪在岩体上进行回弹试验，然后进行统计处理换算出岩体的单轴抗压强度。在内蒙古平庄矿务局六家煤矿进行了试验，取得了较好的测试结果。另一种方法是采用比较先进的矿

6、用测试仪器为WQCZ围岩强度测试装置，它是在井下钻孔内进行测试，它具有测试值更接近与岩体，可测软弱破碎岩层强度，快速等优点。另一种方法是通过Hoek・Brown经验破坏准则进行确定。在破坏准则中，最大和最小主应力之间的关系用下述方程来定义：?l??3?(m?c??3?s?c2)l/2(10-1)式中?1——破坏时的最大主应力；?3——破坏吋的最小主应力，在三轴情况下的侧限应力；?c——组成岩体完整岩块的单轴抗压强度；m、s——经验常数。把?3=0代入方程(10-1)，得到无侧限岩石的抗压强度：?l??c?

7、(s??c2)l/2(10-2)同样，把?1二0代入方程:(10-1),解?3的二次方程得到岩体单轴抗拉强度：?3??t??c[m?(m2?4s)l/2](10-3)系数m总是一个有限的正值，其变化范围从0.001(强扰动岩体)到大约25（坚硬完整岩体）。系数s值的变化从0（岩体）到1（完整岩石材料）。按照工程岩体连续性模型概化理论，确定工程岩体的拟连续微元尺寸，在拟连续微元尺寸的工程岩体中，通过一定工程地质勘察仪器确定拟连续微元尺寸范围工程岩体节理化化程度，进而确定m、s值，最后通过上述公式即可确定工程

8、岩体的12强度。10.2.3地应力测试在巷道围岩中钻孔，采用水压致裂法测试岩体的主应力大小和方向，测试仪器为煤科总院北京开采所和国家地震局地壳应力研究所共同开发的便携式水压致裂地应力测试装置。与应力解除法相比，无需取芯，对钻机要求低，工序简单，速度快，测量深度大。10.3软岩实验技术10.3.1软岩CT技术CT技术的基本原理是CT射线源发出的X射线穿透被检测的物体吋，X射线的光强衰减及被检测物体对X射线的吸收按一定的规律变化[