文档介绍：杨老师及各位师兄弟们
大家好
松动大变形过程中巷道围岩支护
相互作用平衡规律研究
姓名:孙伯乐
专业:采矿
学号:s20090928
目录
第二章:岩体工程的岩体力学特征
第三章:天然应力场特征
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第四章:围岩的应力重分布特征
第五章:围岩变形及巷道变形破坏特征
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第六章:松动围岩变形破坏机制
第七章:松动大变形巷道围岩动态模式及特征
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第八章:工程对策
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第一章:绪论
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第一章绪论
随着对岩体研究的深入,人们逐渐认识到岩体的基本特征——不连续性,认识到正是由于岩体中的众多不连续面(结构面),从而使岩体表现出各向异性、非均质性。显示出显著的尺寸效应、结构效应和围压效应,进而影响和制约着岩体的力学形态和对力场的响应。岩体的力学响应不单是岩石材料的行为,而更主要的是结构行为;同时,在力场作用下,岩体的力学形态则主要由结构面决定。在岩体(尤其是工程岩体)的演化过程中,结构效应和围压效应的共同作用,将导致岩体力学形态有条件地转化。使复杂岩体表现出更为复杂的特征。从而致使巷道周围围岩松动及巷道的大变形特征,给生产矿井带来极大的不便,故对松动大变形巷道稳定性研究具有很重要的意义。
为此,为了寻求一种合理的人为干预措施以使松动大变形巷道达到稳定的目的。人们提出了很多的解决办法以研究巷道周围围岩体的变形和破坏特征以及进行岩体工程设计,如等效连续法、损伤力学、各种界面法和块体变形理论。
这些块体理论。从根本上克服了连续介质力学的缺陷,从而可以更好地反映岩体的本质—不连续变形和非线性结构变形(大变形)。
目前在地应力场特征及高地应力问题研究方面已取得重大进展,认识到地应力(尤其是高地应力)是地下工程稳定性重要的控制和制约因素,是地下硐室及巷道稳定性评价和工程对策重要的地质依据之一。在岩体的力学特征和力学响应方面,已经搞清楚了岩体的本质——不连续的各向异性流变体,并用流变学来研究和解决地下硐室及巷道稳定性方面的诸多问题,包括变形破坏机制、围岩动态规律和支护设计等。综观目前的研究,尚存在一些不足。
首先,在认识上,一是从静态观点认识岩体结构,认为具体岩体的岩体结构是确定的或固定不变的。既然岩体结构是结构面和结构体的排列组合,从动态观点,岩体依赖于其环境而存在,随着环境条件的变化(自然变化或人类工程活动下的变化),结构体和结构面的排列组合也将发生变化,岩体结构应是不断变化的。固岩体变形具有结构效应。二是将岩体的流变与岩石的流变等同起来。目前绝大多数流变研究均针对软岩,岩体流变研究的成果也多来自于软岩。对于松动大变形巷道周围围岩因高度裂隙化而表现出时效特性的岩体,也视为软岩或特殊软岩对待,并采用软岩流变的理论和研究方法。三是将时效特性与流变等同起来,认为岩体或工程岩体的与时间相关的(Tune-dependent)所有现象均归因岩体(石)的流变(Rheology)所致。众所周知,有许多因素均可引起岩体及岩体工程的时效特征,而不仅仅是岩体(石)的流变。四是过分强调岩体的流变,认为所有岩体均有流变特性,并强调用流变来解决岩休工程中遇到的问题。从广义上讲,这无疑是正确的,因为流变是岩体的基本特征之一,但不分岩体的具体条件和特征,均采用流变理论来研究岩体和岩体工程,似有夸大岩体流变之赚,如坚硬或较坚硬的完整岩体中的一般岩体工程,大可不必采有流变理论。
其次,在处理方法上,由于上述认识,加之只能依据经典的力学和数学基础,不得不对岩体加以抽象,将本质上不连续的岩体连续化(等效连续或损伤连续),以满足某种经典摸型,用既有本构方程来研究其流变问题,而且随着研究的“计算机化”,该趋势更为普遍。显然,连续化过程丢失了岩体的丰富信息,尤其是工程岩体演化过程的动态规律。同时,从本质上讲,高度节理化岩体已基本上不属于材料范畴,其力学特征以及对力场的响应属结构行为。是几何非线性的大变形问题。虽然,基于块体理论的各种方法己经开始广泛应用于地下工程,但是目前的块体理论。不论是刚性块体理论还是变形块体理论,均尚不能解决岩体的流变问题;岩体的流变特征仍主要依靠基于连续介质的粘弹(塑)性理论。
最后,迄今为止的岩体力学研究,仍多采用加载力学来研究岩体的力学特征(包括流变),用加载条件下的力学参数来表征岩体的力学特性和力学属性。对于本质上为不抗拉的地质体,岩体在拉伸条件下的力学性质与压缩状态是极为不同的,但卸载条件和复杂应力状态下的研究则相对较少。对于工程岩体而言,卸荷条件下的力学特征更具实际意义。
总之,限于现有的认识、理论和方法,裂隙化岩体的流变问题至今尚未得到根本的解决;而且,当该问题出现在高地应力地区的地下工程中时。尤其是受频繁采动影响的矿山巷道,即高地应力区裂隙化坚硬——较坚硬岩体,在高强度改造作用(