巖石力學(xué)課后思考題答案-資料下載頁
2025-06-23 18:33本頁面
【正文】 條新途徑，即如果從原巖中取回定向的巖石試件，通過對加工的不同方向的巖石試件進行加載聲發(fā)射試驗，測定凱澤點，即可找出每個試件以前所受的最大應(yīng)力，并進而求出取樣點的原始(歷史)三維應(yīng)力狀態(tài)。何謂凱澤效應(yīng)。材料的應(yīng)力從其歷史最高水平釋放后，再重新加載，當應(yīng)力未達到先前最大應(yīng)力值時，很少有聲發(fā)射產(chǎn)生，而當應(yīng)力達到和超過歷史最高水平后，則大量產(chǎn)生聲發(fā)射，這一現(xiàn)象叫做凱澤效應(yīng)。什么是地壓？什么是地壓現(xiàn)象？廣義地壓與狹義地壓的區(qū)別何在？研究地壓對礦山工程有什么意義？圍巖發(fā)生變形、出現(xiàn)裂隙、斷裂冒落和支架破壞的現(xiàn)象，通常稱地壓現(xiàn)象；因圍巖位移和冒落破壞而作用在支架上的壓力，稱為地壓，也稱狹義地壓。廣義地壓由圍巖(天然形成的地下結(jié)構(gòu)物)與支架(人工構(gòu)筑的地下結(jié)構(gòu)物)兩者共同來承擔。它等于同一點上的初始應(yīng)力。巷道無支護條件下，廣義地壓——原巖的壓力完全由圍巖所承擔。研究地壓的意義（1）圍巖應(yīng)力重分布問題——計算重分布應(yīng)力地下開挖破壞了巖體原巖應(yīng)力的相對平衡狀態(tài)，巷道周邊巖體將向開挖空間松脹變形，使圍巖中的應(yīng)力產(chǎn)生重分布作用，形成新的應(yīng)力狀態(tài)，稱為重分布應(yīng)力狀態(tài)。（2）圍巖變形與破壞問題——計算位移、確定破壞范圍在重分布應(yīng)力作用下，巷道圍巖將向巷道內(nèi)變形位移。如果圍巖重分布應(yīng)力超過了巖體的承受能力，圍巖將產(chǎn)生破壞。（3）圍巖壓力問題——計算圍巖壓力圍巖變形破壞將給地下洞室的穩(wěn)定性帶來危害，因而，需對圍巖進行支護襯砌，變形破壞的圍巖將對支襯結(jié)構(gòu)施加一定的荷載，稱為圍巖壓力(或稱山巖壓力、地壓等)。什么是原巖？什么是圍巖？采礦工程中根據(jù)什么來定義原巖和圍巖？未經(jīng)工程開挖（采動）擾動的巖體，稱為原巖。開巷（采動）后，初始應(yīng)力發(fā)生顯著化（通常界定為應(yīng)力的變化超過5％）的區(qū)域，稱為采動影響范圍；在此范圍內(nèi)的巖體，通常稱圍巖。此范圍以外則為原巖。說明圍巖與支架的共同作用原理，圍巖位移與支架剛度間的關(guān)系，以及支架設(shè)計的原則。1）開挖后立即假設(shè)支架，而且支架為理想絕對剛性的。于是巷道周邊的位移等于開巷后的瞬時彈性位移ue。支架的工作點為圖中的A點；支架所需提供的支護反力最大，這就是支架所能承擔的最大載荷pimax。圍巖承擔產(chǎn)生瞬時彈性變形的力ppimax。2）開挖后不假設(shè)支架。此時支架所提供的支護抗力pb=0，圍巖位移ua=umax。此時支架的工作點在圖中的B點，即，圍巖承擔了全部地壓，支架所承擔的載荷為零。實際工作點：圍巖位移曲線與支架特性曲線的交點C。支架擔負C點以下的壓力pi，圍巖則擔負C點以上的壓力(ppi)。廣義地壓是由圍巖和支架共同承擔的。支架最理想的工作點是B點，即，讓圍巖作為天然的承載體，去承擔全部地壓，并聽任巷道周邊的位移發(fā)展到極限值，umax。D點稱為松脫點。圍巖在周邊位移量達到某一數(shù)值ud時，就發(fā)生圍巖松脫、冒落。此時支架上的壓力，就取決于從圍巖中脫落下來的巖石的重量，其數(shù)值大小由DEF線來決定。對應(yīng)于D點的支架支護抗力，就是最小支護抗力pimin。支架的的最佳工作點，應(yīng)該是D點以上，且距D點不遠的小范圍內(nèi)。這樣，就可以讓圍巖最大限度地承擔地壓，使支架所擔負的壓力為最??；同時，又可保證圍巖不產(chǎn)生巖石的局部松脫現(xiàn)象。因此，在支架設(shè)計中，支架所承擔的支護抗力，應(yīng)該滿足： 圍巖位移也應(yīng)滿足：圓形巷道圍巖中的次生應(yīng)力分布有哪些特點？側(cè)壓力系數(shù)對圍巖應(yīng)力分布以及應(yīng)力集中系數(shù)有什么樣的影響？橢圓形、矩形、直墻拱頂形以及馬蹄形巷道圍巖中應(yīng)力分布有哪些特點？圓形巷道圍巖的彈性應(yīng)力分布：軸對稱，即，λ=1的情形（1）圍巖中的應(yīng)力大小與巖石的彈性常數(shù)無關(guān)，與巷道尺寸無關(guān)，僅與原巖應(yīng)力的大小和距巷道周邊的距離有關(guān)。（2）在巷道周邊，徑向應(yīng)力σr＝0；隨著距離r的增加，σr迅速增大，并在無限遠處等于原巖應(yīng)力。σθ則在巷道周邊處等于2p，并隨距離r的增加而迅速減小，在無限遠處等于原巖應(yīng)力。（3）巷道周邊的主應(yīng)力差σθ?σr最大，達2p；隨距離r的增加，σθ?σr的數(shù)值迅速減小。σθ和σr之間有差值存在時，會產(chǎn)生的剪應(yīng)力τ=在巷道周邊，差值最大，剪應(yīng)力也最大。這就是說，如果圍巖發(fā)生破壞，破壞將總是從巷道周邊開始。（4）從理論上說，巷道開挖所產(chǎn)生的影響范圍為無窮遠。即，僅當在距離巷道周邊為無限遠處，σr和σθ才等于p。但從工程的角度來考慮，r＝3～5a時，通常就可以忽略其影響。λ對巷道周邊的應(yīng)力分布的影響對于一個開挖于巖體中的圓形巷道，對巷道穩(wěn)定性最有利的，是λ＝1的情形，因為此時圍巖處于均勻受壓狀態(tài)，沒有拉應(yīng)力出現(xiàn)，而且，巷道周邊各點的應(yīng)力大小都相等，應(yīng)力集中系數(shù)等于2。對巷道穩(wěn)定性最不利的則是λ＝0（原巖應(yīng)力水平分量為零）的情形，此時巷道周邊兩幫中點的應(yīng)力集中系數(shù)等于3；頂?shù)装逯悬c則存在著絕對值等于原巖應(yīng)力p的拉。λ＝∞（原巖應(yīng)力垂直分量為零）的情形，與λ＝0情形相似。應(yīng)力（應(yīng)力集中系數(shù)Κ＝?1）當λ的數(shù)值在0和1之間時，應(yīng)力集中系數(shù)在2和3之間。但當λ＜1/3或λ3時，巷道周邊仍然存在拉應(yīng)力；僅當λ的數(shù)值滿足1/3＜λ＜3時，巷道周邊不再有拉應(yīng)力存在。橢圓形、矩形、直墻拱頂形以及馬蹄形巷道圍巖中應(yīng)力分布橢圓形（1）最佳軸比：（2）巷道軸比的倒數(shù)與側(cè)壓力系數(shù)相等，橢圓形巷道的周邊任意點的應(yīng)力均為數(shù)值相等的壓應(yīng)力，這對巷道穩(wěn)定性最有利。橢圓形巷道的零應(yīng)力（無拉力）軸比：（當λ1時）（當λ1時）出現(xiàn)塑性區(qū)后，巷道圍巖應(yīng)力分布發(fā)生了什么變化？塑性區(qū)應(yīng)力分布的主要特點是什么？塑性區(qū)范圍（半徑）由哪些因素決定？在圍巖產(chǎn)生塑性變形（屈服）后，巷道周邊附近出現(xiàn)了一個塑性區(qū)；深處的圍巖則仍然處于彈性狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)力的分布，可以把巷道圍巖劃分成塑性區(qū)、彈性區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)。與未發(fā)生塑性變形的情形相比，在巷道周邊，塑性區(qū)內(nèi)巖體切向應(yīng)力σθ的數(shù)值較彈性區(qū)降低，并隨；切向應(yīng)力σθ的最大值，從巷道周邊轉(zhuǎn)移到了彈性區(qū)與塑性區(qū)的交界處。在塑性區(qū)內(nèi)，應(yīng)力σθ的數(shù)值從彈塑性區(qū)交界起逐漸降低，在巷道周邊達到最小值。塑性區(qū)半徑的計算公式：由上式可知，塑性區(qū)半徑Rp與原巖應(yīng)力p、巖體的強度(C、?值)、支架的支反力pi，以及巷道半徑a有關(guān)。原巖應(yīng)力越大，Rp越大；巖體強度越高，Rp越??；支反力越大，Rp越??；巷道半徑越大，Rp越大。什么是普氏堅固性系數(shù)？普氏地壓公式、秦氏公式和太沙基公式的出發(fā)點和適用條件各是什么？普氏堅固性系數(shù)，為巖石試塊的單向抗壓強度。普氏理論適用于頂板巖石穩(wěn)定性較差，但側(cè)幫穩(wěn)定性較好，側(cè)幫不發(fā)生破壞的情況。秦氏公式用于頂板巖石穩(wěn)定性和側(cè)幫巖體的穩(wěn)定性均較差的情況。太沙基（K.Terzaghi）理論也將巖體視為具有一定內(nèi)聚力的松散體。但對支架上受力的原因，則認為是上覆巖層重量向下傳遞引起的。圍巖與支架的相互作用關(guān)系。(1)圍巖壓力pi與支護抗力pa大小相等，方向相反。即：(2)圍巖與支架的變形協(xié)調(diào)。支架位移量等于開挖后巷道周邊的位移減去支護前巷道圍巖的位移。即：式中，ub為支架的位移；ua為圍巖的位移；Δu0為支架假設(shè)前圍巖已發(fā)生的位移。(3)圍巖壓力位移方程：式中，u0為巷道開挖前，圍巖在原巖應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的位移。(4)支架特性曲線：u支架的變形量ub與圍巖作用在支架上的壓力pa成正比關(guān)系。
法律信息相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1