岩石力学知识要点.docx

矿山岩石力学知识要点1 Rockmechanicsandminingengineering(1) 岩石力学定义/definitionofrockmechanics：(P1)(2) 岩石力学固有复杂性/inherentcomplexitiesinrockmechanics：(P2-4)rockstructure/岩石内部普遍存在岩石结构面，sizeeffect，tensilestrength，effectofgroundwater，weathering(3)岩石力学项目实施过程/implementationofarockmechanicsprogram：(P7-9)(Fig.1.3)通常按照下列五个方面依次进行，即Sitecharacterization/,minemodelformulation,designanalysis，rockperformancemonitoring，retrospectiveanalysis，而基于现场实测的反分析结果又进一步扌旨导进行必要的、新的Sitecharacterisation，minemodelformulation和designanalysis，改善实施效果。

2 Stressandinfinitesimalstrain(1)应力/stress：(P10)theintensityofinternalforcessetupinabodyundertheinfluenceofasetofappliedsurfaceforces.(2) 正应力/normalstresscomponent：(P11)应力在其作用截面的法线方向的分量3) 剪应力/shearstresscomponent：(P11)应力在其作用截面的切线方向的分量4) 体力：分布在物体体积内的力5) 面力：分布在物体表面上的力6) 内力：物体本身不同部分之间相互作用的力7) 正面：外法线沿着坐标轴的正方向的截面正面上的应力分量与坐标轴方向一致为正，反之为负8) 负面：外法线是沿着坐标轴的负方向的截面负面上的应力分量与坐标轴方向相反为正，反之为负应力变换公式/stresstransformationequation：(P15)Q-12Q~+12Q~+12Q~+2(llQ~+llQ~+llQ)11xxxyyyzzzxyxyyzyzzxzxQ二1mQ+1mQ+1mQ+lmxxxxyyyyzzzz+(1m+1m)Q+(1m+1m)Q+(1m+1m)Qxyyxxyyzzyyzzxxzzx(9) 主平面/principleplane：(P15)单元体剪应力等于零的截面。

10) 主应力/principlestress：(P15)主平面上的正应力三维主应力方程与应力不变量：(P16Q3一IQ2+IQ一I=0=Q+Q+Q1xxyyzzp1p2p3I=++-(q2+Q2+Q2)Q2+2+2)xxyzyyzxzzxy2xxyyyyzzzzxxxyyzzxI=Q+2Q-MJ2xxyyzzxyyzzxo〔，o2，o3,inorderofdecreasingmagnitude,andareidentifiedrespectivelyasthe(12)主应力之间相互正交条件：九九+九九+九九二0x1x2y1y2z1z2(13)静水应力分量与主偏应力分量/hydrauliccomponentandmajorprincipledeviatorstress：(P17-18)Ib=1m3S=b—b，S=b—b，S=b—g11m22m33m(14)静力平衡方程/differentialequationsofstaticequilibrium：(P19)dbdbxx+xy+dxdy+X=0dzdbdbdb乎+yy+埒+Y=0dxdydzdbdbdbzx+珥+zz+Z=0dxdydzb—ba=tan-1bxy(15)平面问题的主应力及其方向计算：(P21)—b)+b2xxyyxyb=—(b+b)±(b1,22xxyy416)应变-位移关系方程：(P27)YxyYyzYzxduxdxdu；8=yydydudu=x+ydydxdu=ydzdu+zdydu+L+x-dxdzdu+—;8zduzdz1(du-ydu'x-2Jdxdy丿2JdyQ=1(duy■x2Jdzdu'dz丿du'dx丿(17)体积应变/volumetricstrain：(P27)A=8+8+8xxyyzzd28d28d2Y变形协调方程/straincompatibilityequations：(P28)xx+yy=xydy2dx2dxdy(18) 虎克定律/Hook'slaw：(P29)(i) 8=丄L一uG+C』xEzxyyz)]xY=xyy1=TyzxzGxz3(20)岩土理性关于位移、应力、应变正负的规定沿坐标轴正向作用的力和位移分量为正；收缩正应变为正；压缩正应力为正；(ii) 若截面内法线相对于坐标的原点向内指，则截面上剪应力方向相对于坐标原点向内为正，反之亦然。

3 Rockstrengthanddeformability(1)强度(峰值强度)/strengthorpeakstrength：(P42)(2) 残余强度/residualstrength：(P42)(3) 应变软化/strain-softeningorstrain-weakeningbehavior：(P42)指岩石达到峰值强度以后继续变形，其强度随变形量增加而降低/减少的特性塑性变形/ductiledeformation：(P42)屈服/yield：(P42)有效应力/effectivestress：(P42)一u5ijijijTangentYong'smodulusEE，averageYong'smodulus黑，secantYong'smodulusEs：(P43-44)岩石单轴压缩与三轴压缩典型特性：(P42)(P50-51)(Fig.3.2(Fig.3.11)(Fig.3.12)岩石单轴压缩特性：从变形的四个阶段理解：弹性变形、塑性变形、(峰值强度以后应变软化、残余变形岩石三轴压缩特性：与单轴压缩特性，比较不同围压下的强度、变形性能，脆-塑性转变等4 (9)扩容/dilation：(P51)(10)Coulomb'sshearstrengthcriterion：(P54-55)s=c+LtanQn2ccos0+L(1+sinQ)_=3,0=1-sinQL=accostc1一sinQ11Griffithcracktheory：(P57(12)岩石结构面强度：(P64)2(C+l-tan申)L=L+w3—w—■13(1-tan申-ctgp)sin2pwRockmassstructure(1) 岩石/rock：(P75)(2) 岩体/rockmass：(P75)(3) 岩石结构的主要类型/majortypesofstructuralfeature:(P75-78)beddingplanes,folds，faults，shearzones，dykes，jionts.岩石结构面的产状/orientation：(P78)dipdirection/azimuth,dip结构面的间距/spacing：(P78)补充：（i）结构面的线密度Kd:指结构面法线方向单位长度上交切结构面的条d数（条/m）。

1（ii）岩体结构面的平均间距d与线密度Kd关系：d=-jdjKd(iii)取样线上的结构面线密度即为各组节理面线密度之和v)PriestandHudson(1976)foundthatanestimateofRQDcouldbeobtainedfromdiscontinuityspacingmeasurementsmadeoncoreoranexposureusingtheequation.RQD=100e-°-1九(0.1X+1)Forvaluesofeintherange6to16/m,agoodapproximationtomeasuredRQDvalueswasfoundtobegivenbythelinearrelation.RQD=-3.68X+110.41°°Yx.RQDqualitydesignation：(P79)RQD=iL(4) 结构面的连通性/persistence：(P80)(5) 结构面的粗糙度/roughness：(补充)Roughnessisameasureoftheinherentsurfaceunevennessandwavinessofthediscontinuityrelativetoitsmeanplanes.(6) 结构面的开度/aperture：(P82)(7) 结构面的填充性/filling：(P83)(8) Bieniawski'sgeomechanicsclassification：(P83-84)(补充)(9) 岩石与岩体的区别/differencesbetweenrockmassandrockelement：(P87)Inthefabric:岩石存在微观节理；岩体由岩块与宏观结构面组成。

Inmechanicalproperties：与岩石比较，岩体具有smallerelasticmodulus，lowerpeakstrength,lowerresidualstrength,largerdeformation(creep),largerPoissonratio,strongeranisotropy.5 Virginstressesintherockmass(1) 原岩应力/virginstresses：(P96)采掘前原岩内的应力2) 原岩/virginrock/initialrock:指未受采掘影响的天然岩体3) 自重应力/gravitystress:指由于上覆岩层重力引起的应力4) 构造应力/tectonicstress：指由于地壳构造运动在岩体中形成的应力5) 原岩应力分布的一般规律：(P99)三条6) 应力释放法测定原岩应力的原理与步骤：(P101)四步(7) 原岩应力现场测试方法分类：(P102)。