第1章矿山岩石和岩体的基本性质.ppt

矿山压力与岩层控制;第一章矿山岩石和岩体的基本性质;主要研究内容： 矿山压力的形成与巷硐开掘后围岩的力学性质有密切关系。介绍矿山岩石、岩体的基本概念；岩石的基本物理性质；岩石的破坏机理和强度理论；岩体的基本特征和类型. ;本章的重点 1、岩石与岩体的区别 2、岩石的碎胀性和压实性 3、岩体结构的类型 本章的难点：无;第一节 矿山岩石的基本概念第二节 岩石的基本理性质第三节 岩石的破坏机理和第四节 岩体的基本特征和类型;第一节 矿山岩石的基本概念; 岩石： 由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体 。;岩石分类;第二节 岩石的基本物理性质;岩石的碎胀系数对矿压控制，尤其是对回来工作面的顶板管理有重要意义。 碎胀系数与岩石的物理性质、破碎后块度的大小及其排列状态等因素有关。例如???便岩石破碎后块度较大且排列整齐时，碎胀系数较小，反之，如破碎后块度较小且排列较杂乱，则碎胀系数较大。 煤矿中常见的岩石碎胀系数见表。;岩石破碎后，在其自重和外加裁荷的作用下会逐渐压实，体积随之减少，碎胀系数比初始破碎时相应地变小，这种性质称为岩石的压实性。 压实后的体积与破碎前原始体积之比，称为残余碎胀系数Kp′。;二、密度与比重 岩石的密度：单位体积内岩石的质量。 岩石含固相、液相、气相，三相比例不同而密度不同。;（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单位体积质量（108℃烘24h） ;三、岩石的软化性 岩石浸水后其强度明显降低，通常用软化系数来表示水分对岩石强度的影响程度。 软化系数是指水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强度之比，可表示为 ;15;第三节 岩石的破坏机理和强度理论; 莫尔强度理论 莫尔(Mohr)强度理论认为，材料的破坏主要是与该点处的剪应力τ及正应力σ有关，在极限状态其关系为： 此曲线由试验而得，曲线上的每一点表示该处的τ与σ值是处于破坏的极限状态，因而此曲线称为岩石的强度曲线，也称莫尔包络线。 经过实验，此曲线有人认为是抛物线、也有人认为可按双曲线或摆线考虑。 库伦(coulomb)则认为采用斜直线型包络线足以供实践中应用，其关系式为：;18; 根据实验煤矿岩层各种岩石的c、ψ值如表。;格里菲斯强度理论 对于脆性材料，格里菲斯(A．A．Griffith)提出的破坏机理与“库伦—莫尔”准则不同，他认为，不论物体受力状态如何(压、拉都可)，本质上最终是由于拉伸应力引起材料破坏。 该理论认为物体内均匀地、随机地分布着许多窄缝形的微裂隙。当物体受力时在微裂隙的端部产生高度的应力集中，超出了计算出的理论抗拉强度，于是裂隙就沿其长度方向扩张．直至材料整体破坏。因此认为脆性材料是由于拉伸而破坏，并非由于剪切而破坏。 根据格里菲斯的假定，岩石内的裂隙形状近似一扁平的椭圆孔，它在双向应力作用下裂缝张开的条件为;第四节 岩体的基本特征和类型;(二)岩体结构面 所谓“结构面”，是指在地质发展历史中，尤其是地质构造变形过程中形成的，具有一定方向、延展较大、厚度较小的二维面状地质界面，它包括岩石物质的分界面和不连续面，如岩体中存在的层面、节理、断层、软弱夹层等，可统称为结构面。;(2)结构面的分类 ;3．按力学观点分类;(三)岩体的力学特征 1．岩体的非均质性：岩体可以由一种或几种岩石组成，而且以后者居多。对于由多种岩石组成的岩体，由于在自然条件下组成岩石的物质成分、组织结构及其组合状况经常变化，所以一般认为岩体是非均质的。 2．岩体的各向异性：各向异性是指物体的全部或部分物理力学特性随方向不同而表现出一定差异的性质。岩体的许多物理力学性质，如弹性模量，抗压、抗拉强度，声波传播速度等, 随加载或测试方向不同而有显著差别。 岩体的各向异性也和非均质性类似，不仅由于物质成分、结构致密程度不同而造成，而且也受到各种结构面的影响。 3．岩体的非连续性：由于岩体被各种结构面所切割，因此从原则上说岩体属于非连续体。; (四)岩体结构的类型 由于岩体中结构面性质、规模和切割密度等因素不同，岩体的力学性质和稳定性也就不同。按结构特征的不同，岩体可划分为以下5种基本类型： 1．整体结构 它是指末受或仅受轻微构造变动的