礦山巖石力學

內(nèi)容概要

由李俊平和連民杰主編的《礦山巖石力學》主要介紹巖石及巖體的力學特性、圍巖應力和變形規(guī)律及穩(wěn)定性分析方法等從事采礦工程(含金屬、非金屬和煤炭開采)設計、施工和研究的工程技術人員必須掌握的基礎知識。書中還結合采礦工程實例闡述了地壓控制理論及方法，凸顯深部開采時硬巖與煤礦軟巖的變形等地壓顯現(xiàn)規(guī)律趨同化等特點。書中各章均附有習題，便于讀者學習。
 《礦山巖石力學》適宜作為采礦工程專業(yè)本科生和研究生的教材，前5
章也可用于巖土工程類專業(yè)本科生的專業(yè)基礎課教學，還可供采礦工程、巖土工程專業(yè)技術人員參考，便于實現(xiàn)采礦、采煤雙專業(yè)的拓展教育。

書籍目錄

1  緒論
  1.1  巖石力學的發(fā)展簡史
    1.1.1  初始階段(19世紀末～20世紀初)
    1.1.2  經(jīng)驗理論階段(20世紀初～20世紀30年代)
    1.1.3  經(jīng)典理論階段(20世紀30年代～20世紀60年代)
    1.1.4  近代發(fā)展階段(20世紀60年代～現(xiàn)在)
  1.2  礦山巖石力學的基礎知識
    1.2.1  基本概念
    1.2.2  采礦工程的力學特點
    1.2.3  礦山巖石力學對采礦工程的作用
  1.3  礦山巖石力學的研究內(nèi)容與方法
    1.3.1  巖石力學的研究領域及問題
    1.3.2  礦山巖石力學的研究內(nèi)容
    1.3.3  礦山巖石力學的研究方法
    1.3.4  礦山巖石力學的教學目的與學習方法
  習題
  參考文獻
2  巖石的基本物理力學性質(zhì)
  2.1  巖石的物理性質(zhì)
    2.1.1  密度與容重
    2.1.2  巖石的孔隙性
    2.1.3  巖石的水理性
    2.1.4  巖石的其他特性
  2.2  巖石的力學性質(zhì)
    2.2.1  巖石的強度
    2.2.2  巖石的變形性質(zhì)
  2.3  巖石的擴容
  2.4  巖石的流變
    2.4.1  概述
    2.4.2  三種基本元件的力學模型
    2.4.3  組合模型
    2.4.4  巖石的長期強度
  2.5  巖石的各向異性
    2.5.1  極端各向異性體的應力-應變關系
    2.5.2  正交各向異性體的應力-應變關系
    2.5.3  橫觀各向同性體的應力-應變關系
    2.5.4  各向同性體
  2.6  影響巖石力學性質(zhì)的主要因素
    2.6.1  礦物成分對巖石力學性質(zhì)的影響
    2.6.2  巖石的結構構造對巖石力學性質(zhì)的影響
    2.6.3  水對巖石力學性質(zhì)的影響
    2.6.4  溫度對巖石力學性質(zhì)的影響
    2.6.5  加載速度對巖石力學性質(zhì)的影響
    2.6.6  受力狀態(tài)對巖石力學性能的影響
    2.6.7  風化對巖石力學性質(zhì)的影響
  2.7  巖石的強度理論
    2.7.1  最大伸長線應變理論
    2.7.2  庫侖準則(Coulomb)
    2.7.3  莫爾強度準則
    2.7.4  格里菲斯強度理論
    2.7.5  德魯克-普拉格準則(Drucker-Pmger)
  習題
  參考文獻
3  巖體的力學性質(zhì)及其分類
  3.1  概述
  3.2  巖體結構
    3.2.1  巖體分類
    3.2.2  巖體力學機制分析方法簡介
  3.3  結構面
    3.3.1  結構面的分級
    3.3.2  結構面的狀態(tài)
    3.3.3  結構面的力學性質(zhì)
  3.4  巖體的強度特性
    3.4.1  巖體強度的測定
    3.4.2  巖體強度的估算
    3.4.3  巖體破壞機理及破壞判據(jù)
  3.5  巖體的變形特性
    3.5.1  巖體的單軸和三軸壓縮變形特征
    3.5.2  巖體的剪切變形特征
    3.5.3  巖體各向異性變形特征
    3.5.4  原位巖體變形參數(shù)測定
  3.6  巖體的水力學性質(zhì)概述
    3.6.1  巖體與土體滲流的區(qū)別
    3.6.2  巖體空隙的結構類型
    3.6.3  巖體的滲流問題
    3.6.4  地下水滲流對巖體性質(zhì)的影響
  3.7  巖體質(zhì)量評價及其分類
    3.7.1  按巖石(芯)質(zhì)量指標(RQD)分類
    3.7.2  按巖體結構類型分類
    3.7.3  巖體質(zhì)量分級
    3.7.4  巖體地質(zhì)力學(CSIR)分類
    3.7.5  巴頓巖體質(zhì)量(Q)分類
  習題
  參考文獻
4  原巖應力及其測量
  4.1  概述
    4.1.1  認識地應力的工程意義
    4.1.2  地應力的成因
  4.2  重力應力場
  4.3  構造應力場
  4.4  地應力分布的一般規(guī)律
  4.5  影響原巖應力分布的因素
  4.6  地應力測量
    4.6.1  直接測量法
    4.6.2  間接測量法
  習題
  參考文獻
5  地下硐室圍巖穩(wěn)定性分析與控制
  5.1  概述
  5.2  彈性理論計算巷道圍巖與襯砌應力
    5.2.1  無內(nèi)壓巷道圍巖應力分布
    5.2.2  有內(nèi)壓巷道圍巖與襯砌的應力計算
  5.3  巷道圍巖應力分布的彈塑性力學分析法
    5.3.1  圍巖的破壞方式
    5.3.2  巷道圍巖應力的彈塑性力學分析
  5.4  巷道圍巖位移
    5.4.1  無支反力作用下圓形巷道圍巖彈性位移
    5.4.2  軸對稱條件下有支反力作用的圓形巷道周邊彈性位移
    5.4.3  軸對稱條件下塑性區(qū)位移
  5.5  圍巖壓力計算
    5.5.1  支架與圍巖共同作用原理
    5.5.2  圍巖變形壓力的彈塑性理論計算
    5.5.3  圍巖壓力的塊體極限平衡理論計算
    5.5.4  圍巖壓力的壓力拱理論計算
    5.5.5  太沙基理論計算圍巖壓力
    5.5.6  豎井地壓分析
  5.6  軟巖工程與深部開采特性
    5.6.1  軟巖工程特性
    5.6.2  地下工程圍巖的分區(qū)變形破裂特征
  5.7  巖體地下工程維護原則及支護設計原理
    5.7.1  巖體地下工程維護的基本原則
    5.7.2  支護分類與圍巖加固
  習題
  參考文獻
6  礦山地壓顯現(xiàn)規(guī)律
  6.1  圓形巷道圍巖應力分布規(guī)律
    6.1.1  雙向不等壓圓形巷道圍巖的彈性應力狀態(tài)
    6.1.2  相鄰圓形巷道圍巖的彈性應力狀態(tài)
    6.1.3  圍巖的支承壓力分布
  6.2  采準巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
    6.2.1  水平巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
    6.2.2  傾斜巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
  6.3  采礦工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律
    6.3.1  概述
    6.3.2  回采工作面支承壓力分布
    6.3.3  頂板應力分區(qū)與覆巖變形和破壞規(guī)律
    6.3.4  影響采礦工作面礦壓顯現(xiàn)的因素
    6.3.5  分層開采時的礦壓顯現(xiàn)特點
  6.4  沖擊地壓及其控制
    6.4.1  沖擊地壓
    6.4.2  頂板沖擊地壓
  習題
  參考文獻
7  采場地壓與控制
  7.1  采礦方法簡介
    7.1.1  崩落采礦法
    7.1.2  充填采礦法
    7.1.3  空場采礦法
  7.2  空場法的地壓控制與評價
    7.2.1  緩傾斜頂板應力分析與礦柱設計
    7.2.2  傾斜及急傾斜厚礦體圍巖穩(wěn)定性分析及礦柱計算
    7.2.3  急傾斜薄礦脈群地壓顯現(xiàn)與夾壁穩(wěn)定性
    7.2.4  采空區(qū)的安全評價方法
  7.3  充填法的地壓
    7.3.1  充填體類型
    7.3.2  充填體對控制地壓的作用
    7.3.3  充填體的穩(wěn)定性分析
  7.4  崩落法的地壓
    7.4.1  無底柱崩落采礦法回采進路的地壓控制
    7.4.2  有底柱崩落采礦法的地壓控制
    7.4.3  自然崩落法的可崩性控制
  7.5  長壁式開采的地壓問題
    7.5.1  采場地壓假說
    7.5.2  老頂巖層的穩(wěn)定性
    7.5.3  回采工作面頂板控制
  習題
  參考文獻
8  露天開采邊坡穩(wěn)定性分析與控制
  8.1  概述
    8.1.1  露天礦邊坡的概念和特點
    8.1.2  邊坡工程對國民經(jīng)濟建設的影響
    8.1.3  露天礦邊坡變形和破壞
  8.2  影響露天礦邊坡穩(wěn)定性的主要因素
  8.3  邊坡穩(wěn)定性分析
    8.3.1  平面滑動計算
    8.3.2  楔體滑動計算
    8.3.3  圓弧形滑動
  8.4  滑坡的防治
    8.4.1  滑坡防治方法分類及防治原則
    8.4.2  滑坡的監(jiān)測
    8.4.3  滑坡的預測與監(jiān)測預報
  習題
  參考文獻
9  現(xiàn)場地壓觀測與分析
  9.1  圍巖位移與變形觀測
    9.1.1  圍巖表面位移測量
    9.1.2  圍巖內(nèi)部位移測量
  9.2  支架荷載測量
    9.2.1  錨桿測力計與拉拔試驗
    9.2.2  巖柱與支架壓力監(jiān)測
    9.2.3  礦壓遙測儀
  9.3  圍巖應力測量
    9.3.1  光彈應力計
    9.3.2  光彈應變計
  9.4  巖體聲發(fā)射監(jiān)測預報技術
    9.4.1  概述
    9.4.2  聲發(fā)射測試
  9.5  光電技術在地下工程監(jiān)測中的應用
    9.5.1  光纖傳感的特點
    9.5.2  光纖傳感技術原理
    9.5.3  光纖傳感技術在巖體地下工程監(jiān)測中的應用
  習題
  參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：20世紀60年代和70年代，原位巖體與巖塊的巨大工程差異被揭示出來，巖體的地質(zhì)結構和賦存狀況受到重視，“不連續(xù)性”成為巖石力學研究的重點。從“材料”概念到“不連續(xù)介質(zhì)”概念，是巖石力學在理論上的飛躍。隨著計算機科學的進步，20世紀60年代和70年代開始出現(xiàn)用于巖體工程穩(wěn)定性計算的數(shù)值計算方法，主要是有限元法。20世紀80年代，數(shù)值計算方法發(fā)展很快，有限元、邊界元及其混合模型得到廣泛應用，成為巖石力學分析計算的主要手段。20世紀90年代，數(shù)值分析終于在巖石力學和工程學科中扎根，巖石力學專家和數(shù)學家合作創(chuàng)造出一系列新的計算原理和方法。如損傷力學和離散元法的進步，DDA法和流形元方法的發(fā)展，非線性大變形問題的三維有限差分法FLAc等的成功應用，標志著巖石力學專家建立了自己獨到的分析原理和計算方法。由于巖體結構及賦存狀態(tài)和條件的復雜性和多變性，致使巖石力學所研究的目標和對象都存在著大量不確定性，因而有人在20世紀80年代提出不確定性理論。隨著現(xiàn)代計算機科學技術的進步，帶動了現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，目前，不確定性理論已經(jīng)被越來越多的人所認識和接受，現(xiàn)代科學技術手段，如模糊數(shù)學、人工智能、灰色理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)、工程決策支持系統(tǒng)等，為不確定性分析方法和理論體系的建立提供了必要的技術支持。20世紀90年代，現(xiàn)代數(shù)理科學的滲透使得非線性科學在巖石力學中得到了廣泛應用。本質(zhì)上講，非線性和線性是互為依存的。耗散結構論、協(xié)同論、分叉和混沌理論正在被試圖用于認識和解釋巖體力學的各種復雜過程。巖石力學和相鄰的工程地質(zhì)學都因為受到研究對象的“復雜性”挑戰(zhàn)，而對非線性理論倍加青睞。系統(tǒng)科學雖然早已受到巖石力學界注意，但直到20世紀80～90年代才達成共識，并進入巖石力學理論和工程應用。用系統(tǒng)概念來表征“巖體”，可使巖體的“復雜性”得到全面的、科學的表述。從系統(tǒng)論來講，巖體的組成、結構、性能、賦存狀態(tài)及邊界條件構成其力學行為和工程功能的基礎，巖石力學研究的目的是認識和控制巖石系統(tǒng)的力學行為和工程功能。系統(tǒng)論強調(diào)復雜事物的層次性、多因素性、相互關聯(lián)性和相互作用性特征，并認為人類認識是多源的，是多源知識的綜合集成，這些為巖石力學理論和巖體工程實踐的結合提供了依據(jù)。時至今日，巖體工程力學問題才被當作一種系統(tǒng)工程來解決?？梢哉f，從“材料”概念到“不連續(xù)介質(zhì)概念”，是現(xiàn)代巖石力學的第一步突破；進入計算力學階段，是第二步突破；而非線性理論、不確定性理論和系統(tǒng)科學理論進入實用階段，則是巖石力學理論研究及工程應用的第三步突破，獲得了意義更為重大的突破。隨著理論研究的進展，地壓控制技術、測試技術也得到了飛速發(fā)展。剛性壓力機的出現(xiàn)為測試巖石應力一應變?nèi)^程曲線提供了保障。目前，應力解除法可測試深部巖體應力。熱一水一力三場耦合真三軸伺服巖石試驗機、大型模擬試驗臺、先進的多點數(shù)據(jù)采集儀器的出現(xiàn)為，更深刻地揭示巖石的力學特性奠定了堅實基礎。隨著計算機技術和井下鉆孔電視的應用，巖體工程三維信息系統(tǒng)也得到了重視和普遍應用。大斷面、大縮量和高支撐力的可縮性金屬支架、錨桿和錨索網(wǎng)支護得到廣泛應用，注漿加固不穩(wěn)定圍巖，回采工作面使用自移式液壓支架及其架型增多、適用范圍擴大等，進一步改善了支護技術。發(fā)明了切槽放頂法、切頂與礦柱崩落法等，有效控制了采空區(qū)頂板大面積冒落和采場地壓顯現(xiàn)。聲發(fā)射、紅外、電磁等監(jiān)測預報技術進入到地壓監(jiān)測的實用階段。

編輯推薦

《礦山巖石力學》是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材之一。

圖書封面

圖書標簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    礦山巖石力學 PDF格式下載

---