深部岩块的变形与运动性状及其岩爆机理.ppt

深部岩块的变形与运动性状及其岩爆机理,理工大学工程兵工程学院,王明洋,长沙会议,深部岩块的变形与运动性状及其岩爆机理,一、研究背景,二、基本问题,三、进一步研究问题,,1、大当量钻地武器爆炸地震效应规模、埋深问题块系的变形与破坏是爆炸作用最显著的表现。2、深部巷道的岩爆效应发生的条件与预防对策---破坏区的块体规模和大小3、意义深部防护工程设计计算及选址深部矿山工程的开发与利用,一、研究背景,4、现状经验关系式监测及简单的经验判断理论研究对介质行为及其状态的变化缺乏准确和有物理基础的描述；数值模拟状态参数的变化、模型的可靠性值得怀疑。,一、研究背景,,,,,,,二、基本问题,1、深部岩体变形的一般特征,3、深部岩块的动力行为及其岩爆机理,2、深部岩体的应力与应变状态,W的组成（1）存储势能体积特征（2）内部耗散能（不可恢复变形、裂痕和滑移线）（3）运动能（非稳定状态和稳定状态）--体积特征在体内应力满足动量守恒变形---满足质量守恒,（1）守恒定律,1、深部岩体变形的一般特征,（2）应力特征,（3）对强度的影响,（4）应变特征,弹性状态---连续介质内摩擦状态-----峰值后局部剪切状态---准连续介质3）块体运动---非连续介质。,（5）应力-应变关系,新的不变量的组合特征---局部塑性理论。,（6）岩体的强度准则,曲线的走向反映了摩擦力的出现的相对大小，罗德参数的变化反映了应力状态的过渡趋势。,强度准则指出岩体的剪切时摩擦力增加的影响与粘结力减少的影响。随着剪切面上静水压力的增加，剪切强度极限值也增加，反映了摩擦力的出现，它或者是阻止岩体分解成各个部分，或者是体现一个附加强度。因此，岩体的形状改变主要与弹性、粘性及摩擦性状有关，体积改变则与膨胀及破坏成块体的大小有关。,（7）一般特征,,,,（1）弹性应力状态,2、深部岩体的应力与应变状态,,,,,,,（2）内摩擦应力状态,,,,,,（3）流体力学应力状态,,,,（3）流体力学应力状态,,,,,变形状态接近一维的应变状态。,（4）变形状态,,,（1）岩块冲击试验装置,,,,多功能动态特性试验系统的研制加载装置和量测系统。,3、深部岩块的动力行为及其岩爆机理,,,,,,只有垂直冲击力WZ作用时的工况1。垂直冲击力WZ和水平静力FX共同作用时的工况2,3、深部岩块的动力行为及其岩爆机理,,,（2）水平力FXu关系曲线,,,,,3、深部岩块的动力行为及其岩爆机理,,,（2）水平力FXu关系曲线,,,,,,3、深部岩块的动力行为及其岩爆机理,,,,,,,F0/FX0,（3）超低摩擦现象,3、深部岩块的动力行为及其岩爆机理,,,,,,,内聚力、内摩擦、膨胀等为岩石的典型特征。岩石具有在微观水平上储存能量的能力，而在一定的条件下返还到宏观水平上。这一性质可以作为岩石的基本性质之一。岩石可以作为含能介质。,3、深部岩块的动力行为及其岩爆机理,,,,,,当对它进行加载、卸载循环时，可逆的弹性能远小于加载时的外力功，不可逆变形能一部分耗散了，另一部分积聚在岩体内。当外力卸载后，岩体处于“不稳定”的平衡状态，既微小的扰动可使岩体继续变形，这个变形可能是缓慢、渐进的蠕变性质，也可能是突变的动力性质，此时释放的能量大大超过微扰动能量，微扰动仅仅起到“扣板机”的作用。,3、深部岩块的动力行为及其岩爆机理,（4）岩爆机理,,,,,,3、深部岩块的动力行为及其岩爆机理,,,,,,,稳定性度量问题（储存能量大小、释放快慢）块系的动力计算,三、进一步研究问题,请各位专家批评指正,谢谢,长沙会议,