第3讲(2次课1次自学推导)（岩石中自重应力和构造应力).ppt

第三讲教学目的2-4节课,其中2节为自学,掌握岩体自重应力和构造应力特征;了解岩体弹性变形能;了解孔周边应力分布的推导，掌握圆形孔和椭圆孔周边应力分布特征。难点孔周边应力分布的推导作业1、支承压力与矿山压力的区别P7713题,摩尔库仑强度理论的注意点P37,可以解释抗拉强度远小于抗压强度的特点;能满意地解释岩石三轴受拉会破坏，三轴等压压缩不会破坏的现象;只适合剪切和塑性流动两种破坏形式，不适合于拉断破坏;材料破坏仅与最大主应力σ1和最小主应力σ3有关，不考虑中间主应力σ2的影响，但是实验证明σ2对岩石破坏是有影响的。,岩体中的自重应力,概念p57金尼克假说应力σ1rHσ2σ3λσ1λ/（1-）应变ε1[σ1-σ2σ3]/Eε2[σ2-（σ1σ3）]/Eε3[σ3-（σ1σ2）]/E由ε2ε30，σ2σ3，可以导出λ/1-海姆假说深埋岩体σ1rH≈σ2σ3,构造应力概念P55,1）一般情况下地壳以水平挤压运动为主。所以，构造应力主要是水平压应力；2）构造应力分布很不均匀，主应力的大小和方向往往变化很大；3）岩体中的构造应力有明显的方向性，通常，σ2≠σ34）岩体中的构造应力普遍存在如下规律最大水平应力最小水平应力垂直应力；5）构造应力在坚硬岩层中出现一般较普遍。,影响原岩应力分布的因素,地形（沟谷、凹陷地形常引起应力集中，山坡、凸起地形造成应力分散）；岩体结构裂隙面可能引起应力集中、削弱或改变应力方向；岩体力学性质坚固岩体易于聚集高应力,塑性岩体易于变形,不利聚集应力；岩层历史岩体内颗粒结构的变化和应力松弛滞后于覆盖层剥蚀\风化等变化。,怎样利用巷道在原岩应力场中的变形特征判定构造应力特征,静水应力场与非静水应力场的判别；P60根据暗井和溜眼等周围破坏情况，判定非静水应力场的最大主应力是垂直的（井周边稳定性相同），还是水平的；最大构造主应力方向的判别；如果巷道走向与最大主应力方向一致，顶板岩石不发生破坏，或破坏很小；如果巷道走向与最大主应力方向一致，顶板呈现强烈破坏。,岩体中的弹性变形能了解,地下岩体处在复杂的和强大的自重应力和构造应力场中。外力做工将以能量的形式贮存在岩体中。这种由变形获得的能量，称为弹性变形能U。分为体变弹性能Uv和形变弹性能Ut。UUvUt地下岩体中积聚的弹性能与应力状态有关，并随着开采深度的增加，与开采深度的平方成正比关系增长。积聚能量的作用,变形能公式,体应变能UvUv1-212r2H2/[6E1-2]形变弹性能UtUt1-221r2H2/[3E1-2],巷道与回采空间周边应力（次生应力）分布特征,双向等压圆形巷道σ1σ2p63-661）在孔周边全处于压缩应力状态；2）最大应力集中系数为2；3）以超过原岩应力5为界，影响半径为201/2r；4）任意点切向与径向应力之和为常数σ1双向不等压圆形巷道σ1〉σ2λ/1-0时，圆孔的顶、底出现拉应力区，在圆孔两侧的最大应力集中系数达到3。,多园孔巷道集中分布孔间应力集中较高，应力集中系数达到4以上。矩形巷道四角点应力集中系数最大，其次是巷道中部。椭圆形巷道与圆形巷道相比，椭圆形巷道切向应力的分布随着向岩体深部的深入，应力衰减较快，它的影响范围较小。轴变论椭圆形巷道的长轴方向与主应力方向一致时，巷道稳定性好。,支承压力分区支承压力与矿山压力的区别全部与部分的关系,A-稳压区；B-增压区；C-减压区。D-弹性区；E-极限平衡区。,支承压力分区图,支承压力在底板中的传播规律,,,,,,,,,,,,逐渐减小，以至接近原岩应力,逐渐增大，以至接近原岩应力,