2019井巷工程PPT课件_岩石的性质及其工程分级.ppt
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1、1.岩石的性质与工程分级,1.岩石性质与工程分级,井巷施工基本过程:破岩形成空间维护 1.1 概述 1.2 岩石的物理性质 1.3 岩石的力学性质 1.4 岩石的工程分级,2,1.岩石性质与工程分级,1.1 概述 影响岩石性质的因素 矿物 结构和构造 岩石、岩体和岩块,弱面的影响,层理、节理、断层和裂隙面。各向异性、非均质性和不连续性。 表土和基岩,煤系地层常见石灰岩、砂岩、砂质页岩和页岩等,局部岩浆岩。,3,1.2 岩石物理性质,一、相对密度和密度 相对密度:实体积(不包括空隙)质量与同体积水之比。 密度又可分为干、湿两种密度。干指单位体积岩石绝对干燥时密度,湿天然含水或饱水状态下密度 重度
2、指单位体积岩石所受的重力,又称重力密度,用表示。,4,岩石物理性质,二、岩石的孔隙性 岩石中裂隙和孔隙的发育程度,指标为孔隙比和孔隙度。 孔隙度:各种裂隙、孔隙的体积总和与总体积V之比; 孔隙比:各种裂隙、孔隙的体积总和与固体矿物颗粒体积Vc之比。常根据相对密度d和干密度c计算求得。,5,岩石物理性质,三、岩石的水理性质 吸水性:吸水率在大气压力下吸入水的质量g与试件烘干质量G之比值。 透水性:岩石能被水透过的性能,指标为渗透系数。 溶蚀性:由于水的化学作用而把岩石中某些组成物质带走的现象。围岩为石灰岩的矿井中常见。 软化性:常用软化系数来表示,水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥试件之比。 膨
3、胀性和崩解性:膨胀应力和膨胀率、耐崩解指数,6,岩石物理性质,四、岩石的碎胀性 破碎以后的体积将比整体状态下增大,碎胀系数表示,Tab1.4,7,1.3 岩石的力学性质,8,岩石风化程度,B,D,岩石的变形特征,C,岩石的强度特性,弹性模量E,泊松比,抗剪强度,弹性,塑性,脆性,(Elastic modulus),(Poissons ratio),力学性质,单轴抗压强度,单轴抗拉强度,一、岩石的变形特征,变形和破坏是岩石在荷载作用下的两个发展阶段。变形中包含着破坏的因素,而破坏是变形发展所致。 (一)静荷载下岩石的变形特征 I0A段,曲线呈上凹型,这是原有裂隙和孔隙受压后逐渐闭合所致,称为裂隙
4、压密闭合阶段。对于致密岩石这个阶段很小甚至没有。 AB段,呈直线型,即斜率近似为常数,称为线弹性阶段。在I、段内,如果卸除荷载,变形能完全恢复。B点应力称为弹性极限或屈服应力,B点称为屈服点。,9,(一)静荷载下岩石的变形特征,BC段,呈下凹型,斜率逐渐减小,局部破损逐渐增大而导致岩石达到强度极限c点,称为破裂发展阶段。 刚性试验机,由于加载系统储存的弹性能量大大减少和试验机及时地减少荷载,则可以观察到应力应变曲线第阶段。如果在BC段内任一点P卸载,曲线按PQ变化;重新加载,曲线按QR变化。PQR称为塑性滞环。QS为弹性变形,卸载时可恢复;OQ为塑性变形,卸载时不能恢复。C点对应的应力称为极限
5、抗压强度。,10,(一)静荷载下岩石的变形特征,CD段,为软化阶段。仍保持一整体继续抵抗荷载;直到D点才最终破裂;以后应力基本不变而应变无限增长。 D点应力为残余强度。 CD存在,说明在达到极限强度后,仍有承载能力。这符合一部分矿山工程的实际情况,如巷道围岩多数平稳地破裂,破裂后仍然具有一定的强度。因此,在岩体已经开裂破坏而尚未垮落的情况下,如能采取措施制止或缓和岩体变形,则岩体破坏就会停止而仍然保持相当大的承载能力。锚喷支护就是制止岩体变形的十分有效的措施。,11,(一)静荷载下岩石的变形特征,岩石受单轴压缩时,体积变化一般规律是在弹性阶段体积减小而在塑性阶段体积膨胀。通常将体积改变量v与原
6、体积V的比值称为体积应变,也称体积改变率。 体积由减小到增大的转折点大约 处。 塑性阶段的体积膨胀称为扩容现象,主因为变形裂隙发展和张开。它对于研究巷道变形和围岩对支护造成的压力等问题有重要意义。 岩石受载后变形很小即破裂的性质称为脆性。小于3为脆性,大于5为塑性,35为过渡状态。,12,(一)静荷载下岩石的变形特征,弹性、塑性和脆性随受力状态、加载速度、温度等条件变化而变化。 岩石在弹性和塑性变形中消耗能量,冲击凿岩和爆破不利。如果凿岩冲击功不大,弹性大的岩石会使钎杆在孔底跳动而影响钻进速度。爆破时,药包爆炸能量中有相当大的一部分要消耗在岩石的弹性震动上。相反,脆性较大时,变形所耗能量较小,
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- 2019 工程 PPT 课件 岩石 性质 及其 分级
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