[教育]巖石力學(xué)課件第六章巖石地下工程

1、1,巖石力學(xué),遼寧科技大學(xué),Rock 　Mechanics,2,第六章 巖石地下工程,3,6.1 地下工程圍巖應(yīng)力解析分析,4,巖石地下工程是指在地下巖石中開挖并臨時或永久修建的各種工程?！〉叵碌V山的主副井、通風(fēng)井、運輸巷道、采場等。公路、鐵路、水電工程和國防工程的隧道、硐室、地下倉庫、廠房等。 采礦所涉及的地下工程為規(guī)模最大，條件最復(fù)雜。,一、基本概念,5,圍巖是指在巖石地下工程中，由于受開挖影響而發(fā)生應(yīng)力狀態(tài)改變的周圍巖體。

2、　　巖石開挖→周圍巖石失去平衡狀態(tài)→原有應(yīng)力場改變→自行平衡、或破壞、或過大變形→支護（支架、襯砌、錨噴）→人工穩(wěn)定。,一、基本概念,6,應(yīng)力重分布：從原始地下應(yīng)力場變化到新的平衡應(yīng)力場的過程?！〈紊鷳?yīng)力或誘發(fā)應(yīng)力：經(jīng)應(yīng)力重分布形成的新的平衡應(yīng)力。,一、基本概念,7,地下巖石工程穩(wěn)定的條件：,一、基本概念,式中，S和U為圍巖或支護體所允許的最大應(yīng)力(極限強度)和最大位移(極限位移)。,8,巖石地下工程根據(jù)埋入的深淺：　淺埋地下工程

3、的工程影響范圍可達到地表，因而在力學(xué)處理上要考慮地表界面的影響?！∩盥竦叵鹿こ炭商幚頌闊o限體問題，即在遠離巖石地下工程的無窮遠處，仍為原巖體。,一、基本概念,9,1、基本假設(shè) （1）圍巖為均質(zhì)，各向同性，線彈性，無蠕變性或粘性行為； （2）原巖應(yīng)力為各向等壓(靜水壓力)狀態(tài)； （3）巷道斷面為圓形，在無限長的巷道長度里，圍巖的性質(zhì)一致，可按平面應(yīng)變問題進行分析，取巷道的任一截面作為其代表研究；?。?）符合深埋條件，并且埋

4、深大于或等于20倍的巷道半徑。,二、深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析,10,巷道埋深大于或等于20倍的巷道半徑時，忽略巷道影響范圍內(nèi)巖石自重，誤差＜10%。,二、深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析,11,二、深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析,12,2、基本方程　平衡方程：,幾何方程：,本構(gòu)方程：,二、深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析,13,3、邊界條件：,4、求解方程：,二、深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析,14,5、討論：?。?）應(yīng)力分布計算

5、公式為開孔后的應(yīng)力重分布的結(jié)果，即次生應(yīng)力場的應(yīng)力分布式； （2）徑向應(yīng)力σr和切向應(yīng)力σθ的分布和角度無關(guān)，皆為主應(yīng)力，即徑向和切向平面均為主平面。 （3）應(yīng)力大小與彈性常數(shù)E、μ無關(guān)。,二、深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析,15,（4）周邊r＝R0，σr＝0，σθ＝2p0；周邊切向應(yīng)力為最大應(yīng)力，且與巷道半徑無關(guān)?！∵@樣，當(dāng)2p0超過圍巖的彈性限時，圍巖將進入塑性，如把巖石看作是彈脆性體，則當(dāng)2p0超過圍巖的單軸抗壓強

6、度時，圍巖將發(fā)生破壞。,二、深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析,16,（5）定義應(yīng)力集中系數(shù)：,對于巷道周邊：,為次生應(yīng)力場的最大應(yīng)力集中系數(shù)。,二、深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析,17,（6）若定義以σθ高于1.05p0或σθ低于0.95p0作為巷道影響圈邊界，據(jù)此可得：,工程上有時以10％作為影響邊界，則同理可得影響半徑r≈3R0 應(yīng)力解除試驗，以3R0作為影響圈邊界；有限元計算常取5R0的范圍作為計算域；上述情況就是其粗略的定量

7、依據(jù)。,二、深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析,18,假設(shè)深埋圓巷的水平荷載對稱于豎軸，豎向荷載對稱于橫軸；豎向為p0，橫向為λp0 ，并設(shè)λ＜l。由于結(jié)構(gòu)本身對稱(荷載不對稱)，上述問題可應(yīng)用已有的結(jié)論通過疊加原理解決。,三、深埋圓形巷道一般壓力下彈性分析,19,將荷載分解，疊加求解：,三、深埋圓形巷道一般壓力下彈性分析,20,（1）情況Ⅰ的解：　情況Ⅰ為深埋圓形巷道靜水壓力下彈性分析問題，其解為：,三、深埋圓形巷道一般壓力下彈性分析,

8、21,（2）情況Ⅱ的解：　邊界條件，對于內(nèi)邊界，r=R0，σr=τrθ=0對于外邊界，應(yīng)用莫爾圓應(yīng)力關(guān)系，有,三、深埋圓形巷道一般壓力下彈性分析,外邊界條件,22,根據(jù)彈性力學(xué)理論可得：,三、深埋圓形巷道一般壓力下彈性分析,23,（3）情況Ⅰ和Ⅱ疊加可得總應(yīng)力解：,三、深埋圓形巷道一般壓力下彈性分析,24,（4）討論： ①、λ＝l時,三、深埋圓形巷道一般壓力下彈性分析,即與軸對稱情況相同，為本題的特例,25,②、周邊應(yīng)力情況（r=

9、R0),三、深埋圓形巷道一般壓力下彈性分析,顯然，在λ＜1的情況，巷道橫軸位置(θ＝0°)有最大壓應(yīng)力，而在豎軸位置(θ＝90°)有最小應(yīng)力。,26,使豎軸(θ＝90°)處恰好不出現(xiàn)拉應(yīng)力的條件為σθ＝0，即：,三、深埋圓形巷道一般壓力下彈性分析,λ＝1/3時周邊恰好不出現(xiàn)拉應(yīng)力； λ＞1/3時周邊不出現(xiàn)拉應(yīng)力； λ＜1/3時周邊將出現(xiàn)拉應(yīng)力。 λ＝0，θ＝90°處拉應(yīng)力最大，為最不利

10、情況。λ＝1為均勻受壓的最有利于穩(wěn)定情況。,27,在一般原巖應(yīng)力狀態(tài)下，深埋橢圓巷道周邊切向應(yīng)力計算公式為：,四、橢圓形巷道圍巖彈性應(yīng)力狀態(tài),28,四、橢圓形巷道圍巖彈性應(yīng)力狀態(tài),1、等應(yīng)力軸比：就是使巷道周邊應(yīng)力均勻分布時的橢圓長短軸之比?！≡撦S比可通過求極值得到：,等應(yīng)力軸比情況下，周邊切向應(yīng)力無極值，周邊應(yīng)力是均勻相等的。等應(yīng)力軸比對地下工程的穩(wěn)定是最有利的，又稱為最優(yōu)軸比。,29,四、橢圓形巷道圍巖彈性應(yīng)力狀態(tài),等應(yīng)力軸比與原

11、巖應(yīng)力的絕對值無關(guān)，只和λ值有關(guān)，由λ值即可決定最佳軸比。 λ＝1時，m＝1，a＝b，最佳斷面為圓形； λ＝1/2時，m=2，b=2a，最佳斷面為b＝2a的豎橢圓； λ＝2時，m=1/2，a=2b，最佳斷面為a＝2b的橫(臥)橢圓； 總之，橢圓長軸總是順著原巖應(yīng)力的最大主應(yīng)力方向，且m=1/λ為最佳。,30,四、橢圓形巷道圍巖彈性應(yīng)力狀態(tài),2、零應(yīng)力（無拉力）軸比　 當(dāng)不能滿足最佳軸比時，因巖體抗拉強度最弱，若能找出滿

12、足不出現(xiàn)拉應(yīng)力的軸比，即零應(yīng)力(無拉力)軸比，也是很不錯的。 周邊各點對應(yīng)的零應(yīng)力軸比各不相同，通常首先滿足頂點和兩幫中點這兩要害處，實現(xiàn)零應(yīng)力軸比。,31,四、橢圓形巷道圍巖彈性應(yīng)力狀態(tài),（1）、對于頂點：,32,四、橢圓形巷道圍巖彈性應(yīng)力狀態(tài),（2）、對于兩幫中點：,33,四、橢圓形巷道圍巖彈性應(yīng)力狀態(tài),零應(yīng)力軸比：,應(yīng)照顧頂點,應(yīng)照顧兩幫中點,34,五、非圓形巷道周邊彈性應(yīng)力狀態(tài),地下工程中的非圓形巷道主要有梯形、拱頂直墻、橢

13、圓等。 1、基本解題方法 原則上，地下工程比較常用的單孔非圓巷道圍巖的平面問題彈性應(yīng)力分布，都可用彈性力學(xué)的復(fù)變函數(shù)方法解決。,35,五、非圓形巷道周邊彈性應(yīng)力狀態(tài),2、一般結(jié)論 在彈性應(yīng)力條件下，巷道斷面圍巖中的最大的應(yīng)力是周邊的切向應(yīng)力，且周邊應(yīng)力大小和彈性參數(shù)無關(guān)，與斷面的絕對尺寸無關(guān)。　次生應(yīng)力場與原巖應(yīng)力場分布、巷道的形狀(豎向與橫向軸比)有關(guān)。斷面在有拐角的地方往往有較大的應(yīng)力集中；在直長邊則容易出現(xiàn)拉應(yīng)力。,

14、36,五、非圓形巷道周邊彈性應(yīng)力狀態(tài),37,六、井巷圍巖的彈性位移,1、特點：周邊徑向位移最大，但量級小[以毫米計)，完成速度快，一般不危及斷面使用與巷道穩(wěn)定。 2、計算原則：按彈性力學(xué)由已知應(yīng)力求得。 對于深埋的井巷工程，應(yīng)考慮到開挖后的位移是由于開挖后的應(yīng)力增量所造成的，原巖應(yīng)力部分并不引起新的位移，原巖應(yīng)力所引起的位移已經(jīng)在過去的地質(zhì)年代中完成。所以，只能采用應(yīng)力增量來計算。,38,六、井巷圍巖的彈性位移,3、徑向位

15、移常用計算式（1）軸對稱圓巷：,39,六、井巷圍巖的彈性位移,（2）一般圓巷圍巖的位移公式：,（3）其他巷道無通式。,40,強度線塑性區(qū)內(nèi)任一點的應(yīng)力圓均與該線相切,塑性區(qū)切向應(yīng)力分布曲線,彈性區(qū)切向應(yīng)力分布曲線,塑性區(qū)徑向應(yīng)力分布曲線,彈性區(qū)徑向應(yīng)力分布曲線,彈性狀態(tài)切向應(yīng)力分布曲線,彈性狀態(tài)徑向應(yīng)力分布曲線,,,塑性區(qū),彈性區(qū),應(yīng)力升高區(qū),原巖應(yīng)力區(qū),圍 巖,原 巖,,應(yīng)

16、力降區(qū),七、圓形巷道圍巖的彈塑性應(yīng)力狀態(tài),41,第6.1節(jié)結(jié)束，謝謝！,42,6.2 圍巖與壓力控制,43,巖石地下工程一般埋深較大，穿越地層復(fù)雜，地應(yīng)力相對地下結(jié)構(gòu)作用的傳遞情況也很復(fù)雜。 狹義地壓：指圍巖作用在支架上的壓力。,44,一、圍巖與支護的共同作用,圍巖與支護形成一種共同體，共同體兩方面的耦合作用和互為影響的情況稱為圍巖—支護共同作用。 1、支護所受的壓力及其變形，來自于圍巖在自身平衡過程中的變形或破裂導(dǎo)致的對支護的

17、作用，圍巖性態(tài)及其變化狀況對支護的作用有重要影響?！?、支護以自己的剛度和強度抑制巖體變形和破裂的近一步發(fā)展，而這一過程同樣也影響支護自身的受力。,45,一、圍巖與支護的共同作用,巖石地下工程支護可能有兩種極端情況： 1、當(dāng)巖體內(nèi)應(yīng)力達到峰值前，支護已經(jīng)到位，巖體的進一步變形破碎受支護阻擋，構(gòu)成圍巖與支護共同體，形成相互間的共同作用。如果支護有足夠的剛度和強度，則共同體是穩(wěn)定的，并且，圍巖和支護在雙方力學(xué)特性的共同作用下形成巖體和

18、支護內(nèi)各自的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，否則共同體將失穩(wěn)。,46,一、圍巖與支護的共同作用,2、當(dāng)巖體內(nèi)應(yīng)力達到峰值時，支護未及時架設(shè)，甚至在巖體破裂充分發(fā)展時支護仍未起作用，從而導(dǎo)致在隧道頂板或兩幫形成冒落帶，并出現(xiàn)危險部位的冒落或沿破裂面的滑落，巖石工程可能整體失穩(wěn)。如這時有架設(shè)好的支護，則它將承受冒落巖體傳遞來的壓力，而冒落的巖石還將承受其外部圍巖傳來的作用。,47,二、圍巖與支護的共同作用原理,對于一種最簡單情況，軸對稱圓巷周邊的彈塑性位移

19、：,上式表示，圓巷周邊位移和支護反力成反比關(guān)系，繪成P1－u0曲線 ，即為圍巖特性曲線。,48,二、圍巖與支護的共同作用原理,一般的支護都可以根據(jù)計算或?qū)嶒灚@得它的作用與位移關(guān)系曲線。例如軸對稱圓形巷道內(nèi)修建圓形襯砌，則可將圓形襯砌視為受均勻外壓P的厚壁圓筒，如圓筒的內(nèi)、外徑和材料彈性常數(shù)分別用a、R、E1、μ1表示，則根據(jù)厚壁圓筒公式，可得到圓筒外緣的徑向位移：,上式表示，圓巷周邊位移和支護作用成正比關(guān)系，P1－u0曲線即為支護特性曲

20、線。,49,二、圍巖與支護的共同作用原理,聯(lián)立可求得具體條件下的支護壓力和襯砌壁面位移的解。即圖上兩線的交點(工況點)的坐標。圍巖特性曲線和支護特性曲線構(gòu)成了它們的共同作用關(guān)系。,50,二、圍巖與支護的共同作用原理,如果改變支護的剛度，就可以改變支護的受力狀態(tài)。例如，支護剛度變小(直線的斜率變小)，支護受力也減小，巷道周邊徑向位移就增加。根據(jù)這一原理，在隧道施工中就有柔性支護與剛性支護的區(qū)別，以及支護“讓壓”的說法，就是允許巷道有一定的

21、變形，從而減小支護的受力，保證支護安全和沒有過大的投入。,51,二、圍巖與支護的共同作用原理,圍巖與支護共同作用曲線還反映巖體力學(xué)性質(zhì)和支護時間對共同作用的影響，巖體性質(zhì)越軟，圍巖特性曲線越向右移動，變形也越大。,52,二、圍巖與支護的共同作用原理,支護時間越遲，支護曲線的起點離坐標的原點也越遠，支護工作壓力也越低。 上述分析反映了圍巖穩(wěn)定與支護相互作用的基本原理，為確定支護的內(nèi)應(yīng)力、變形位移和選定支護結(jié)構(gòu)、尺寸提供了基本思路。,5

22、3,三、普氏地壓學(xué)說,1907年著名俄國學(xué)者創(chuàng)立了松散體地壓學(xué)說(簡稱普氏學(xué)說）?！∑帐贤ㄟ^盛滿干砂(C＝0)的箱底開孔試驗，說明箱中之砂最后會形成穹隆形平衡，這種穹隆以上的砂不再掉落的現(xiàn)象，稱為拱效應(yīng)，普氏認為巷道頂部的巖石也有拱效應(yīng)，支護的壓力就是拱內(nèi)的巖石重量。,54,三、普氏地壓學(xué)說,為了分析拱效應(yīng)，普氏定義了一個巖石堅固性系數(shù)f：,為計算地壓方便，普氏把f系數(shù)表示成另一種形式（似內(nèi)摩擦系數(shù)，似內(nèi)摩擦角）：,55,

23、三、普氏地壓學(xué)說,1、兩幫穩(wěn)定時的頂壓計算公式： 矩形巷道，寬2a，高為H，兩幫巖石穩(wěn)定，頂板不穩(wěn)定，由于拱效應(yīng)，頂部可能冒落的巖石拱高為b。,56,三、普氏地壓學(xué)說,拱周邊巖石相互擠壓，拱線軸力N≠0，取半拱脫離體，對拱列出彎矩平衡式，可獲得處于安全平衡狀態(tài)時的拱高：,57,三、普氏地壓學(xué)說,為便于支架構(gòu)件內(nèi)力計算，常把拋物線型冒落拱頂壓，近似處理為拱高為b的矩形均布頂壓。頂壓集度和總頂壓為：,58,三、普氏地壓學(xué)說,2、兩幫不穩(wěn)

24、定時的頂壓 兩幫不穩(wěn)定，滑動體的上寬增加，這樣免壓拱高也隨之而增加。,59,三、普氏地壓學(xué)說,拱高b1、頂壓集度qd和總頂壓Qd為：,60,四、太沙基地壓學(xué)說,1942年，國際著名土力學(xué)專家太沙基，基于土力學(xué)提出松散體理論(太沙基地壓學(xué)說)?！∷淼赖貕河嬎?研究斷面為2a×H的矩形隧道，太沙基認為頂板巖土稍有下沉，巖土體出現(xiàn)的破裂面可以近似認為是鉛直平面。,,61,四、太沙基地壓學(xué)說,通過微元體平衡分析可得頂壓集度計

25、算式：,,對于埋層較深(Z＞5a)，土體松散(粘結(jié)力C＝0)的情況，可簡化為：,62,五、維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則,,（一）、合理利用和充分發(fā)揮巖體強度 1、地下的地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，軟巖強度可以在5MPa以下，而硬巖可達300MPa以上，即使在同一個巖層中，巖性的好壞也會相差很大，其強度甚至可以相差十余倍，巖石性質(zhì)的好壞，是影響穩(wěn)定最根本、最重要的因素。因此，應(yīng)在充分比較施工和維護穩(wěn)定兩方面經(jīng)濟合理性的基礎(chǔ)上，盡量將工程位置設(shè)

26、計在巖性好的巖層中。,63,五、維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則,,2、避免巖石的損傷　同一巖層機械掘進的巷道壽命往往要比爆破施工長得多，原因是爆破施工巖石損傷較大，不同爆破方法可以降低巖石基本質(zhì)量指標10％～34％，圍巖破裂范圍可達到巷道半徑33％?！”凰浕膸r石強度常常要降低五分之一以上，施工中要特別注意防排水，采用噴混凝土的方法封閉巖石，防止軟化和風(fēng)化，是維護巷道穩(wěn)定的有效措施。,64,五、維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則,,3

27、、充分發(fā)揮巖體的承載能力　根據(jù)圍巖與支護共同作用原理，圍巖在地下巖石工程穩(wěn)定中起到舉足輕重的作用。因此，在圍巖承載能力允許的范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)膰鷰r變形可以增加圍巖的內(nèi)應(yīng)力，使其更多地承受地壓作用，減少支護的強度和剛度要求，這對實現(xiàn)工程穩(wěn)定及其經(jīng)濟性有雙利的效果。煤礦中采用有專門收縮變形機構(gòu)的可縮性支架來實現(xiàn)“讓壓”。,65,五、維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則,,4、加固巖體　當(dāng)巖體質(zhì)量較差時，可以采用錨固、注漿等方法來加固巖體，提高巖體

28、強度及其承載能力。　采用加固巖體的錨噴支護、注漿等經(jīng)濟的方法，可能會收到意想不到的效果。,66,五、維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則,,（二）、改善圍巖的應(yīng)力條件 1、選擇合理的隧道斷面形狀和尺寸　巖石怕拉耐壓，應(yīng)力狀態(tài)也影響巖石的強度大小，因此，確定巷道的斷面形狀應(yīng)盡量使圍巖均勻受壓，如果不易實現(xiàn)，也應(yīng)盡量不使圍巖出現(xiàn)拉應(yīng)力，使隧道的高徑比和地應(yīng)力場匹配，這就是前面討論等壓軸比和零應(yīng)力軸比的意義。當(dāng)然也應(yīng)注意避免圍巖出現(xiàn)過高的應(yīng)

29、力集中，造成超過強度的破壞。,67,五、維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則,,2、選擇合理的位置和方向　巖石工程的位置應(yīng)選擇在避免受構(gòu)造應(yīng)力影響的地方；如果無法避免，則應(yīng)盡量弄清楚構(gòu)造應(yīng)力的大小、方向等情況，國外特別強調(diào)使隧道軸線方向和最大主應(yīng)力一致，尤其要避免與之正交。實踐還表明，順層巷道圍巖的穩(wěn)定性往往較穿層巷道差，支護應(yīng)特別注意這種地壓的不均勻性。,68,五、維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則,,3、“卸壓”方法　近幾年國內(nèi)外開展“卸

30、壓”支護方法的研究，在一些應(yīng)力集中的區(qū)域，通過鉆孔或爆破，甚至專門開挖卸壓峒室，改變圍巖應(yīng)力的不利分布，也可以避免高應(yīng)力向不利部位(如巷道底角)傳遞，所以，“卸壓”方法常作為解決煤礦采區(qū)巷道底鼓的一種有效措施,69,五、維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則,,（三）、合理支護 合理的支護包括支護的形式、支護剛度、支護時間、支護受力情況的合理性以及支護的經(jīng)濟性?！≈ёo應(yīng)該是巷道穩(wěn)定的加強性措施，因此支護參數(shù)的選擇仍應(yīng)著眼于充分改善圍巖應(yīng)力

31、狀態(tài)，調(diào)動圍巖的自承能力和考慮支護與巖體的相互作用的影響，并在此基礎(chǔ)上，注意提高支護的能力和效率。,70,五、維護巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則,,（四）、強調(diào)監(jiān)測和信息反饋 由于巷道地質(zhì)條件復(fù)雜并且難以完全預(yù)知，巖體的力學(xué)性質(zhì)具有許多不確定性因素，因此，巖石地下工程施工所引起的巖體效應(yīng)就不容易獲得一個確定性的結(jié)果。所以，通過圍巖在施工中的反應(yīng)，來判斷和推測可能出現(xiàn)的變化規(guī)律，成為控制巷道穩(wěn)定最現(xiàn)實的方法。,71,六、支護的分類與圍巖加

32、固的概念,,1、按支護材料分類：鋼、木、鋼筋混凝土、磚石、玻璃鋼等；　2、按支護形狀分類：矩形、梯形、直墻拱頂、圓形、橢圓、馬蹄形等；　3、按施工和制作方式分類：裝配式、整體式、預(yù)制式、現(xiàn)澆式等；　4、按支護作用的性質(zhì)分類：普通支護和錨噴支護，是比較合理的分類方法。,72,六、支護的分類與圍巖加固的概念,,普通支護是在圍巖的外部設(shè)置支撐和圍護結(jié)構(gòu)。錨噴支護靠置入巖體內(nèi)部的錨桿對圍巖起到穩(wěn)定作用。　普通支護又可以分為剛性支護和可縮

33、性支護?？煽s性支護的結(jié)構(gòu)中一般設(shè)有專門可縮機構(gòu)，當(dāng)支護承受的荷載達到一定大小時，靠支護的可縮機構(gòu)，降低支護的剛度，支護同時產(chǎn)生較大的位移。,73,六、支護的分類與圍巖加固的概念,,圍巖加固是另一類維護地下巖石下程穩(wěn)定的方法。 采用注漿等方法改善圍巖物理力學(xué)性質(zhì)及其所處的不良狀態(tài)，能對圍巖穩(wěn)定產(chǎn)生良好的作用。 錨噴也可認為是一種加固性的支護方法。圍巖加固方法還可以結(jié)合普通支護一起維護地下巖石工程穩(wěn)定。,74,七、普通支護,,（一）

34、、普通支護的選材選型 常用的普通支護形式有襯砌和支架。　襯砌是用混凝土或磚石材料砌筑而成的拱形結(jié)構(gòu)；支架是棚式結(jié)構(gòu)，一般有金屬支架和木支架，也有混凝土預(yù)制構(gòu)件或組合類型。,75,七、普通支護,,（二）、支護設(shè)計 只要已知結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，就可以采用一般的結(jié)構(gòu)力學(xué)、各種建筑結(jié)構(gòu)學(xué)的方法進行支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計，關(guān)鍵是要確定結(jié)構(gòu)的外荷載，以便計算其內(nèi)力?！「鶕?jù)地壓確定方法的特點，目前巖石地下工程結(jié)構(gòu)的計算主要可分為兩種，即現(xiàn)代的（視支護

35、—圍巖為共同體）計算模型方法和傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法。,76,七、普通支護,,（三）、圍巖抗力及其特點 圍巖抗力是指支護在擠壓圍巖時引起的圍巖對支護的作用，是種被動產(chǎn)生的作用。如鉸接支架結(jié)構(gòu)在壓力下產(chǎn)生圍巖抗力。,77,七、普通支護,,（四）、可縮性支護　采礦工程中，地下巖石(煤層)巷道使用期間的收斂量，隨巖性的強弱和巷道的類別而不同，小為20～50mm，大可達2000mm，甚至更大。所以像這些變形大的巷道，都應(yīng)采用與變形量相適應(yīng)的可

36、縮性支護。 可縮性支護要求只在超過一定大的荷載條件下發(fā)生可縮，而且應(yīng)始終保持有一定的、且不能過低的基本承載能力，不能無止境地退縮，否則就會失去其支護的基本功能。,78,七、普通支護,,目前煤礦地下采場廣泛采用的是金屬摩擦支柱、單體液壓支柱和綜采液壓支架等，都是最典型的可縮支架。,79,放頂煤支架研制的虛擬現(xiàn)實技術(shù),YFJ2200-16/24型單鉸接輕型低位放頂煤支架,80,八、錨噴支護,,（一）、錨桿的工作特點　錨桿是一種桿體，

37、其中置入巖體部分與巖體牢固錨結(jié)，部分長度裸露在巖體外面，擠壓住圍巖或使錨桿從里面拉住圍巖。錨桿突出特點是通過置入巖體內(nèi)部的錨桿，提高圍巖的穩(wěn)定能力，完成支護作用。,高強度螺紋鋼錨桿,雙鋼鉸線錨索,81,八、錨噴支護,,82,八、錨噴支護,,（二）、錨桿的結(jié)構(gòu)類型　國內(nèi)外錨桿的構(gòu)造類型數(shù)十種，分類的方法也很多?！≡缙谥饕捎脵C械式金屬或木錨桿(倒楔式、漲殼式等) ；后來較多采用粘結(jié)式鋼筋或鋼絲繩錨桿、木錨桿、竹錨桿 (水泥砂漿、樹脂等

38、粘結(jié)劑) ，管縫式錨桿(管徑略大于孔徑的開縫鋼管、打入巖孔)；,83,八、錨噴支護,,近期發(fā)展了快硬或膨脹水泥砂漿、水泥藥卷、樹脂藥卷等性能良好的粘結(jié)材料。 根據(jù)桿體錨固的長度，可以分為端頭錨固或全長錨固。　各類水泥砂漿錨桿和樹脂錨桿，均可實現(xiàn)全長錨固；管縫式錨桿也屬于全長錨固。,84,八、錨噴支護,,（三）、錨桿作用機理 錨桿對圍巖的作用，本質(zhì)上屬于三維應(yīng)力問題，作用機理比較復(fù)雜，可以說至今還不能很好解釋錨桿這種良好的效

39、果。　一般認為錨桿支護的作用機理主要有懸吊作用、減跨作用、組合梁作用、組合拱作用和加固作用等；研究還表明，錨桿對抑制節(jié)理面間的剪切變形和提高巖體的整體強度方面起有重要的作用，特別是對于全長錨固的錨桿。,85,八、錨噴支護,,（四）、噴砼支護的特點 1、在施工中巖面一經(jīng)暴露就可以用混凝土噴射覆蓋。 2、除起一定支護作用外，還及時封閉巖面，隔絕水、濕氣和風(fēng)化對巖體的不利作用，防止巖體強度降低。這一點對于易風(fēng)化遇水會膨脹崩解的軟巖十

40、分重要。,86,八、錨噴支護,,單獨的素噴混凝土使用在圍巖變形小于2～5cm的地方，而變形更大時，要采用噴射纖維混凝土的方法，或者采用錨噴聯(lián)合支護。 單獨采用噴混凝土支護時，一般噴層厚可為50～150mm；采用錨桿支護為主、噴混凝土為輔時，噴層厚度為20～50mm。,87,八、錨噴支護,,（五）、錨索　錨索和錨桿的區(qū)別除其規(guī)格尺寸和荷載能力外，主要在于錨索一般需要施加預(yù)應(yīng)力，常應(yīng)用在工程規(guī)模大、比較重要、地質(zhì)條件復(fù)雜、支護困難的地

41、方。 錨索體材料采用高強的鋼絞線束、高強鋼絲束或鋼筋束，錨固力可以達到兆牛的量級?！″^索長度一般大于5m，長的可達數(shù)十米，根據(jù)錨索預(yù)應(yīng)力的傳遞方式，一般將錨索分為拉力式錨索和壓力式錨索。,88,九、注漿加固支護,,巖土注漿主要有抗?jié)B和加固兩個功能。圍巖注漿加固的特點是依靠注漿液粘結(jié)裂隙巖體，改善圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)及其力學(xué)狀態(tài)，加強圍巖的自身承載能力，并使圍巖產(chǎn)生成拱作用。,89,九、注漿加固支護,,注漿加固方法適合于裂隙巖體或被破

42、碎的巖體?！∮绊懽{加固效果的因素很多，包括巖體的裂隙發(fā)育和分布情況，注漿孔的布置及漿液的滲透范圍，漿液配比及其流動、固結(jié)性能，注漿壓力等一系列因素?！∧壳暗淖{加固設(shè)計仍具有比較大的經(jīng)驗性。,90,第6.2節(jié)結(jié)束，謝謝！,91,6.3 巖石地下工程的監(jiān)測,92,著名的隧道新奧法施工技術(shù)就是把施工過程中的監(jiān)測作為一條重要原則，通過監(jiān)測分析對原設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化，并指導(dǎo)下一步的施工。,一、地壓監(jiān)測概述,監(jiān)測預(yù)報,,,設(shè)計優(yōu)化施工合理

43、生產(chǎn)安全竣工后　　　安全運營　　　　　　分析總結(jié),,,93,(1)、時效性：巖石工程的服務(wù)年限一般都較長，巖石具有流變特性，因此，測試設(shè)備應(yīng)保持長期穩(wěn)定；　(2)、環(huán)境復(fù)雜：地下工程環(huán)境惡劣，要求設(shè)備具有防潮、防爆、防電磁干擾等性能；,一、地壓監(jiān)測概述,巖石地下工程監(jiān)測特點,94,(3)、監(jiān)測信息的時空要求：現(xiàn)代大型巖石工程監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)化已日益顯示其必要性與可能性，在監(jiān)測的信息量和反饋速度上的要求日漸提高；　(4)、空間的制約：

44、地下空間有限，要求監(jiān)測設(shè)備微型化并盡可能地隱蔽，減少對施工的干擾，并避免施工對監(jiān)測設(shè)備的損壞。,一、地壓監(jiān)測概述,巖石地下工程監(jiān)測特點,95,凡能表征地壓活動的物理量與自然現(xiàn)象均可作為監(jiān)測的對象。　國際和我國有關(guān)部門的試驗標準與規(guī)程均有監(jiān)測的規(guī)定。　巖石力學(xué)是一門新興的科學(xué)，試驗方法并不完全統(tǒng)一，方法也在不斷改進和發(fā)展。因此，一般對于大型工程，均是根據(jù)具體情況專門制定監(jiān)測方案和測量方法。,一、地壓監(jiān)測概述,96,（一）、圍巖表面位移

45、的測量　 　1、裂隙位移的人工觀測 巖體的破壞過程中，必然出現(xiàn)有裂隙的擴展或有新裂隙的生成，或是沿原結(jié)構(gòu)面張開滑動，觀察這些縫隙的發(fā)展過程，可圈定地壓活動的范圍，判斷其發(fā)展趨勢。,二、巖體變形與位移監(jiān)測,97,觀測點可選擇在地壓活動地段易于發(fā)生移動的巖體結(jié)構(gòu)面處，或是在其影響范圍內(nèi)的其他構(gòu)筑物處。　簡易觀測可選擇黃泥、鉛油等涂抹在裂縫上，或用木楔插入縫中楔緊，或把玻璃條用水泥固定在裂縫兩端，就可觀測裂縫的變化。,二、巖體變形與位

46、移監(jiān)測,98,2、圍巖表面位移的儀表觀測　圍巖表面位移可用收斂計、測桿、測槍、滑尺等進行測量，收斂計的測量精度相對較高，使用比較方便，應(yīng)用較為廣泛。,二、巖體變形與位移監(jiān)測,99,地下工程周邊各點趨向中心的變形稱為收斂。用收斂計測量可以確定地下工程相對兩個壁面上兩點間的相對位移。,二、巖體變形與位移監(jiān)測,100,二、巖體變形與位移監(jiān)測,（二）、圍巖內(nèi)部位移的測量,鉆孔多點位移計,了解巖體內(nèi)部位移與破裂等。分析預(yù)報圍巖穩(wěn)定性。,,10

47、1,1、孔中固定測點的錨固器(壓縮木錨固器、彈簧錨固器、卡環(huán)彈簧錨固器、水泥砂漿錨固器等)；　2、傳遞位移量的連接件(由鋼絲、圓鋼或鋼管制成)；　3、孔口測量頭與量測儀器。,二、巖體變形與位移監(jiān)測,多點位移計結(jié)構(gòu),102,測量連接件位移量：直讀式和電傳感式。,二、巖體變形與位移監(jiān)測,直讀式,百分表深度游標卡尺,電傳感測量計,電感式位移計振弦式位移計電阻應(yīng)變式位移計,,,103,二、巖體變形與位移監(jiān)測,松動圈范圍內(nèi)巖體破碎，裂隙

48、發(fā)育，波速較低；應(yīng)力升高區(qū)內(nèi)裂隙被壓縮，波速較高；再往里是比較穩(wěn)定的原巖區(qū)聲速。,（三）、圍巖松動圈的彈性波測量,104,二、巖體變形與位移監(jiān)測,（四）、圍巖破壞的聲發(fā)射監(jiān)測　 　巖體開挖引起應(yīng)力重新分布，將導(dǎo)致巖體內(nèi)部出現(xiàn)破裂或是原有裂隙的進一步擴展。當(dāng)巖體內(nèi)積累的變形能釋放時，應(yīng)力被同時向外傳播，形成一系列聲發(fā)射信號，聲發(fā)射信號的強弱多寡與巖體特性和受力狀況有關(guān)，并且在巖體破壞前有一個急劇增加的過程。聲發(fā)射的監(jiān)測可以預(yù)測圍巖的穩(wěn)定

49、性，并常用來預(yù)報巖爆。,105,二、巖體變形與位移監(jiān)測,初始期(Ⅰ)，聲發(fā)射信號稀少；隨后進入活動期(Ⅱ)，聲發(fā)射頻度逐漸達到峰值，漸次下降后形成次峰值；以后進入頻度呈單調(diào)下降的下降期(Ⅲ)，同時巖體的宏觀破壞裂紋在本期出現(xiàn)；最后進入沉寂期(Ⅳ)，可見到巖體的破壞裂紋貫通。,106,二、巖體變形與位移監(jiān)測,研究表明，圍巖破裂過程中，聲發(fā)射高潮比宏觀位移早出現(xiàn)，預(yù)示了圍巖失穩(wěn)即將來臨，為預(yù)報巖體失穩(wěn)留出了時間?！⊙芯勘砻鳎跏茧A

50、段低頻信號占主導(dǎo)地位，高頻多在1kHz左右，之后主頻基本呈離散狀態(tài)分布，且高頻成分在傳播過程中衰減迅速。,107,二、巖體變形與位移監(jiān)測,聲波信號衰減特征為：能率衰減最快，大事件次之，總事件衰減較慢，以總事件為主要指標，結(jié)合大事件及能率綜合分析，即可監(jiān)測預(yù)報圍巖的穩(wěn)定性。,能率－－單位時間內(nèi)聲發(fā)射活動釋放能量的累計值?！〈笫录瓎挝粫r間內(nèi)振幅較大的聲發(fā)射事件次數(shù)?！】偸录瓎挝粫r間內(nèi)振幅達到一定量級的聲發(fā)射事件總數(shù)。,108,三

51、、圍巖應(yīng)力與支架壓力監(jiān)測,（一）、錨桿測力計　 　應(yīng)用錨桿或錨索進行圍巖支護的地下工程，可用錨桿測力計了解錨桿受力情況，測力計實際就是在錨桿(索)上焊接或粘結(jié)上某種應(yīng)力計，把這種錨桿(索)送入鉆孔內(nèi)，錨固后，即可通過引出線測讀錨桿的受力。,109,三、圍巖應(yīng)力與支架壓力監(jiān)測,（二）、礦柱與支架壓力監(jiān)測　 　鋼弦壓力盒和油壓枕廣泛用于測定作用在支架上的壓力、上覆巖層對支承礦柱的作用力以及充填體所承受的荷載。,110,第6.3節(jié)結(jié)束，謝

52、謝！,111,6.4 軟巖工程,112,1、地質(zhì)軟巖的定義　地質(zhì)軟巖是指單軸抗壓強度小于25MPa的松散、破碎、軟弱及風(fēng)化膨脹性一類巖體的總稱?！≡擃悗r石多為泥巖、頁巖、粉砂巖和泥質(zhì)巖石等強度較低的巖石，是天然形成的復(fù)雜的地質(zhì)介質(zhì)。國際巖石力學(xué)學(xué)會將軟巖定義為單軸抗壓強度在0.5～25MPa之間的一類巖石，分類基本上是依強度指標。,一、軟巖的定義,113,2、工程軟巖的概念　工程軟巖是指在工程力作用下能產(chǎn)生顯著塑性變形的工程巖體。

53、定義揭示了軟巖的相對性實質(zhì)，即取決于工程力與巖體強度的相互關(guān)系。工程力一定時，強度高于工程力水平的不同巖體大多表現(xiàn)為硬巖的力學(xué)特性，強度低于工程力水平的則可能表現(xiàn)為軟巖的力學(xué)特性；對同種巖石，在較低工程力作用下，則表現(xiàn)為硬巖的變形特性；在較高工程力作用下，則可能表現(xiàn)為軟巖的變形特性。,一、軟巖的定義,114,1、 軟巖工程特性：　軟巖具有可塑作、膨脹性、崩解性、流變性及擾動性。　2、兩個基本力學(xué)指標：軟化臨界荷載和軟化臨界深度。,二

54、、軟巖的工程特性和力學(xué)屬性,115,2、軟化臨界荷載：當(dāng)所加荷載大于某一水平時，巖石出現(xiàn)明顯的塑性變形加速現(xiàn)象，產(chǎn)生不穩(wěn)定變形，這一荷載稱為軟巖的軟化臨界荷載，即能使巖石產(chǎn)生明顯變形的最小荷載。,二、軟巖的工程特性和力學(xué)屬性,116,3、軟化臨界深度：對特定礦區(qū)，軟化臨界深度也是一個客觀量，當(dāng)巷道的位置大于某一開采深度時，圍巖產(chǎn)生明顯的塑性大變形、大地壓和難支護現(xiàn)象，但當(dāng)巷道位置較淺，小于某一深度時，大變形、大地壓現(xiàn)象明顯消失，這一深度

55、稱為巖石軟化臨界深度。軟化臨界深度的地應(yīng)力水平大致相當(dāng)于軟化臨界荷載,二、軟巖的工程特性和力學(xué)屬性,117,按照工程軟巖的定義，根據(jù)產(chǎn)生塑性變形的機理不同，將軟巖分為四類：?、佟⑴蛎浶攒泿r；?、?、高應(yīng)力軟巖；　③、節(jié)理化軟巖；　④、復(fù)合型軟巖。,三、軟巖的工程分類,118,1、 膨脹性軟巖(簡稱S型)：S型軟巖指含有粘土高膨脹性礦物在較低應(yīng)力水平(＜25MPa)條件下即發(fā)生顯著變形的低強度工程巖體。例如泥巖、頁巖等抗壓強度小于2

56、5MPa的巖體，均屬膨脹性低應(yīng)力軟巖的范疇。,三、軟巖的工程分類,119,2、高應(yīng)力軟巖（簡稱H型)：高應(yīng)力軟巖則是指在較高應(yīng)力水平(＞25MPa)條件下才發(fā)生顯著變形的中高強度的工程巖體，這種軟巖的強度一般高于25MPa，其地質(zhì)特征是泥質(zhì)成分較少，但有一定含量，砂質(zhì)成分較多，如泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)砂巖等。,三、軟巖的工程分類,120,3、節(jié)理化軟巖(簡稱J型)：指含泥質(zhì)成分很少或幾乎不含的巖體，發(fā)育了多組節(jié)理，其中巖塊的強度較高，呈硬巖力

57、學(xué)特性，但整個工程巖體在工程力的作用下則發(fā)生顯著的變形，呈現(xiàn)出軟巖的特性，其塑性變形機理是在工程力作用下，結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑移和擴容變形，此類軟巖可根據(jù)節(jié)理化程度不同，細分為鑲嵌節(jié)理化軟巖、碎裂節(jié)理化軟巖和散體節(jié)理化軟巖。,三、軟巖的工程分類,121,4、復(fù)合型軟巖：復(fù)合型軟巖是指上述三種軟巖類型的組合?！「邞?yīng)力—強膨脹復(fù)合型軟巖，簡稱HS型軟巖；高應(yīng)力—節(jié)理化復(fù)合型軟巖，簡稱HJ型軟巖；高應(yīng)力—節(jié)理化—強膨脹復(fù)合型軟巖，簡稱HJS型軟巖。

58、,三、軟巖的工程分類,122,三、軟巖的工程分類,123,第6.4節(jié)結(jié)束，謝謝！,124,6.5 采場地壓及其控制,125,一、概 述,圍巖之間的相互作用力；,圍巖對支架的作用力。,原巖對圍巖的作用力；,采場地壓——指在開采過程中，原巖對采場或采空區(qū)圍巖及礦柱所施加的荷載。地壓現(xiàn)象——井巷開挖，應(yīng)力重新分配使圍巖和支架產(chǎn)生變形、移動、破壞等現(xiàn)象，如冒頂、片幫、底鼓、頂板下沉等。地壓——泛指巖體中存在的力，包括：,地壓現(xiàn)象與地壓,

59、126,松動地壓（散體壓力）,膨脹地壓,變形地壓（彈塑性變形地壓、流變地壓）,地壓分類：,沖擊地壓,,一、概 述,127,采場地壓的特點：,1、暴露空間大2、復(fù)雜性3、多變性4、采場地壓顯現(xiàn)形式的多樣性5、控制采場地壓的難度大,一、概 述,128,影響采場地壓的因素可概括為自然因素和開采技術(shù)因素兩個方面。 1、自然因素方面的主要有： （1）圍巖的物理力學(xué)性質(zhì) （2）開采深度 （3）礦體的傾角與厚度：

60、 （4）構(gòu)造 （5）地下水,一、概 述,129,2、采礦生產(chǎn)技術(shù)方面的因素（1）開采順序： （2）開采方法及控頂方法（3）回采速度 （4）空區(qū)形態(tài)及空區(qū)形成時間,,一、概 述,130,采場地壓的研究的主要內(nèi)容是采場(包括采空區(qū))圍巖的應(yīng)力狀態(tài)、變形、移動和破壞的規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，找到維護采場穩(wěn)定的措施。 采場地壓的研究范圍可歸結(jié)為兩個方面的問題，一方面是回采期間采場的穩(wěn)定問題，另一方面是回采完畢采空區(qū)的處

61、理問題。,,一、概 述,131,1、回采期間采場的穩(wěn)定是指采場(包括采準巷道、硐室)的圍巖在回采期間不發(fā)生危險變形，以保障回采的安全，維護回采作業(yè)的正常進行。其研究的范圍包括下述一些問題： （1）采場圍巖應(yīng)力分布的規(guī)律； （2）巖體失穩(wěn)的原因、條件和機理； （3）確定采場中各種結(jié)構(gòu)物(礦柱、支架)上地壓的大?。谎芯康V柱的支護原理和設(shè)計方法；（4）確定合理的采準布置方案；（5）研究采場地壓的控制措施，等等。,,,,一、概

62、 述,132,空區(qū)處理的目的：控制由于空區(qū)引起的地壓顯現(xiàn)的強度。 空區(qū)處理的主要方法：目前處理空區(qū)的方法可歸納為“崩”“充”“撐”“封”四種。崩落：就是用爆破(或其他手段)的方法把空區(qū)上方的巖體崩落下來充塞空區(qū)。充填：用充填物(如碎石、尾砂、水砂、混凝土等)，將空區(qū)充滿。,,,,一、概 述,133,支撐：利用礦柱或支架將空區(qū)撐起來，防止其發(fā)生危險變形。實踐表明，此種方法的效果是很差的。 封閉：對于單獨的孤立的小空區(qū)

63、可采用封閉的方法，將它與其它采場的通道隔絕，防止該空區(qū)冒落時對其它采場發(fā)生氣浪沖擊。其中充填和崩落是兩種主要的方法。,一、概 述,134,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,采場頂板的暴露面一般都較巷道頂板大得多，且隨著采面位置的不斷向前推進，空區(qū)尺寸也會不斷發(fā)生變化，故采場應(yīng)力分布也具有自身的特性，變化大，且屬空間問題。,135,在原巖中形成采場后，上覆巖層的重力即轉(zhuǎn)嫁于采場四壁的巖體中，使采場四壁特別是兩側(cè)巖體中的豎向應(yīng)力升高，

64、形成所謂支承壓力。,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,（一）、支 承 壓 力,136,,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,采場周圍應(yīng)力分布,137,1、支承帶應(yīng)力集中系數(shù) KC,,式中：kL——開采空間形狀影響系數(shù)，長/寬＝1， kL ＝0.7； 長/寬>3， kL ≈1； b——支承帶寬度； L——采場跨度。,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,13

65、8,2、支承壓力帶寬度b,,式中：kl—跨度影響系數(shù)，L＝3m，kl=1；L=30~40m，kl=0.5；kr—巖石性質(zhì)影響系數(shù)，硬巖kr=0.8；中硬巖 kr=1.5。,支承壓力帶寬度b，視巖層性質(zhì)及采空區(qū)跨度而異，大致有以下關(guān)系：,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,139,3、支承壓力帶隨工作面的推進而不斷向前移動,,采空區(qū)四周都存在支承壓力區(qū)； 前方巖體有較大的應(yīng)力集中； 剛充填的充填體中應(yīng)力很小，遠離開采的充填體被壓

66、實，其承受的壓力逐漸增高，直至等于原巖應(yīng)力。,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,140,4、相鄰采場對支承壓力的影響,,(a) b>b1+b2，無影響(b) b<b1+b2(c) b<b1+b2，且一側(cè)開采空間位于另一側(cè)的支承壓力帶內(nèi)，則開采空間2的兩側(cè)都會受到開采空間1的影響，其兩側(cè)的支承壓力都有不同程度的增大。,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,141,（1）、拉應(yīng)力區(qū)；?。?）、壓應(yīng)集中區(qū)；?。?）、卸壓

67、區(qū)：該區(qū)水平應(yīng)力σx和垂直應(yīng)力σy均較開采前低，處于卸壓狀態(tài)（免壓拱或稱卸壓拱）。卸壓區(qū)的巖體由于自重作用及彈性恢復(fù)，將向空區(qū)移動，使頂板巖層下沉，巖體冒落或產(chǎn)生沉間離層現(xiàn)象。,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,（二）、頂板巖層中的應(yīng)力分布,142,（4）、壓縮區(qū)：垂直應(yīng)力σy比開采前降低，水平應(yīng)力σx比開采前升高，是拱形承壓帶的拱橋，起著引導(dǎo)原巖垂直應(yīng)力向空區(qū)兩壁傳遞的作用。,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,143,,二、采場地壓及

68、圍巖活動的一般規(guī)律,水平礦體開采,144,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,傾斜礦體開采,145,1、按孔的應(yīng)力集中理論分析采場地壓,,埋深大，巖層均勻連續(xù)并可視為彈性體時，采場應(yīng)力分布可按彈性力學(xué)中，圓孔應(yīng)力集中解分析。,二、采場地壓及圍巖活動的一般規(guī)律,146,,2、應(yīng)用梁理論分析上覆巖層的應(yīng)力及其穩(wěn)定性,當(dāng)埋深淺，開采空間跨度較大（L>2H），上覆巖層整體性好，可當(dāng)作彈性梁看待時，可采用材料力學(xué)中的梁理論進行分析。（1）D