[工学]矿山压力与岩层控制.pptVIP

岩石不是理想的弹性体、塑性体、粘性体，是混合体。 有弹—塑；塑—弹；弹—粘—塑；粘—弹等多种变形特性。 （粘性——变形不能在瞬间完成， 变形速率随应力变化。） 典型变形性质： 直线型 弹脆 弹塑 下凹型 塑弹 上凹型 弹粘 平缓 型 塑弹塑 S 型 二、岩石单向压缩变形性质： 1、轴向变形： 2、横向变形： 普通试验机下岩石应力、应变曲线 刚性试验机下岩石应力、应变曲线 刚性试验机 （1）0A段：微裂隙闭合阶段,微裂隙压密极限σA。 （2）AB段：近似直线，弹性阶段，σB 为弹性极限。 （3）BC段：屈服阶段，σC为屈服极限。 （4）CD段：破坏阶段，σD为强度极限，即单轴抗压强度。 （5）DE段：即破坏后阶段,σE为残余强度。 3、全应力应变曲线： 第一章 矿山岩石和岩体的基本性质 岩石的物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一，也是岩石力学中研究最早、最完善的内容之一。 本章介绍：岩石的地质构成及分类； 岩石物理、力学性质及测定； 岩石的破坏机理和强度理论； 岩体及其力学特征。 第一节 岩石的基本物理性质 1.概念 岩石：矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集形成的自然物体。 （岩石 = 矿物颗粒 + 胶结物 + 孔隙 + 水） 矿物：存在地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。 结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结合的情况。 (结晶、胶结) 构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系。 （节理、裂隙、孔隙、边界、缺陷） 矿物、结构、构造 是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。 一、岩石的基本概念 岩浆岩：强度高、均质性好2.岩石地质分类 沉积岩：强度不稳定，各向异性 变质岩：不稳定，与变质程度和岩性有关 3.沉积岩石的力学特性： ①不连续性；（物质不能充满空间，有孔隙存在） ②各向异性；（任一点的物理、力学性质沿不同方向均不相同） ③不均匀性；（由不同物质组成，各点物理力学性质都不相同） ④岩块单元的可移动性； ⑤地质因素影响特性（水、气、热、初应力） （上述特性导致岩石力学的研究方法以实验测试为主） 岩石由固体，水，空气等三相组成。 （一）密度（ρ）和重度(体积力γ)： 单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的岩石的重力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体积。 （g/cm3），γ＝ρg(kN /m3) 岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。相应地，岩石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度。 二、岩石的基本物理性质 固体 水 空气 1、天然密度（ρ）和天然重度（γ） 指岩石在天然状态下的密度和重度。 （g/cm3） (kN /m3) 式中：W――天然状态下岩石试件的质量(g；) V——岩石试件的体积(cm3)； g——重力加速度（N/g）。 干密度是指岩石孔隙中的液体全部被蒸发后单位体积岩石的质量，相应的重度即为干重度。 2、干密度（ρd）和干重度(γd ) （g/cm3） (kN/m3) 式中：Ws——岩石试件烘干后的质量(g)； V——岩石试件的体积(cm3)； g——重力加速度。 3、饱和密度（ρ ）和饱和重度(γw) 饱和密度就是饱水状态下岩石试件的密度。 式中：WW——饱水状态下岩石试件的质量 (g)； V——岩石试件的体积(cm3)； g——重力加速度。 （g/cm3） (kN /m3) （二）比重（相对密度）(Δ) 岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水的质量之比值。岩石固体体积，就是指不包括孔隙体积在内的体积。岩石的比重可在实验室进行测定，其计算公式为： 式中：Δ——岩石的比重； Ws——干燥岩石的质量(g); Vs——岩石固体体积(cm3); ΔW — 40C时水的密重。 （三）岩石的孔隙性 孔隙：岩石中孔隙和裂隙的总称。 小开型孔隙 孔隙 闭型孔隙 开型孔隙 大开型孔隙 闭型孔隙