井巷工程各章后复习思考题答案

第一章

导学思考题

1.什么是井巷工程？井巷工程的施工方法与基本过程是什么？

答：为采矿或其他目的在地下开掘的井筒、巷道和硐室等工程，总称为井巷工程。井巷施工是按照设计要求和施工条件，考虑安全规范要求，采用不同方法、手段和材料开凿井筒、巷道或硐室等空间。井巷施工最基本的过程，就是把岩石从岩体上破碎下来，形成设计所要求的井筒、巷道及硐室等空间。接着要采用一定的支护材料和结构，对这些地下空间进行必要的维护，防止围岩继续破碎和垮落。

2.在井巷开挖与支护中如何利用岩石的强度特性，以达到较好的破岩

与支护效果？

答：在大量岩石强度试验基础上，根据不同的破坏机理、归纳和分析描述，人们建立了多种强度准则。强度准则对于分析岩石的破裂与稳定具有重要意义。主要有：（1）静荷载下岩石的强度性质；按外力性质不同，可将岩石强度分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。（2）动荷载下的岩石强度性质：（3）非连续岩石的强度特性；（4）莫尔强度理论；（5）格里菲斯岩石强度理论。

3.为什么要对岩石进行分类？

答：岩石分类的总的目的是，能对岩石这种复杂的材料，给出具有代表性的、单一的性质参数，以满足科学研究和工程设计与施工的需要。在井巷工程中，岩石分类表对于解决地下工程支护设计问题，合理地选用施工方法、施工设备、机具和器材，以及准确地制定生产定额和材料消耗定额等工作必不可少。

复习思考题

1.什么是岩石、岩块、岩体和围岩？它们的区别与联系是什么？

答：岩石由一种或多种矿物组成，其内部还存在有一定孔隙或其他缺陷，孔隙含水或气或者同时含水和气。岩块是指从地壳岩层中切取出来的小块体，主要是指从地壳岩层中切取出来的小块体，主要用于岩石性质的室内试验研究;岩体是指地下工程周围较大范围的自然地质体，岩体内一般包括有非连续面;岩石则是不分岩块和岩体的泛称;开挖巷道会对周围岩石有应力和位移等扰动，这个扰动范围一般为5倍的巷道直径，巷道附近受扰动的岩石称为围岩。

2.表示岩石物理性质的主要指标有哪些？

答：与井巷工程相关的岩石物理性质主要有相对密度、密度、孔隙性、水理性及碎胀性等。

3.简述岩石在单轴压缩条件下的变形特点。

答：在外力作用下岩石产生变形的规律，可以用刚性实验机上得到的岩石的应力——应变关系来说明。如图所示：

Ⅰ—OA段，应力—应变曲线呈凹型，岩石中原有裂隙和孔隙受压后逐渐闭合，岩石体积被压缩，称为压密闭合阶段。

Ⅱ—AC段，岩石体积继续压缩，应力—应变曲线呈直线型，即曲线的斜率近似为常数，称为线弹性阶段。

Ⅲ—CD段，应力—应变曲线呈凸型，曲线斜率逐渐减小，岩石内局部破损逐渐增大而导致岩石达到强度极限D点，称为变形屈服阶段。此阶段岩石内开始发展破裂，因此也称破裂发展阶段，可以看到岩石体积开始转为膨胀趋势。如果在CD段卸载，会出现塑性滞环，变形不能完全恢复。Ⅳ—D后段，此阶段为应力—应变曲线的软化阶段。达到D点时岩石发生破坏，体积快速增长，岩石抵抗荷载能力很快下降，最后达到并保持一定的强度。此阶段最后保持的强度称为残余强度，这说明岩石在达到极限强度以后，仍然存在着承载能力。

4．在单轴、二轴和三轴压缩条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？

答：按外力性质不同，可将岩石强度分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。在不同受力状态下，岩石的极限强度相差悬殊。实验表明，岩石在不同应力状态下的强度值一般符合以下规律:三向等压抗压强度>三向不等压抗压强度>双向抗压强度>单向抗压强度>单向抗剪强度>单向抗弯强度>单向抗拉强度。

5．在动荷载下，岩石的力学性质有哪些变化？

答：岩石在动荷载作用下的强度与加载速度有关。冲击荷载强度大于静荷载强度。巷道开挖破岩时，岩石承受的外力都不是静载荷，而是一种动载荷，它是时间的函数。岩石在动荷载作用下，无论是抗压强度还是抗拉强度都比静荷载作用下要大。值得注意的是，在分析岩石稳定性时，一般用岩石的静荷载强度;在分析开挖问题时，一般用岩石的动荷载强度。

6．非连续面对于岩石的强度有什么影响？

答：当岩石内存在非连续面时，岩石的强度将受到加载方向与非连续面相互关系的影响，当岩石的非连续面与加载方向成30°时，岩 石强度最低;而非连续面与加载方向正交或平行时得到的强度最高。所以，层理或节理发育的岩石，支护和破岩难度会有很大不同。

7．如何得到岩石的坚固性系数f ，什么是RQD 分级法？

答：岩石在各种外载作用下，其破坏的难易程度相似或趋于一致，因此建议用“坚固性系数”作为分类指标，来表示岩石破坏的难易程度。岩石坚固性系数用f 表示，其值可用岩石的单向抗压强度(MPa)除以10 (MPa)求得，即：10c

R f 。

RQD 即“岩心质量指标”。RQD 是一修正的岩心取出率，仅考虑长度大于100mm 的完整岩心。

8. 根据围岩松动圈的大小，围岩可划分为几类？这种分级法有何优点？

答：稳定围岩、较稳定围岩、一般围岩、一般不稳定围岩、不稳定围岩、极不稳定围岩。

松动圈岩石分类方法本身与岩性不直接相关，但是对于具体井巷工程，当分类水平一定，即地应力一定时，就可以与岩性联系起来，建立该水平不同岩性的分类表。分类中，如果将采动与非采动、矩(梯)形与拱形巷道区分开来，在相似的同类巷道中类推，可以消除诸如断面形状、采动等因素的影响，使分类更为明确可靠。

9．常用的井巷工程建筑材料有哪些？其适用条件是什么？

答：巷道支护中使用的材料，主要有木材、竹材、金属材料、石材、水泥、混凝土、钢筋混凝土和砂浆等，其中水泥是广泛使用的胶凝材料。 在常用的水泥品种中，硅酸盐水泥强度等级较高，常用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。硅酸盐水泥凝结硬化速度较快，适用于要求早期强度高、凝结速度快的工程，地下工程中的喷浆及喷射混凝土支护等均可采用。

10. 什么是混凝土的配合比、水灰比及坍落度？

答：混凝土配合比是指混凝土各组成材料间的数量(质量)比例关系。

水灰比是指水与水泥之间的比例关系。

坍落度法是把调配好的混凝土拌和物分层装入标准圆锥筒内，将表面刮平，垂直提取圆锥筒后，拌和物将产生一定程度的坍落，量出坍落的高度，即为坍落度。

11. 混凝土的强度是用什么符号表示的？

答：根据混凝土立方体抗压强度标准值将混凝土划分为不同强度等级。混凝土强度等级用符号C 和立方体抗压强度标准值(以MPa 为单位)表示，分为C7.5，C10， C15，C20， C25，C30， C35，C40，C45，C50， C55，C60，C65，C70，C75及C80共16个强度等级。

12．矿工钢U29代表什么含义？

答：含义为：矿用U 型钢支架，29代表每米的重量是29千克。

第二章

导前思考题

1. 巷道的净断面应满足哪些要求？

答：巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要。因此，巷道断面尺寸主要取决于巷道的用途，存放或通过它的机械、器材或运输设备的数量与规格，人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量等。

2. 巷道的净断面、设计掘进断面和计算掘进断面有何区别？

答：巷道净断面是指巷道支架内的面积。若巷道不进行支护并只有临时简易轨道，则巷道净断面与掘进断面相等，它由净高度与净宽度决定。 巷道的净尺寸加上支护和道床参数后，便可获得巷道的设计掘进尺寸，为巷道的设计掘进断面积。

巷道设计掘进断面尺寸加上允许的掘进超挖误差值δ（75mm ），即为巷道计算掘进断面尺寸。

3.巷道断面设计的内容和步骤是怎样的？