深部煤岩组合体破坏力学与模型(左建平,陈岩,王超 著)思维导图
《岩石力学》(完整版)ppt课件
G——岩石总质量；V——总体积。
（2）饱和密度：岩石中的孔隙被水充填时的单 位体积质量（水中浸48小时）
d
G1 VV W
V
(KN / m3 )
VV——孔隙体积
；.
9
（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单位体 积质量（108℃烘24h）
c G1 / V （KN/m3）
G1——岩石固体的质量。
•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
；.
4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
；.
29
；.
30
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
；.
31
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 15103 50103 MPa 之间。
其相互结合的情况。 构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系
这是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。
；.
1
岩浆岩：强度高、均质性好
岩石分类 沉积岩：强度不稳定，各向异性 变质岩：不稳定与变质程度和原 岩性质有关
岩体=岩块+结构面
岩体
结构 面
岩块
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：随着我国煤炭资源的逐渐枯竭，深部开采已成为一种重要的采煤方式。
而原生煤岩组合体在深部开采中的围压卸荷致裂特征及破裂模式是一个重要的研究方向。
本文将针对这一问题展开探讨。
围压卸荷是指在岩石或矿体中施加一定的围压载荷，当载荷被去除或减小时，岩石或矿体将发生裂隙扩展或破坏的现象。
在深部开采过程中，由于采空区的存在以及地表载荷的作用，原生煤岩组合体存在着一定的围压状态。
当深部开采进行时，岩体的围压状态将发生变化，卸荷现象也将随之出现。
围压卸荷过程中，岩体的裂隙扩展与破坏将对采煤工作面的稳定性和安全性产生影响。
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征主要表现在以下几个方面。
首先是裂隙扩展的特征。
围压卸荷过程中，岩体裂隙将发生扩展，从而导致岩体的破坏。
这种裂隙扩展具有一定的规律性，可以通过实验及数值模拟等手段进行研究。
其次是破裂的模式。
深部开采原生煤岩组合体在围压卸荷过程中可能出现不同的破裂模式，如剪切破裂、张裂等。
不同的破裂模式对采煤工作面的稳定性有着不同的影响，因此研究破裂模式对于提高采煤效率和保障采煤安全具有重要意义。
针对深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式，可以通过一系列实验研究和数值模拟来进行分析。
通过实验可对不同围压状态下的煤岩组合体进行力学性质的测定，从而了解围压卸荷过程中岩体的裂隙扩展特征及破裂模式。
通过数值模拟可以模拟不同围压状态下岩体的变形与破坏过程，进一步深入研究围压卸荷致裂特征及破裂模式。
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式是一个复杂而重要的问题。
通过深入研究这一问题，可以为深部开采中的安全生产提供理论支撑和技术指导，为煤炭资源的高效开采和利用做出贡献。
【字数达到要求】第二篇示例：一、引言深部开采原生煤岩组合体是一种具有复杂物理力学性质的多相介质，其围压卸荷现象对工程开采产生重要影响。
岩体力学PPT-1岩石的变形与破坏
• 孔隙比e是指岩石中孔隙的体积与 e = VV = n 孔隙比e Vs 1 − n 的体积之比。 岩石固体Vs的体积之比。
13
• （4）含水率、吸水率、饱水含水率ω：岩石中水的含量Ww与岩石烘干重量Ws 比值的百分率。 比值的百分率。 Ww ω= ×100% Ws • 岩石的吸水率ωa是指干燥岩石试样在一个大气压和室温 条件下吸入水的重量Ww与岩石干重量Ws之比的百分率。 之比的百分率。
100是指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量w岩石的饱和吸水率简称饱水率sa是指岩样在强制状态真空煮沸或高压下其最大吸入水的重量w与岩石干重量wwp为饱和岩样重量154含水率吸水率饱水率和饱水系数饱水系数是指岩石吸水率与饱水率比值的百分率
岩 体 力 学 1.岩石的变形及强度 1.岩石的变形及强度 主讲 林锋
8
• ③ 变质岩
大面积变质的岩石为区域性的，但也有局部性的。 大面积变质的岩石为区域性的，但也有局部性的。 区域性的 局部性的 其中局部性的如果是因为岩浆涌出造成周围岩石的变质 其中局部性的如果是因为岩浆涌出造成周围岩石的变质 称为接触变质岩 接触变质岩； 称为接触变质岩；如果是因为地壳构造错动造成的岩石 变质为动力变质岩。 变质为动力变质岩。 动力变质岩
•
岩受变质作用的程度不同，变质情况也不同， 岩受变质作用的程度不同，变质情况也不同，一般 低级变质、 分为低级变质 中级和高级变质。变质级别越高， 分为低级变质、中级和高级变质。变质级别越高，变质 程度越深。 沉积岩粘土质岩石在低级作用下 形成板 在低级作用下， 程度越深。如沉积岩粘土质岩石在低级作用下，形成板 在中级变质时形成云母片岩 云母片岩； 岩；在中级变质时形成云母片岩；在高级变质作用下形 片麻岩。 成片麻岩。 • 变质岩的主要特征是这类岩石大多数具有结晶结构 主要特征是这类岩石大多数具有结晶结构、 变质岩的主要特征是这类岩石大多数具有结晶结构、 定向构造(如片理、片麻理等)和由变质作用形成的特征 定向构造(如片理、片麻理等)和由变质作用形成的特征 变质矿物变质岩力学性质与原岩、 变质矿物变质岩力学性质与原岩、变质作用的性质和程 度等有关系。 度等有关系。
顶板-煤柱组合体稳定性研究综述
顶板-煤柱组合体稳定性研究综述刘付俊;岳尊彩;白麦营;钱恒昌;杜廷斌;尹大伟【摘要】With the gradual increase of coal mining intensity, a large number of safety coal pillars are left in the stope. The stability of these coal pillars and their overlying strata determines the safety of the whole stope, overlying rock and even the surface. Once the overall failure and instability of the composite system occurs, it will lead to many disastrous consequences. In this paper, the theoretical model research and mechanical behavior of roof pillar combination at home and abroad are summarized and reviewed, and some new opinions on the stability of the combination are proposed.%随着煤炭开采强度逐步加大,大量保安煤柱被遗留在采场中,这些煤柱及其上覆岩层组合系统体的稳定性决定了整个采场及覆岩乃至地表的安全,一旦组合系统体发生整体性破坏失稳,将导致许多灾难性后果.为此针对国内外顶板-煤柱组合体在理论模型研究及力学行为上的研究进行了归纳总结与评述,并对组合体稳定性能研究提出了一些新见解.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)008【总页数】4页(P209-212)【关键词】顶板-煤柱;组合体;围岩稳定性;理论模型;力学行为【作者】刘付俊;岳尊彩;白麦营;钱恒昌;杜廷斌;尹大伟【作者单位】兖矿集团有限公司,山东邹城 273500;兖州煤业股份有限公司济南煤炭科技研究院分公司,山东济南 250031;兖矿集团有限公司,山东邹城 273500;兖州煤业股份有限公司济南煤炭科技研究院分公司,山东济南 250031;兖州煤业股份有限公司济南煤炭科技研究院分公司,山东济南 250031;山东科技大学,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD325为保障煤炭资源的安全、高效开采，大量煤柱需要留设在采场周围[1]，如条带煤柱、区段煤柱、防水煤柱、断层保护煤柱等。
10-2020-0420-陈光波-不同煤岩比例及组合方式组合体力学特性及破坏机制
第3卷第2期 采矿与岩层控制工程学报Vol. 3 No. 2 2021年 5月 JOURNAL OF MINING AND STRATA CONTROL ENGINEERING May2021陈光波，李谭，杨磊，等. 不同煤岩比例及组合方式的组合体力学特性及破坏机制[J].采矿与岩层控制工程学报，2021，3(2)：023522.CHEN Guangbo，LI Tan，YANG Lei，et al. Mechanical properties and failure mechanism of combined bodies with different coal-rock ratios and combinations[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2021，3(2)：023522.不同煤岩比例及组合方式的组合体力学特性及破坏机制陈光波1,2，李谭1,2，杨磊3，张国华4，李建伟1，董红娟1(1.内蒙古科技大学 矿业研究院，内蒙古 包头 014010；2.山东科技大学 能源与矿业工程学院，山东 青岛 266590；3.中煤科工开采研究院有限公司，北京 100013；4.黑龙江科技大学 矿业工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022)摘 要：为研究不同煤岩比例及组合方式的组合体力学特性和破坏机制，对19种不同煤岩比例和组合方式的二元、三元组合体开展轴向压缩试验，从抗压强度、弹性模量、峰前能量、冲击能量指数等参数入手，分析组合体的力学特性；对构建的煤岩组合体相互作用模型进行理论分析，探究煤岩组合体的失稳破坏机理；从煤岩组合体的不同破坏形态入手，研究组合体破坏过程中的能量传递机制。
研究发现：组合体的抗压强度介于各组分抗压强度之间，且偏向于软弱组分的抗压强度，随着细砂岩比例的增加而增大；组合体的弹性模量随着细砂岩占比的增大而增大，且岩石的弹性模量越大，组合体的弹性模量也越大；有煤组分的组合体的峰前积聚能量较少，细砂岩与粗砂岩构成的组合体的峰前积聚能量较多，组合体的峰前能量随着细砂岩占比的增加而增多；组合体的冲击能量指数与细砂岩比例为线性关系，随着细砂岩占比的增加而增大；细砂岩组分对于组合体的抗压强度、峰前能量、冲击能量指数的影响较大，对组合体的力学特性和冲击效应起决定作用；推导了煤岩组合体的弹性模量计算公式，从理论上揭示了组合体的弹性模量随岩石占比的增加而增加的规律；构建了煤岩组合体的力学模型，分析了组合体的失稳破坏机制。
岩体力学-第四章 岩体的基本力学性能2
P P 200 10 岩 d 2 d 0.013cm 4 E d E d E 1.5 10
节 0.043 0.013 0.03 cm
1.8d 0.03 E nh 2 1.8d 1.8 20010 nh 12 cm 4 E 0.0310
(爬坡效应)
cj
则:
f ntg j 10tg 42 9.00 MPa
0
2015-4-17
岩体力学（2011-202学年）
Patton 公式例题
b. 按两种破坏机理，分别计算极限剪应力，取小值
爬坡效应: 切齿效应:
j 9.00MPa
j c j n tg j 5.0 10tg27 10.1MPa
Ks
Uf
峰值剪应变不变
2015-4-17
岩体力学（2011-202学年）
第二节 结构面的变形特性
(2)常刚度模型
Ks U f
剪切刚度不变
2015-4-17
岩体力学（2011-202学年）
第二节 结构面的变形特性
2）常用的计算模型（软弱型）
2015-4-17
岩体力学（2011-202学年）
(3)无扩容条件下正压力的剪切抵抗分量（S3）
2015-4-17
岩体力学（2011-202学年）
第三节 结构面的剪切强度特性
c、不同爬坡角的影响
tg j T tg j tg j Cj
T , C j
为固有属性，一般不随应 力变化而变 不同爬坡角的影响
d. 不足之处 无法表现既爬坡又切齿的破坏机理
0
j 9.00MPa
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：随着煤炭资源的逐渐枯竭，深部煤矿开采已成为当前矿业发展的主要趋势之一。
深部开采过程中，原生煤岩组合体围压卸荷致裂问题频发，给矿山生产带来了一定的风险和挑战。
为了有效地预防和控制围压卸荷致裂，需要深入研究其特征及破裂模式。
围压卸荷致裂是指在深部开采中，由于煤层及其围岩物质在地质作用下发生变形而形成的卸荷应力集中区域，在外界荷载作用下可能会引发破裂破坏。
围压卸荷致裂主要包括原生煤岩组合体中的岩层滑移、裂隙扩展、煤岩分层破碎等现象。
其特征主要表现为围压卸荷致裂区域周围的围岩变形加剧，局部破裂带逐渐扩展，岩层间的应力集中明显增大。
围压卸荷致裂的破裂模式主要有三种：拉张破裂、压密破裂和错动破裂。
拉张破裂是指在原生煤岩组合体受到拉伸荷载作用下，形成的断裂带；压密破裂是指在原生煤岩组合体受到压缩荷载作用下，形成的密实破碎带；错动破裂是指在原生煤岩组合体受到剪切荷载作用下，形成的错动破裂带。
不同的破裂模式会对围压卸荷致裂的影响和演化产生不同的影响。
针对围压卸荷致裂特征及破裂模式，需要采取一系列的预防和控制措施。
要加强对矿山围岩稳定性的监测和评价，及时发现围压卸荷致裂迹象，采取相应的加固措施。
要优化煤矿的开采方案，尽量减少围压卸荷致裂的可能性。
要加强技术研究和人员培训，提高矿山作业人员的安全意识和应急处理能力。
深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂是一项复杂而重要的问题。
通过深入研究其特征及破裂模式，并采取相应的预防和控制措施，可以有效减少围压卸荷致裂带来的危害，确保矿山生产的安全和稳定。
希望未来能有更多的研究成果加强对围压卸荷致裂的认识，为矿山安全生产做出积极的贡献。
第二篇示例：概要：深部开采原生煤岩组合体是一种具有复杂构造和力学性质的地质体，其围压卸荷过程中容易发生裂隙扩展和破裂。
本文通过对深部开采原生煤岩组合体围压卸荷致裂特征及破裂模式进行研究，旨在探讨其力学性质和开采安全问题，为地下煤矿开采提供参考。
不同开采条件下岩石的变形破坏特征及对比分析_左建平
第38卷第8期煤炭学报Vol．38No．82013年8月JOUＲNAL OF CHINA COAL SOCIETYAug．2013文章编号:0253－9993(2013)08－1319－06不同开采条件下岩石的变形破坏特征及对比分析左建平1，2，刘连峰1，周宏伟1，2，黄亚明1(1．中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083;2．中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083)摘要:基于3种典型的煤层开采方式(无煤柱开采、放顶煤开采和保护层开采)，借助MTS －815电液伺服岩石实验系统对潞安李村煤矿灰岩进行了同时恒定降围压、变速率加轴压的三轴卸荷试验，由此研究了不同开采卸荷条件下的应力路径对围岩的力学行为影响。
实验获得了不同围压不同加载速率条件下灰岩的全应力－应变曲线及宏观破坏模式，认为灰岩的破坏模式与达到峰值时围压的大小有很大关系，而轴向加载应力路径影响较小;放顶煤开采条件下围岩的变形较保护层开采和无煤柱开采要大，特别是塑性变形较后两者也大。
另外围岩的脆性和延性特征的转变与轴向加载速率有很大关系，即与煤层开采方式有关，并且围压越大，塑性特征越明显。
关键词:开采方式;卸荷;破坏模式;塑性应变中图分类号:TD315文献标志码:A收稿日期:2012－08－02责任编辑:王婉洁基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2010CB732002，2011CB201201);国家自然科学基金资助项目(11102225)作者简介:左建平(1978—)，男，江西高安人，教授，博士。
E －mail :zjp@cumtb．edu．cnDeformation failure mechanism and analysis of rockunder different mining conditionZUO Jian-ping 1，2，LIU Lian-feng 1，ZHOU Hong-wei 1，2，HUANG Ya-ming 1(1．School of Mechanics and Civil Engineering ，China University of Mining and Technology (Beijing )，Beijing 100083，China ;2．State Key Laboratory of Coal Ｒesources and Safe Mining ，China University of Mining and Technology (Beijing )，Beijing 100083，China )Abstract :Based on three typical mining models (non-pillar mining ，top-coal caving and protected coal seam mining )，a series of triaxial tests which keeping confining pressure at the same unloading rate and axial pressure in different loading rates were carried out on the limestone samples through MTS-815electrohydraulic servo Ｒock Test System．Based on experimental results ，the relationship between stress path and surrounding rock under different mining condi-tions was investigated in detail．The complete stress-strain curves and macro-damaged characteristics were studied and compared．The experimental results indicate that the failure mode is mainly related to the confining pressure near peak strength rather than the axial loading rate under unloading condition．The top-coal caving can lead to more bigger de-formation and plastic deformation than non-pillar mining and protected coal seam mining．The axial loading rate trans-form the rock property between brittle and ductile ，when the confining pressure is bigger ，the conversion of brittle-duc-tile property will be more obviously．Key words :mining layout ;unloading ;failure mode ;plastic strain 深部煤炭开采后，巷道和工作面附近的围岩处于卸荷状态［1］，即煤岩体经历了从原岩应力、轴向应力差(σ1－σ3)在升高而围压σ3在递减(即卸荷)到破坏卸荷的完整采动力学过程［2］。
煤岩组合体峰后渐进破坏特征与非线性模型
煤岩组合体峰后渐进破坏特征与非线性模型左建平;宋洪强;陈岩;李彦红【摘要】利用煤岩组合体的单轴和三轴压缩试验结果,基于轴向裂纹应变,分析了其峰后渐进破坏特征.在此基础上,通过将峰后阶段的煤岩组合体概念化为裂纹体和基体两部分,建立了考虑自然应变的裂纹体在峰后裂纹贯通阶段的本构模型,然后考虑基体的弹性变形,最终得到煤岩组合体峰后阶段的非线性应力-应变关系.实例验证表明,该模型能较好地反映煤岩组合体峰后应变软化行为和残余强度.对模型的2个参数进行分析,结果表明:轴向裂纹扩展应变极值在单轴压缩时取得最大值,围压存在时远小于最大值;等效非弹性柔度与轴向裂纹扩展应变极值存在负相关关系,与能量跌落系数大致存在线性相关关系,表明等效非弹性柔度可间接评价煤岩组合体峰后破坏的脆性程度;等效非弹性柔度比轴向裂纹扩展应变极值对煤岩组合体峰后破坏行为的影响更明显.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2018(043)012【总页数】8页(P3265-3272)【关键词】煤岩组合体;轴向裂纹应变;裂纹体;等效非弹性柔度;峰后本构模型【作者】左建平;宋洪强;陈岩;李彦红【作者单位】中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TU452近年来随着浅部资源逐渐枯竭，煤炭的深部开采已成为常态，但也伴随着严重的矿井灾害，说明岩体的本构行为在深部可能发生变化[1]。
工程实践表明，煤炭开采过程中，采场上方及前方煤岩体实际处于峰后破裂状态，但仍具有一定的承载能力。
因此，研究深部煤岩体峰值后区的本构关系，对认识其峰后破坏规律及指导深部煤炭安全开采具有重要意义。
《岩石力学》(完整版)ppt课件
•
（a）纵波（又称：初至波、
Primary波）
• 质点振动的方向和传播方向一致的波
• 它产生压缩或拉伸变形。
• （b）横波（又称次到波、Second波)
• 质点振动方向和传播方向垂直的波
• 产生剪切变形。
• （2）面波：仅在岩石表面传播。
• 质点运动的轨迹.为一椭圆，其长轴垂
• 按波面形状，应力波又区分为平面波、球面波和和柱面波。 • 波面上介质的质点具有相同的速度、加速度、位移、应力
和变形。 • 最前方的波面称为波前、波头和波阵面。
二、弹性波在固体中的传播
(
G
d
)
x
G 2u
u 2 t 2
拉梅运动方程 (不计体力)
(
Gd ) y
G 2v
u 2 t 2
(
G
d
)
z
G 2w
u 2
t 2
.
由上方程导出纵波在各向同性岩体中的传播速度：
CVp
(2Gd
1
)2
横波在各向同性岩体中的传播速度：
试验前的试件烘干质量 m r ；残留在筒内的试件烘
•
干质量 m s
.
（三）岩石的膨胀性
评价膨胀性岩体工程的稳定。
1、自由膨胀率：无约束条件下，浸水后胀 变形与原尺寸 之比
轴向自由膨胀 VHH/H （%）
H——试件高度
径向自由膨胀 VDD/D （%）
D——直径
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.
第三章 岩石动力学基础
第一节 岩石的波动特性 一、固体中应力波的种类
质 试
初始应力 岩体赋存条件分析
结构面几
何特征
介质的模型化 物理