第2章矿山岩体的原岩应力及其重新分布.pptx

在矿山开采过程中，了解岩体的原岩应力及其重新分布至关重要。原岩应力是指地壳中未经人为干预的天然存在的应力场，它由多种因素共同构成。这些因素包括： 1. **自重应力**：这是由于岩体自身的重量产生的压力。在深度H处的岩体单元上，垂直应力σ1（σz）大于侧向应力σ2（σx）和σ3（σy）。金尼克理论被用来描述这种关系，通常侧压系数λ在0.25到0.43之间，表明水平应力小于垂直应力。然而，在地质构造活跃的区域，如褶皱带、断层附近，实际测量到的水平应力可能大于垂直应力。 2. **构造应力**：由地质构造运动引发，如地震、火山活动和海啸，这些事件会在地壳中产生额外的压力。构造应力通常是水平的，并且分布不均匀，其大小和方向可能因地质构造的不同而变化显著。在浅部开采时，构造应力对岩体的影响可能超过自重应力，尤其在坚硬岩层中更为常见。 3. **膨胀（收缩）应力**：当矿物质与水接触时可能会发生体积变化，导致岩体内部产生额外应力。这种应力通常较小，但在特定条件下可能影响岩体的稳定性。 **弹性变形能**是岩体在受到外力作用时存储的能量，这部分能量在岩体恢复到原始形状时释放。在岩体的力学行为中，弹性变形能起着关键作用，因为它与岩体的弹性和塑性特性密切相关。弹性侧压理论（如金尼克公式和海姆公式）用于描述岩体在承受荷载时如何储存和释放能量。 **孔周围的应力分布**是矿山开采中的一个重要问题。钻孔或开采作业会导致周围岩体应力的重新分布，形成所谓的支承压力。理解这一现象对于预测巷道稳定性、设计有效的支护方案以及防止岩爆等灾害至关重要。圆孔周围的应力分布规律较为复杂，通常需要借助数值模拟或实验研究来准确描述。 **围岩极限平衡与支承压力分布**是讨论岩体稳定性的核心内容。当岩体达到极限平衡状态时，支承压力分布决定了岩体是否能够保持稳定。支承压力的概念涉及到巷道围岩的压力传递机制，它可以帮助工程师确定合适的支护方式和参数，以确保矿山的安全开采。 矿山岩体的原岩应力及其重新分布是一个多因素相互作用的复杂过程，涉及地质力学、弹性力学和岩体力学等多个领域。深入理解这些概念有助于优化开采设计，预防和应对矿山安全问题，保障矿产资源的可持续开发。