矿山岩体力学试题及知识点

矿山岩石力学知识要点1 Rock mechanics and mining engineering(1)岩石力学定义/definition of rock mechanics ：(P1)(2)岩石力学固有复杂/inherent complexities in rock mechanics ：(P2-4)rock structure/岩石内部普遍存在岩石结构面，size effect ，tensile strength ，effect of groundwater ，weathering(3)岩石力学项目实施过程/implementation of a rock mechanics program ：(P7-9)(Fig ．1．3)通常按照下列五个方面依次进行，即Site characterization/，mine model formulation ，design analysis ，rock performance monitoring ，retrospective analysis ，而基于现场实测的反分析结果又进一步指导进行必要的、新的Site characterisation ，mine model formulation 和designanalysis ，改善实施效果。

2 Stress and infinitesimal strain(1)应力/stress ：(P10)the intensity of internal forces set up in a body under the influence of a set of applied surface forces ．(2)正应力/normal stress component ：(P11)应力在其作用截面的法线方向的分量。

(3)剪应力/shear stress component ：(P11)应力在其作用截面的切线方向的分量。

(4)体力：分布在物体体积内的力。

(5)面力：分布在物体表面上的力。

(6)内力：物体本身不同部分之间相互作用的力。

(7)正面：外法线沿着坐标轴的正方向的截面。

正面上的应力分量与坐标轴方向一致为正，反之为负。

(8)负面：外法线是沿着坐标轴的负方向的截面。

负面上的应力分量与坐标轴方向相反为正，反之为负。

(9)应力变换公式/stress transformation equation ：(P 15)222ll lm 2()()()()x xx y yy z zz x y xy y z yz z x zx x x xx y y yy z z zz x y y x xy y z z y yz z x x z zxl l l l l l l l l l m l m l m l m l m l m l m l m l m σσσσσσσσσσσσσσ=+++++=++++++++(9)主平面/principle plane ：(P15)单元体剪应力等于零的截面。

(1 0)主应力/principle stress ：(P15)主平面上的正应力。

(11)三维主应力方程与应力不变量：(P16)321231222222230()2()P P P xx yy zzxx yy yy zz zz xx xy yz zx xx yy zz xy yz zx xx yz yy zx zz xy I I I I I I σσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσ-+-=⎧=++⎪⎪=+++++⎨⎪=+-++⎪⎩σ1,σ2,σ3 in order of decreasing magnitude,and are identified respectively as the major ，intermediate and minor principal stresses/最大主应力、中间主应力和最小主应力．(12)主应力之间相互正交条件：1212120x x y y z z λλλλλλ++=(13)静水应力分量与主偏应力分量/hydraulic component and major principle deviator stress ：(P17-18) 1112233,,,3m m m m I S S S σσσσσσσ==-=-=- (14)静力平衡方程/differential equations of static equilibrium ：(P19)；000xy xx xzyx yy yzzy zx zzX x y z Y x y z Z xy z σσσσσσσσσ∂⎧∂∂+++=⎪∂∂∂⎪⎪∂∂∂⎪+++=⎨∂∂∂⎪⎪∂∂∂+++=⎪∂∂∂⎪⎩(15)平面问题的主应力及其方向计算：(P21) 1,21()tan 12xx xx yy xyp σσσσσασ-=+=- (16)应变．位移关系方程：(P27),,1,()21,()21,()2y x z xy z y y x x xy z y y z z yz z x x z z zx z u u ux y z u u u u y x x y u u u u z y y z u u u u x z z x εεεγγγ∂⎧∂∂===⎪∂∂∂⎪⎪∂∂∂∂=+Ω=-⎪⎪∂∂∂∂⎨∂∂∂∂⎪=+Ω=-⎪∂∂∂∂⎪∂∂∂∂⎪=+Ω=-⎪∂∂∂∂⎩(17)体积应变/volumetric strain ：(P27) xx yy zz εεε∆=++(18)变形协调方程/strain compatibility equations ：(P28) 22222yy xy xx y x x yεγε∂∂∂+=∂∂∂∂(19)虎克定律/Hook ’S law ：(P29)()()()111111,,,x x y z y y z x z zx y xy xy yz yz xz xz E E E G G G εσμσσεσμσσεσμσσγτγτγτ⎧⎡⎤=-+⎪⎣⎦⎪⎪⎡⎤=-+⎣⎦⎪⎨⎪⎡⎤=-+⎣⎦⎪⎪⎪===⎩(20)岩土力学关于位移、应力、应变正负的规定(i)沿坐标轴正向作用的力和位移分量为正；(ii)收缩正应变为正；(iii)压缩正应力为正；(iV)若截面内法线相对于坐标的原点向内指，则截面上剪应力方向相对于坐标原点向内为正，反之亦然。

3 Rock strength and deformability(1)强度(峰值强度)/strength or peak strength ：(P42) (2)残余强度/residual strength ：(P42)(3)应变软化/strain-softening or strain-weakening behavior ：(P42)指岩石达到峰值强度以后继续变形，其强度随变形量增加而降低/减少的特性。

(4)塑性变形/ductile deformation ：(P42) (5)屈服/yield ：(P42)(6)有效应力/effective stress ：(P42)'ij ij ij u σσδ=-(7)Tangent Yong ’s modulus E t ，average Yong ’s modulus E av ，secant Yong ’s modulus E s ：(P43-44)(8)岩石单轴压缩与三轴压缩典型特性：(P42)(P50-51)(Fig 3.2)(Fig 3.11)(Fig 3.12)岩石单轴压缩特性：从变形的四个阶段理解：弹性变形、塑性变形、(峰值强度以后)应变软化、残余变形。

岩石三轴压缩特性：与单轴压缩特性，比较不同围压下的强度、变形性能，脆、塑性转变等。

(9)扩容/dilation ：(P51)(10)Coulomb ’s shear strength criterion ：(P54-55)312cos (1sin )2cos ,,1sin 421sin c C C φσφπφφσβσφφ++==+=--(11)Griffith crack theory ：(P5 7) (12)岩石结构面强度：(P64) 132(3tan )(1tan )sin 2W W W C ctg σϕσσϕββ+⋅=+-⋅4 Rock mass structure (1)岩石/rock ：(P75)(2)岩体/rock mass ：(P75)(3)岩石结构的主要类型/maj or types of structural feature ：(P75-78)bedding planes, folds, faults, shear zones, dykes, jionts ．(4)岩石结构面的产状/orientation ：(P78)dip direction/azimuth ，dip (5)结构面的间距/spacing ：(P78) 补充：(i)结构面的线密度Kd ：指结构面法线方向单位长度上交切结构面的条数(条/m)。

(ii)岩体结构面的平均间距j d 与线密度K d 关系：1jdd K =(iii)取样线上的结构面线密度即为各组节理面线密度之和。

(iV)Priest and Hudson(1976)found that an estimate of RQD could be obtained from disconti- nuity spacing measurements made on core or an exposure using the equation0.1100(0.11)RQD e λλ-=+For values of (the mean discontinuity frequency)in the range 6 to 16/m,a good approximation to measured RQD values was found to be given by the linear relation. 3.68110.4RQD =-+(6)RQD quality designation ：(P79) 100i x RQD L=∑(7)结构面的连通性/persistence ：(P80)(8)结构面的粗糙度/roughness ：(补充)Roughness is a measure of the inherent surface unevenness and waviness of the discontinuity relative to its mean planes ．(9)结构面的开度/aperture ：(P82) (1 0)结构面的填充性/filling ：(P83)(11)Bieniawski ’s geomechanics classification ：(P83-84)(补充)(1 2)岩石与岩体的区别/differences between rock mass and rock element ：(P8 7) In the fabric ：岩石存在微观节理；岩体由岩块与宏观结构面组成。