高等巖石力學(xué)答案

1、1.簡述巖石的強(qiáng)度特性和強(qiáng)度理論，并就巖石的強(qiáng)度理論進(jìn)行簡要評述. 答：巖石作為一種天然工程材料的時候，它具有不均勻性、各向異性、不連續(xù)等特點， 并且受水力學(xué)作用顯著：在地表部分,巖石的破壞為脆性破壞，隨著賦存深度的增加. 其破壞向延性發(fā)展.巖石殛度理論是判斷巖石試樣或巖石工程在什么應(yīng)力、應(yīng)變條件下破壞。當(dāng)然巖 石的破壞與諸多因素有關(guān)，如溫度、應(yīng)變率、濕度、應(yīng)變梯度等。但目前巖石強(qiáng)度理 論大多只考慮應(yīng)力的影響，其他因素影響研究并不深入，故未予考慮.剪切強(qiáng)度準(zhǔn)則Coulomb-Naviei準(zhǔn)則Coulomb-Navicr準(zhǔn)則認(rèn)為巖石的破壞屬于在正應(yīng)力作用下的剪切破壞、它不僅與 該剪切面上剪應(yīng)力有

2、關(guān)、而且與該面上的正應(yīng)力有關(guān)，巖石并不沿著最大剪切應(yīng)力作 用而產(chǎn)生破壞，而是沿其剪切應(yīng)力和正應(yīng)力最不利組合的某一面產(chǎn)生破裂.即：|r| = C +btan0式中$為巖石材料的內(nèi)摩擦角，。為正應(yīng)力，C為巖石粘聚力.Mohr破壞準(zhǔn)則根據(jù)實臉證明：在低圍壓下最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力關(guān)系接近于線性關(guān)系。但健 著圍房的增大，與關(guān)系明顯呈現(xiàn)非愛性.為了體現(xiàn)這一特點，莫爾準(zhǔn)則在壓剪和三軸 破壞實臉的基礎(chǔ)上確定破壞準(zhǔn)則方程、即：|r| = /(cr)此方程可以具體簡化為斜直線、雙曲線、拋物線、摟線以及雙斜直線等各種曲線 形式、具體視實驗結(jié)果而定.雖然從形式上看，庫侖準(zhǔn)則和莫爾準(zhǔn)則區(qū)別只是在于后者把直線推廣到曲線

3、，但 莫爾準(zhǔn)則把包絡(luò)線擴(kuò)大或延伸至拉應(yīng)力區(qū).c.雙剪的強(qiáng)度準(zhǔn)則Mohr強(qiáng)度準(zhǔn)則是典型的單節(jié)強(qiáng)度準(zhǔn)則，沒有考慮第二主應(yīng)力的作用。我國學(xué)者 俞茂宏從正交八面體的三個主應(yīng)力出發(fā)、提出了雙剪強(qiáng)度理論和適用于巖土介質(zhì)的廣 義雙剪強(qiáng)度理論，并得到了雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論：(一看0b2+?)= 51 -b1 + aI17俗生+ 5)-a/二z%15I 1 + b1 + a式中a和b為兩個材料常數(shù).是巖石單軸抗拉強(qiáng)度.在主應(yīng)力空間里，上式代表 一個以儕水應(yīng)力軸為中心軸具有不等邊十二邊形板面的錐體表面.屈服強(qiáng)度準(zhǔn)則Tresca屈服準(zhǔn)則Trcsca屈服準(zhǔn)則也可稱為最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則，它認(rèn)為當(dāng)巖石中剪應(yīng)力達(dá)到材料的掙 征值葉

4、巖石就屈服破壞，即；二：值一再）二（%式中為材料拉伸屈服極限，該屈服準(zhǔn)則也沒有考慮中間主應(yīng)力對材料屈服破壞的 影響，從實驗結(jié)果來看它對金屬材料近似正確，而對巖石材料的結(jié)果相差較遠(yuǎn)。Mises屈服準(zhǔn)則Mises屈服準(zhǔn)則考慮了中間主應(yīng)力對屈服破壞的影響，采用偏應(yīng)力張量第二不變 量來表示屈服準(zhǔn)則；L - J + &一%丫 + （生 -5丫= +O5Mises屈服準(zhǔn)則的物理意義為；單位體積的彈性形交能達(dá)到一定極限時，材料就 會發(fā)生屈眼破壞“ Mises屈服準(zhǔn)則對于材料塑性破壞來說是比較適合的，也是最常用 電Mohr屈服準(zhǔn)則氏 Druckcr-Pmgcr 準(zhǔn)則Coulomb準(zhǔn)則和Mohr準(zhǔn)則被壞機(jī)理有相

5、通之處，都體現(xiàn)了巖石材料壓剪破壞的 本質(zhì)，由于它簡單易理解，目前仍被廣泛采用.但這類準(zhǔn)則沒有反映出中間主應(yīng)力的 影響,因此不能解釋巖石材料在高國壓和靜水壓力作用下的屈服陂壞現(xiàn)象. DruckerPrager準(zhǔn)則在Coulomb-Mohr準(zhǔn)則和Mises屈服準(zhǔn)則基礎(chǔ)上推廣而得：/三由盧亞一K二0式中：a =2sn(p/3(3-sinK=；C, 分別表示巖石材料的粘結(jié) 6（3-sin ）力和內(nèi)摩擦角.，Druckcr-Pragcr準(zhǔn)則既考慮了中間主應(yīng)力的影響，又考慮辭水壓力的作用，在大多數(shù)的數(shù)值分析軟件中都采用這個巖石破壞準(zhǔn)則脆性斷裂理論(Griffith準(zhǔn)則)Griffith準(zhǔn)則的求解具體過程：

6、利用極值原理先求出橢圓裂紋周邊最大危險應(yīng)力 的大小和位苴，再確定最危險裂紋長軸的方向和應(yīng)力，最后由求得的極值應(yīng)力和單軸 抗拉強(qiáng)度進(jìn)行對比，建立Gr i f門【h脆性斷裂破壞準(zhǔn)則如下L 一 6=S,5 + 3/ =8S,從Griffith準(zhǔn)則得到脆性材料的抗壓強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的8倍，從理論上認(rèn)識巖石 竽脆性材料的抗壓不抗拉的特征是Griffith準(zhǔn)則一大貢獻(xiàn)。同時它總結(jié)了單軸、三軸 應(yīng)力狀態(tài)以及各種拉、壓組合等各種應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到拉應(yīng)力而斷裂的共同特征. Griffith 準(zhǔn)則用下圖表示，從本質(zhì)上說，Griffilh準(zhǔn)則其實就是拉伸破壞準(zhǔn)則。Hoek-Brown 準(zhǔn)則經(jīng)過大量的試臉和數(shù)理統(tǒng)計，研究者也

7、建立了許多適合不同場合和用途的巖石強(qiáng) 度外臉準(zhǔn)則。其中1980年提出的Hoek-Brown準(zhǔn)則應(yīng)用比較廣泛，因為它考慮了巖 石的峰值強(qiáng)度后的軟化行為.Hoek-Brown ；隹則為:歷=6+ Jm-g + Sb：式中：6分別為巖石中的最大和最小主應(yīng)力；q為巖塊的單軸抗壓強(qiáng)度；ls 為兩個無量綱系數(shù)，小與巖性有關(guān)，而$則反映巖石的完整性.2.簡述地應(yīng)力的主要規(guī)律及我國構(gòu)造應(yīng)力分布的特點.答：通過理論研究.地質(zhì)調(diào)查和大量地應(yīng)力測量資料的分析研究，初步認(rèn)識到淺部地 殼應(yīng)力分布的一些基本規(guī)律:.地應(yīng)力是一個具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場，它是時間和空間的函數(shù).地應(yīng)力在絕大部分地區(qū)以水平應(yīng)力為主的三向不等

8、壓應(yīng)力場.三個主應(yīng)力的大小 和方向是隨著空間和時間變化的，因而是非穩(wěn)定的應(yīng)力場，地應(yīng)力在空間上的變化從小范圍看是很明顯的,應(yīng)力的大小和方向也是不同的. 但是就某個地區(qū)整體，地應(yīng)力的變化是不大的,如我國的華北地區(qū)，地應(yīng)力場的主導(dǎo) 方向為北西到近于東西的主壓應(yīng)力.在某些地真活動活躍的地區(qū)、地應(yīng)力的大小和方向隨時間的變化是很明顯的.實測垂直應(yīng)力去本等于上賦巖層的重量對全世界實測垂直應(yīng)力%.的統(tǒng)計資料的分析表明，在深度為252700m的范圍內(nèi)，與呈線性增長，大致相當(dāng)于按平均容重7 = 27kN/m3計算出的宏力加.但在 某些地區(qū)的測量結(jié)果有一定幅度的偏差另外，板塊超動、巖漿對流和侵入、獷容， 不均勻膨

9、脹等也都可引起垂直應(yīng)力的異常.值得注意的是、在世界多數(shù)地區(qū)并不存在真正的垂直應(yīng)力即沒有一個主應(yīng)力的方 向完全與地表垂直、但絕大多數(shù)測點都發(fā)現(xiàn)有一個主應(yīng)力接近與垂直方向4其與垂直 方向的偏差不大于20,說明她應(yīng)力的垂直分量受重力的控制，但也受到其它因素 的影響。.水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力實測資料表明.在絕大多數(shù)(幾乎所有)地區(qū)均有兩個主應(yīng)力位于水平或接近水 平的平面內(nèi)、其與水平面的夾角一般不大于30。最大水平主應(yīng)力外普遍大于垂直應(yīng)力外；61n心與丹之比值一般為0.55. 5、在很多情況下比值大于2.說明，在淺層地殼中平均水平應(yīng)力也普遍大于垂直應(yīng)力，垂直應(yīng)力在多數(shù)情況下為最小主應(yīng) 力e.平均水平應(yīng)

10、力與垂直應(yīng)力的比值海深度增加而減小，但在不同地區(qū)，變化速度 不很相同。.最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力也隨深度呈線性增長關(guān)系。與垂直應(yīng)力不同 的是、在水平主應(yīng)力線性回歸方程中的常數(shù)項比垂直應(yīng)力線性回歸方程中常數(shù)項的數(shù) 值要大一些*這反映了在某些地區(qū)近地表仍存在顯著水平應(yīng)力的事實J.最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力之值一般相差較大,顯示出很強(qiáng)的方向性。 (7).他應(yīng)力的上述分布規(guī)律還會受到地形、地表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體 力學(xué)性質(zhì)、溫度、地下水等因素的影響、特別是地防和斷層的擾動影響最大，我國構(gòu)造應(yīng)力具有以下特點：.各地最大主應(yīng)力的發(fā)育呈明顯的規(guī)律性各地的6方向均與由各該點向我國的察隅和巴

11、基斯坦的伊斯蘭堡聯(lián)線所構(gòu)成的夾角等分線方向相吻合或相近似、僅在兩側(cè)邊緣地帶喀有偏轉(zhuǎn)，即東側(cè)向順時針偏轉(zhuǎn). 西側(cè)向逆時針偏轉(zhuǎn)，.三向應(yīng)力狀態(tài)及其所決定的現(xiàn)代構(gòu)造活動類型生有規(guī)律的空間分布a.潛在逆新型應(yīng)力狀態(tài)區(qū)主要分布于喜馬拉雅山前緣一帶，其主要特點是兩個水平 主應(yīng)力均大于垂直主應(yīng)力。b,潛在走滑型應(yīng)力狀態(tài)區(qū)主要分布于我國中西郃廣大地區(qū).其主要特點是只有一個 水平主應(yīng)力大于垂直主應(yīng)力r具中等擠壓區(qū)的特征.C.潛在正斷型和張剪性走滑應(yīng)力狀態(tài)區(qū)主要分布于我國的東部和東北部,其主要特 點是；區(qū)內(nèi)新生代以來正斷層與地塑或斯陷盆地十分發(fā)育，發(fā)育方向NE，KEE,.推 積厚度數(shù)千米；區(qū)內(nèi)KZRZ堆積具雙層結(jié)

12、構(gòu).E克填斷陷盆地，、-Q掩埋了E時期的地塑 和地壘.形成了現(xiàn)代的低平的平原地形.橫向差異??；區(qū)內(nèi)地震由兩個方向斷色引起,即ME向斷乳的右旋兼張性活動和NYW向斷裂的左旋兼張性活動 衛(wèi)星影象及天然地震 的友源機(jī)制資料還揭示.在西藏高原內(nèi)腹.還存在若一個局部潛在正斷型應(yīng)力分布區(qū). 該區(qū)內(nèi)廣泛地發(fā)育者可能是新生代形成的近南北向的正斷層和地型式的斯密谷地v該 區(qū)天然地震的震源機(jī)制也大多屬正斷層、且主拉應(yīng)力軸為近東西.中寓所城丁叼H吞盤E我國大部分地區(qū)最大主應(yīng)力方向和量 值的上述變化規(guī)律，完全是由印度板塊與歐 亞板塊的碰撞、擠壓所導(dǎo)致的.一般認(rèn)為， 白堊紀(jì)末印度板塊從西南向北北東方向推 移,并在始新世

13、中期末.即大約距今380。 萬年前與歐亞板塊相碰撞(對接)，此后印 度板塊仍以每年約5cm的速度向北北京方 向推進(jìn).這樣一種巨大而持續(xù)的板塊間的相 互作用是控制我國西部地區(qū)地應(yīng)力場的決 定姓因素在同一時期.東部太平洋板塊和 菲律賓海板塊則分別從北京東和南東方向向歐亞大陸之下俯沖、從而分別對我國華北和華南地區(qū)地應(yīng)力場的形成產(chǎn)生重大影響；并認(rèn)為華北地區(qū)目前處于太平洋板塊俯沖帶的內(nèi)州，大洋扳塊俯沖引起地幔內(nèi)高 溫 低流速的端融或半壕融物質(zhì)上涌并擠入地殼.使地殼受拉而變等,表面發(fā)生裂谷 型斷裂作用，這樣形成的北西一南東向拉張和太平洋板史于上地幔深處 對歐亞板塊 所造成的南西西向的濟(jì)壓相結(jié)合,就決定了華

14、北地區(qū)現(xiàn)代地應(yīng)力場和最新構(gòu)造活動的 特征”3、簡述錨桿支護(hù)作用原理及不同種類錨桿的適用條件。答：巖層和土體的錨因是一種把錨桿埋入地層進(jìn)行預(yù)加應(yīng)力的技術(shù)。錨桿插入預(yù)先鉆鑿 的孔眼并固定于其底端，固定后，通常對其施加預(yù)應(yīng)力。錨桿外露于地面的一端用錨頭固定， 一種情況是錨頭直接附著在結(jié)構(gòu)上，以滿足結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。另一種情況是通過梁板、格構(gòu)或其他 部件將錨頭施加的應(yīng)力傳遞于更為寬廣的巖土體表面。 巖土錨固的基本原理就是依靠錨桿周圍 地層的抗剪強(qiáng)度來傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或保持地層開挖面自身的穩(wěn)定。巖土錨固的主要功能是：(1)提供作用于結(jié)構(gòu)物上以承受外荷的抗力，具方問朝著錨桿與巖土體相接觸的點。(2)使被錨固地層

15、產(chǎn)生壓應(yīng)力，或?qū)Ρ煌ㄟ^的地層起加筋作用(非頂應(yīng)力錨桿)(3)加固并增加地層強(qiáng)度，也相應(yīng)地改善了地層的其他力學(xué)性能。(4)當(dāng)錨桿通過被錨固結(jié)構(gòu)時.能使結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。(5)通過錨桿，使結(jié)構(gòu)與巖石連鎖在一起，形成一種共同工作的復(fù)合結(jié)構(gòu)，使巖石能更有 效地京受拉力和剪力。錨桿的這些功能是互相補(bǔ)允的。對某一特定的工程而臺，也并非每一個功能都發(fā)揮作用。若采用非預(yù)應(yīng)力錨桿，則在巖土體中主要起簡單的加筋作用， 而且只有當(dāng)巖土體表層松動 變位時，才會發(fā)揮其作用。這種錨固方式的效果遠(yuǎn)不及預(yù)應(yīng)力錨桿。 效果最好與應(yīng)用最廣的錨 固技術(shù)是通過錨固力能使結(jié)構(gòu)與巖層連鎖在一起的方法。根據(jù)靜力分析，可以容易地選擇錨固力

16、的大小、方向及其荷載中心。由這些力組成的整個力系作用在結(jié)構(gòu)上， 從而能最經(jīng)濟(jì)有效地 保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。采用這種應(yīng)用方式的錨固使結(jié)構(gòu)能抵抗轉(zhuǎn)動傾倒、沿底腳的切向位移、沿下臥層臨界面上的剪切破壞及由上舉力所產(chǎn)生的豎向位移。巖土的錨桿類型：(1)預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力錨桿對無初始變形的錨桿，要使其發(fā)揮全部承載能力則要求錨桿頭有較大的位移。為了減少這 種位移直至到達(dá)結(jié)構(gòu)物所能容許的程度，一般是通過將早期張拉的錨桿固定在結(jié)構(gòu)物、地面厚 板或其他構(gòu)件上，以對錨桿施加預(yù)應(yīng)力，同時也在結(jié)構(gòu)物和地層中產(chǎn)生應(yīng)力， 這就是預(yù)應(yīng)力錨 桿。預(yù)應(yīng)力錨桿除能控制結(jié)構(gòu)物的位移外，還有其它有點：1安裝后能及時提供支護(hù)抗力，使巖體處于三

17、軸應(yīng)力狀態(tài)。2控制地層與結(jié)構(gòu)物變形的能力強(qiáng)。3按一定密度布谿錨桿，施加預(yù)應(yīng)力后能在地層內(nèi)形成壓縮區(qū)，有利于地層穩(wěn)定。4預(yù)加應(yīng)力后，能明顯提高潛在滑移面或巖石軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度。5張拉工序能檢驗錨桿的承載力，質(zhì)量易保證。6施工工藝比較復(fù)雜。(2)拉力型與壓力型錨桿顯而易見，錨桿受荷后，桿體總是處于受拉狀態(tài)的。拉力型與壓力型錨桿的主要區(qū)別是在 錨桿受荷后其固定段內(nèi)的灌漿體分別處于受拉或受壓狀態(tài)。拉力型錨桿的荷載是依賴其固定段 桿體與灌漿體接觸的界面上的剪應(yīng)力(粕結(jié)應(yīng)力)由頂端(固定段與自由段交界處)向底端傳遞 的。錨桿工作時，固定段的灌漿體易出現(xiàn)張拉裂縫.防腐件能差。壓力型錨桿則借助無粘結(jié)鋼絞線

18、或帶套管鋼筋使之與灌漿體隔開和特制的承載體，將荷載立接傳至底部的承載體由底端向固定段的頂端傳遞的。這種錨桿雖然成本略高于拉力型錨桿， 但由于其受荷時，固定段的灌漿體受壓，不易開裂，用于永久性錨固工程是有發(fā)展前途的。更值得提出的是國內(nèi)外研究表明，在同等荷載條件下，拉力型錨桿固定端上的應(yīng)變值要比 壓力型錨桿大。另外，壓力型錨桿的承載力還受到錨桿截面內(nèi)灌漿體抗壓強(qiáng)度的限制，因此在鉆孔內(nèi)僅采用一個承載力的集中壓力型錨桿，不可能被設(shè)計成有較高的承載力。（3）單孔復(fù)臺錨固傳統(tǒng)的拉力型與壓力型錨桿均屬于單孔單一錨固體系，它是指在一個鉆孔中只安裝一根獨 立的錨桿，盡管由多根鋼絞線或鋼筋構(gòu)成錨桿桿體，但只有一個

19、統(tǒng)一的自由長段和固定長度。單孔復(fù)合錨固體系（SBMA法）是在同一鉆孔中安裝幾個單元錨桿，而每個單元錨桿均有自己的桿體、自由長度和固定長度，而且承受的荷載也是通過各自的張拉千斤頂施加的，并通過預(yù)先的補(bǔ)償張拉（補(bǔ)償各單元錨桿在同等荷載下因自由長度不等而引起的位移差）而使所有單元錨桿始終承受相同的荷載。采用單孔復(fù)合錨固體系，由于能將集中力分散為若干個較小 的力分別作用于長度較小的固定段上，導(dǎo)致固定段上的粘結(jié)應(yīng)力值大大減小且分布也較均勻， 能最大限度地調(diào)用錨桿整個固定范圍內(nèi)的地層強(qiáng)度。 止匕外，使用這種錨固系統(tǒng)的整個固定長度 理論上是沒有限制的，錨桿承裁力可隨固定長度的增加而提高。若鉗桿的固定段位于非

20、均質(zhì)地層中，則單孔復(fù)合錨固體系可合理調(diào)整單元錨桿的固定長 度，即比較軟弱的地層中單元錨桿的固定長度應(yīng)大于比較堅硬地層中單元錨桿的錨固長度，以使不同地層的強(qiáng)度都能得到充分利用。還應(yīng)特別提出的是單孔復(fù)合錨固體系可采用全長涂塑的 無粘結(jié)鋼絞線，組成各單元錨桿的桿體，這種鉗桿完全處于多層防腐的環(huán)境中，既可用作高耐 久性的永久性錨桿，也可用作可拆除芯體（鋼絞線）的臨時性錨桿。單孔復(fù)合錨固體系（SBMA法）中最具有實用價值的是壓力分散型錨桿。也力R力() *)情應(yīng)力錦桿與，!*應(yīng)力 倩桿結(jié)構(gòu)構(gòu)造的比收()橫應(yīng)力打；() 1*行力4.簡述錨桿支護(hù)作用原理及不同種類錨桿的適用條件.答：巖層和土體的錨因是一種把

21、錨桿埋入地層進(jìn)行預(yù)加應(yīng)力的技術(shù)。錨桿插入預(yù)先 鉆色的孔眼并固定于其底端，固定后，通常對其施加預(yù)應(yīng)力。錨桿外露于地面的一端 用錨頭固定.一種情況是錨頭直接附著在結(jié)構(gòu)上，以滿足結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定.另一種情況是 通過梁板、格構(gòu)或其他部件將錨頭施加的應(yīng)力傳遞于更為寬廣的巖土體表面.巖土錨 固的基本原理就是依靠錨桿周圍地層的抗剪強(qiáng)度來傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或保持地層開 挖面自身的穩(wěn)定.巖土錨固的主要功能是：(1)提供作用于結(jié)構(gòu)物上以承受外荷的抗力，其方間朝著錨桿與巖土體相接觸的 (2)使收錨固地層產(chǎn)生壓應(yīng)力，或?qū)Ρ煌ㄟ^的地層起加筋作用(非頂應(yīng)力錨桿).(3)加固并增加地層強(qiáng)度，也相應(yīng)地改善了地層的其他力學(xué)性能，(4)

22、當(dāng)錨桿通過被錨固結(jié)構(gòu)時.能使結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力.(5)通過錨桿,使結(jié)構(gòu)與巖石連鎖在一起.形成一種共同工作的復(fù)合結(jié)構(gòu)，使巖 石能更有效地承受拉力和剪力.錨桿的這些功能是互相補(bǔ)允的。對某一特定的工程而臺，也并非每一個功能都發(fā) 揮作用。一,廠，“若采用非預(yù)應(yīng)力錨桿，則在巖土體中主要起簡 單的加筋作用，而且只有當(dāng)巖土體表層松動變位 時，才會發(fā)揮其作用.這種錨固方式的效果遠(yuǎn)不及 預(yù)應(yīng)力錨桿,效果最好與應(yīng)用最廣的錨固技術(shù)是通過錨固 力能使結(jié)構(gòu)與巖層連鎖在一起的方法。根據(jù)靜力分 析，可以容易地選擇錨固力的大小、方向及其荷載 中心。由這些力組成的整個力系作用在結(jié)構(gòu)上，從 而能最經(jīng)濟(jì)有效地保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定c采用這

23、種應(yīng)用 方式的錨固使結(jié)構(gòu)能抵抗轉(zhuǎn)動傾倒、沿底腳的切向 位移、沿下臥層臨界面上的剪切破壞及由上舉力所產(chǎn)生的豎向位移.巖土的循桿類型：（1）預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力錨桿時無初始變形的錨桿、要使其發(fā)揮全部承載能力則要求錨桿頭有較大的位移.為 了減少這種位移直至到達(dá)結(jié)構(gòu)物所能容許的程度、一般是通過將早期張拉的錨桿固定 在結(jié)構(gòu)物、地面厚板或其他構(gòu)件上，以對錨桿施加預(yù)應(yīng)力，同時也在結(jié)構(gòu)物和地層中 產(chǎn)生應(yīng)力，這就是預(yù)應(yīng)力錨桿。預(yù)應(yīng)力錨桿除能徑制結(jié)構(gòu)物的位移外，還有其它有點：安裝后能及時提供支護(hù)抗力，使巖體處于三軸應(yīng)力狀態(tài)。控制地層與結(jié)構(gòu)物變形的能力強(qiáng)。按一定密度布置錨桿，施加預(yù)應(yīng)力后能在地層內(nèi)形成壓縮區(qū)，有利于地層

24、穩(wěn)定.預(yù)加應(yīng)力后，能明思提高潛在滑移面或巖石軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，張拉工序能檢臉錨桿的承戰(zhàn)力，質(zhì)量易保證”6施工工藝比較復(fù)雜，（2）拉力型與壓力型錨桿顯而易見，錨桿受荷后，桿體總是 處于受拉狀態(tài)的“拉力型與壓力型錨桿 的主要區(qū)別是在錨桿受荷后其固定段內(nèi)IHW 力-L 一C方日C）何力0幫田力豪詰葉訪華E老點（）收為歲發(fā)汗；壓力!V1S計的灌漿體分別處于受拉或受壓狀態(tài)。拉力型錨桿的荷載是依賴其固定段 桿體與港漿體接觸的界面上的剪應(yīng)力 （粕結(jié)應(yīng)力）由頂端（固定段與自由段交 界處）向底端傳遞的。錨桿工作時、固定 段的灌漿儂易出現(xiàn)張拉裂縫.防腐件能差.壓力型錨桿則借助無粘結(jié)鋼絞線或帶套管鋼筋使之與港漿

25、體隔開和特制的承載 體，將有栽立接傳至底部的承載體由底端向固定段的頂端傳遞的.這種錨桿雖然成本 略高于拉力型錨桿，但由于其受荷時，固定段的灌漿體受壓，不易開斐、用于永久性 錨固工程是有發(fā)展前途的。更值得提出的是國內(nèi)外研究表明，在同等荷載條件下，拉力型錨桿固定端上的應(yīng) 變值要比壓力型錨桿大。另外，壓力型錨桿的承我力還受到錨桿截面內(nèi)灌漿體抗壓強(qiáng) 度的限制，因此在鉆孔內(nèi)僅采用一個承載力的集中壓力型錨桿、不可能被設(shè)計成有較 高的承載力。單孔發(fā)臺鎘固傳統(tǒng)的拉力型與壓力型錨桿均屬于單孔單一錨固體系，它是指在一個鉆孔中只安 裝一根獨立的錨桿，盡管由多根鋼絞線或鋼筋構(gòu)成錨桿桿休，但只有一個統(tǒng)一的自由 長段和固

26、定長度。單孔復(fù)合錨固體系（SBMA法）是在同一鉆孔中安裝幾個單元錨桿，而每個單元錨桿均有自己的桿體.自由長度和固定長度.而且承受的荷我也是通過各自的張拉干 斤頂施加的，并通過預(yù)先的補(bǔ)償張拉（補(bǔ)償各單元錨桿在同等荷栽下因自由長度不等 而引起的位熱差）而使所有單元錨桿始終承受相同的荷栽.采用單孔要令福固本系， 由于能將集中力分散為若干個較小的力分別作用于長度較小的固定段上，導(dǎo)致固定段 上的粘結(jié)應(yīng)力值大大減小且分布也校均勻.能最大限度地調(diào)用錨桿整個固定范圍內(nèi)的 地層強(qiáng)度。此外，使用這種錨固系統(tǒng)的把介固定長度理論上是沒有限制的.錨桿承載 力可隨固定長度的增加而提高.k HUI1件叫胸，也若鉗桿的固定段

27、位于非均 質(zhì)地層中.則單孔復(fù)合錨圍休系 可合理調(diào)整單元錨桿的固定長 度,即比較軟弱的地層中單元錨 桿的閏定長度應(yīng)大于比枝堅越 地層中單元錨桿的錨圍長度，以 使不同地層的強(qiáng)度都能得到充 分利用.還應(yīng)特別提出的是單孔 更舍錨固體系可采用全長涂塑 的無站結(jié)鋼線線，組成各單元錨 桿的桿體 這種鉗桿完全處于3層防腐的環(huán)境中、既可用作高耐久性的永久性貓桿，也可用作可拆除芯體（鋼線線） 的臨時性錨桿.單孔復(fù)合錨固體系（SBMA法）中最具有實用價值的是壓力分散型錨桿.4、試述礦山?jīng)_擊地壓的發(fā)生條件及如何觀測、控制沖擊地壓。沖擊地壓發(fā)生的條件沖擊地壓的形成和發(fā)生的條件很復(fù)雜。首先是煤巖中應(yīng)力超過其極限強(qiáng)度 ，以

28、煤巖破壞為先 導(dǎo)；其次是煤層和圍巖在集中應(yīng)力作用下，吸收能量積聚應(yīng)變能；另一個是“誘發(fā)”因素 導(dǎo)致其突變破壞，瞬間釋放應(yīng)變能。沖擊地壓發(fā)生必須具備的條件如下。煤層及圍巖具有沖擊傾向性煤巖受力易發(fā)生破壞，具類型以鏡煤和亮煤為主。煤層硬度大、濕度小、抗壓強(qiáng)度高，則易 發(fā)生沖擊地壓。實踐證明：中硬和硬煤，抗壓強(qiáng)度在200kg/ cm2以上具有沖擊危險?；夭晒ぷ髅娓浇嬖谳^大的能量集中沖擊地壓多發(fā)生在回采工作面前方1550m處，屬于回采工作面前方支承壓力區(qū)，煤層積聚巨大彈性應(yīng)變能，當(dāng)其超過煤層的極限強(qiáng)度時，便產(chǎn)生沖擊地壓。當(dāng)走向支承壓力與傾向 支承壓力疊加時，產(chǎn)生的沖擊地壓更為猛烈和頻繁。掘進(jìn)工作面引

29、起沖擊地壓的能量來源有：掘進(jìn)面處于構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)，原巖構(gòu)造應(yīng)力巨大；掘進(jìn)面處于煤柱或采場 前方支承壓力高峰區(qū)，引起彈性變形能的突然釋放，均易形成沖擊地壓。郭屯煤礦地質(zhì)構(gòu)造 復(fù)雜，斷層多，開采深度及強(qiáng)度大，區(qū)域內(nèi)構(gòu)造應(yīng)力大，煤巖體內(nèi)能量集中，這也是郭屯 煤礦地壓大的原因。采場存在釋放能量的空間采場煤體之中存在著巨大的彈性變形能，其附近又存在一定的空間（巷道或工作面），當(dāng)煤體達(dá)到極限強(qiáng)度以上即可爆發(fā)沖擊地壓。若沒有釋放能量的空間，彈性能將隨著采場的移動和受力條件的改變，可能逐漸緩解以至恢復(fù)到常壓狀態(tài)。掘巷多、切割量大的采煤方法(如 短壁采煤)，發(fā)生沖擊地壓的機(jī)會多。預(yù)測電磁輻射儀監(jiān)測采用便攜式電磁

30、輻射儀對沖擊危險進(jìn)行監(jiān)測時， 每隔10m布置1個測點，每個測點監(jiān)測時間為2分鐘。記錄煤(巖)破壞過程中電磁輻射強(qiáng)度的最大值及脈沖數(shù)， 采用靜態(tài)臨界值及動態(tài)趨勢 法預(yù)測沖擊危險，接近或超過臨界指標(biāo)時，判定為有沖擊危險。郭屯煤礦應(yīng)用便攜式電磁輻射 儀對工作面進(jìn)行了連續(xù)的監(jiān)測，取得了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對預(yù)防沖擊地壓取得了一定的成效。鉆屑法鉆屑法是通過在煤體中鉆小直徑鉆孔，根據(jù)鉆孔時排出的煤粉量及其變化規(guī)律和有關(guān)動力現(xiàn)象 達(dá)到一系列探測目的施工方法。它具有簡單易行、直觀、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，成為公認(rèn)的一種預(yù)測沖擊地壓危險的主要方法。郭屯煤礦根據(jù)大量的鉆屑檢測結(jié)果，把煤層沖擊危險等級劃 分為三級：1級無沖擊地

31、壓直接危險；級有中等沖擊地壓危險；級有嚴(yán)重沖擊地壓危險。綜合防治打卸壓孔打卸壓孔前應(yīng)當(dāng)用鉆屑法查明壓力帶的范圍和程度。只允許在低應(yīng)力區(qū)開始施工卸壓孔，且要 由低應(yīng)力區(qū)向高應(yīng)力區(qū)鉆進(jìn)，并同時記錄每米鉆孔的鉆屑量、高壓特征和特殊情況。2)合理選擇開拓、開采方法開拓大巷和主要巷道及碉室要選擇在底板堅硬、穩(wěn)定的巖層中 2。如系煤巷必須選擇在非沖 擊煤層中，要盡量少掘煤巷，特別是工作面前方支承壓力區(qū)內(nèi)掘巷，應(yīng)不留或少留煤柱。 正確選擇采煤方法和順序,以防止采場應(yīng)力的疊加。煤層注水對煤體進(jìn)行壓力預(yù)注水，使煤體濕潤，改變其物理力學(xué)性質(zhì)，減少彈性，增大塑性，阻 礙煤層彈性能的積聚，以此來降低或減緩沖擊地壓的危險程度，同時，注水還能降塵。據(jù)郭 屯煤礦1302工作面注水效果檢測,鉆孔最大深度為100m ,最大水壓為15MPa ,注水流 量為2m3/ h ,注水后含水率增加了 46.13 % ,降低了煤體的沖擊危險程度。松動爆破在煤體高應(yīng)力帶內(nèi)布置鉆孔，通過爆破釋放其彈性能量，使應(yīng)力高峰帶內(nèi)移，為沖擊地壓 危險煤層安全開采創(chuàng)造條件。松動爆破方法使用方便、快捷、可靠。鉆孔垂直煤壁布