巖石力學(xué)結(jié)課論文

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1、深部巖石地下工程摘要隨廿經(jīng)濟建設(shè)的不斷推進，地下空間工程的開展不斷深入，其開發(fā)深度也愈來愈深逾數(shù)T?米的各種礦山（如南非金礦和金川線礦等），水電工程埋深逾數(shù)千米的引水隧道，核廢料深層處理，深層地下防護丁程（如700米防護巖層下的北美防空司令部）等。巖石地下工程越深，相應(yīng)地也會產(chǎn)生一些新的問題。本文將會結(jié)合在巖石力學(xué)課程中所學(xué)的知識，對深部巖石地下工程展開研究。關(guān)鍵詞研究現(xiàn)狀地應(yīng)力巖爆力學(xué)特征支護設(shè)計1.深部巖石地下工程的定義深部巖石地下工程的發(fā)展伴隨著深部采礦工程和深部隧道工程的不斷深入發(fā)展。為了建立深部工程的概念，我們在

2、此引入國際巖石力學(xué)學(xué)會所定義的硬巖發(fā)生軟換的深度作為界定深部巖石地下工程的界限。即假設(shè)覆巖的容重為2500kg/m則硬巖發(fā)牛軟化的臨界深度為500m。因此，我們可以視大于500m深度范圍的巖石地下工程稱為深部巖石地下工程，反之將小于500m深度范闈的巖石地下工程稱為淺部巖石地下工程。并且，我們可以依據(jù)不同深度下發(fā)生的巖石力學(xué)破壞現(xiàn)彖，將深部巖石地下工程進一步地細分為較深巖石地下工程、超深巖石地下工程和極深巖石地下工程三類。2.國內(nèi)外深部巖石地下工程的現(xiàn)狀能源和礦產(chǎn)資源制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展。隨著前部資源的日益枯竭，國內(nèi)外都

3、陸續(xù)開始進入深部巖石地下工程對深部資源進行開采。2.1國內(nèi)現(xiàn)狀根據(jù)目前資源開采情況，我國的煤礦開采深度正以每年8-12m的深度增加，東部礦井正以100-250m/（10年）的速度發(fā)展。近年來己經(jīng)有一批礦山進入深部開采。其中，在煤炭開采方面，沈陽采屯礦開采深度為1197m.北京門頭溝開采深度為1008叭長廣礦開采深度為1000m.徐州張小樓礦開采深度為1100m.開灤趙各莊礦開采深度為1159m.北京冠山礦開采深度為1059m。在金屬礦開采方面，冬瓜山銅礦目前開采深度為900-1100m,紅透山銅礦開采深度己進入900m,弓

4、長嶺鐵礦設(shè)計深度為lOOOmo此外還有例如金川鐮礦、壽王墳銅礦、凡口鉛缽礦等多做礦山礦井都已進入或?qū)⒁_始進行深部巖石地下工程進行深部開采。因此我們可以預(yù)計在未來20年內(nèi)我國很多礦藏都將進入到1000-1500m的深部開釆。我國國有重點煤礦的平均開采深度變化趨勢如圖2.1所示。圖2.1我國國有重點煤礦平均開采深曼變化趨勢2.2國外現(xiàn)狀據(jù)不完全統(tǒng)計，國外開采超千米深的金屬礦山有80多座，其中最多為南非。南非絕大多數(shù)金礦的開采深度大都在1000m以下。其中，Anglogold有限公司的西部深井金礦，采礦深度達3700m,Wes

5、tDriefovten金礦礦體賦存于地下600m,并一直延伸至6000m以下。印度的Kolar金礦區(qū)，已有三座金礦采礦深度超2400m,其中錢皮恩里夫金礦共開拓112個階段，總深達到了3260嘰俄羅斯的克里沃羅格鐵礦區(qū)，已有捷爾任斯基、基洛夫、國產(chǎn)國際等8座礦山采準(zhǔn)深度達910m,開拓深度達1570m,預(yù)計未來將達到2000-2500山。另外，加拿大、美國、澳大利亞的一些有色金屈礦山采深亦超過lOOOmo國外一些主要產(chǎn)煤國家從20世紀(jì)60年代開始就進入深部巖石地下工程。1960年前，西德平均開采深度就己經(jīng)達到650m,19

6、87年已將近900m；前蘇聯(lián)在20世紀(jì)80年代末就有一半以上產(chǎn)量來白600m以下深部。國外深部巖石地下工程開采現(xiàn)狀如圖2.2所示。MS0*次呈?國圖2.2國外深部巖石地下工程開采現(xiàn)狀3.基于巖石力學(xué)的深部巖石地下工程分析3.1“高地應(yīng)力強擾動”的惡略環(huán)境3.1.1地應(yīng)力測量隨深度變化的趨勢地應(yīng)力，又稱為原巖應(yīng)力，可以概要定義為存在于巖體中未受擾動的自然應(yīng)力。它是引起各種地下或露天巖石開挖工程變形和破壞的根本動力。地應(yīng)力場呈三維狀態(tài)有規(guī)律地分布于巖體中。當(dāng)工程開挖后，應(yīng)力受開挖擾動的影響而重新分布，重分布后形成的應(yīng)力則稱為二

7、次應(yīng)力或誘導(dǎo)應(yīng)力。地應(yīng)力可以通過水壓致裂法、應(yīng)力接觸法、應(yīng)力恢復(fù)法、聲發(fā)射法等方法進行測定?；艨撕筒祭视?978年對全球地應(yīng)力測量資料進行了分析，從中選擇出由地表到2500m深度的120個測量點進行統(tǒng)計，如圖3?1所示。500I(MM)EIMM)200025°其它地K圖3.1部分地區(qū)深度與垂直應(yīng)力關(guān)系圖結(jié)果表明，垂直應(yīng)力普遍具有以下簡單關(guān)系式所表示的趨勢：6v=0.278Z（1）其中Z為深度，§v為垂直應(yīng)力。同吋他們

8、也繪制出水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值K隨深度變化的關(guān)系曲線（圖3.2）?m?剋*大0騎璃的純H??°wax圖3.2水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值K隨深度變化的關(guān)系曲線圖3.2表明的平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值K,通常處于下式所限定的范圉內(nèi):100/Z+0.3《K《1500/Z+0.5將K=6h.av/8v=8h.