矿业工程建设中的几个岩土力学问题分析论文

  摘要:岩土力学与岩土工程学科以准确认知、描绘、评估和猜测岩土体的力学性质和做法,保证杂乱环境下工程岩土体的变形、强度和安稳性满足工程需求为首要任务。它服务于不一样的工程范畴,如土木建筑、水利水电、市政工程、交通、铁路、水运、海洋、石油、采矿、环境、军事工程等范畴。本文将首要讨论矿业工程建筑中的几个岩土力学疑问。

  关键词:矿业系统工程论文

  因为我国特定的地质条件、环境条件以及工程规划,大规划工程建筑面对许多发达国家未曾有过的技能难题,对工程规划、施工和运转提出了严重应战,即如安在恶劣的地质环境条件下进行优化规划,并避免因不当的工程措施导致岩土工程灾祸,到达“安全可靠、经济合理、技能可行、环境友好、运转高效”的工程方针。这就需求阐明岩土体及其赋存的地质环境与工程之问的相互作用机理,需求考虑各种因素对岩土体变形和安稳的影响,如荷载的多维性、荷载随时刻的改变、循环荷载、振荡荷载,地层条件和鸿沟形状的杂乱性,岩土体构造的杂乱性,岩土饱满度改变,岩土与构造的相互作用等,然后为采纳合理的工程操控措施供给科学依据[1]。

  1.矿业工程建筑中岩土力学剖析的含义

  尽管岩土力学与工程学科开展敏捷,但因为岩土体及其赋存环境的杂乱性,并限于现在的研讨手法和开展水平,各类工程范畴的岩土工程灾祸时有发作,如大型滑坡、大体积塌方、大面积沉降、大规模渗透损坏、突水、突泥及突气等,造成严重人员伤亡和经济损失。岩土工程灾祸事端难以遏止的要害疑问在于大家对这些灾祸的发作机理缺少深入研讨,尚无有用指导这些灾祸猜测和防治的体系理论和办法。这就需求岩土力学与工程的理论指导和技能支持,特别需求提醒灾祸发作的岩土地质特征与赋存环境、诱发条件、孕育演化的动力学进程、致灾机理,建立岩土工程灾祸孕育演化进程的时空猜测和动态调控理论,准确评估灾祸危险并进行合理操控,为岩土工程灾祸防治供给理论和技能支持[2]。

  总之,岩土力学与岩土工程以其科学疑问的基础性、使用范畴的广泛性、多学科的交叉性、学科体系的拓宽性,已经变成有关工程学科开展的基础性学科。该学科的开展水平和研讨深度,事关很多工程建筑的安全、质量和效益,事关国民经济、社会开展及生态环境等国计民生。因此,岩土力学与岩土工程在很多学科中具有重要的不可或缺的战略地位。很多工程建筑急需岩土力学与工程学科快速开展,完成理论上的严重突破、技能上的严重创新,推进国家经济建筑及社会可持续开展。

  2.矿业工程建筑中岩土力学剖析的首要内容

  关于位移、应变和应力的规则是常见的工程力学方面的规则。在这种规则下,假如力和位移的重量是沿坐标轴的正方向,则取为正。拉伸正应变和拉伸正应力取为正。假如截面外法线方向相关于坐标原点向外,则单元割离体截面上剪应力正方向亦向外,反之亦然。岩体中天然应力状况和由开挖活动发作的应力状况普遍是紧缩状况。假如遵从一般的工程力学方面关于应力的规则,与岩石中的应力和应变有关的一切数值运算操作将包含负值。尽管这并不会导致概念上的艰难,但为了核算便利和更为准确,适宜选用岩石力学中应力和应力剖析的如下规则:

  ①沿坐标轴正方向作用的力和位移重量为正;②缩短正应变取为正;③紧缩正应力取为正;④若截面内法线相关于坐标原点向内指,则截面上剪应力方向相关于坐标原点向内为正,反之亦然。

  岩石和岩体,无论是干燥的仍是饱满的,在大多数工程荷载作用下,均表现为弹性体或近似弹性体。

  岩石特别是岩体内部,必然有节理、裂隙、构造面、脆弱夹层等。这些构造厮、脆弱夹层,其物质成分、微观构造、力学性质都比较杂乱,其力学性质也许归于非线性弹性、弹塑性或粘弹性等。关于构造面和脆弱夹层而言,它们含水状况是否饱满,作用力方向和构造面、脆弱夹层的展布方向是笔直仍是平行或许歪斜,影响很大、区别显着、工程作用大不相同。因为岩石、岩体本构联系的多样性、杂乱性及不确定性,这儿只研讨岩石、岩体作为弹性体、近似弹性体的状况。

  岩土资料的非弹性做法有更深层次的因素。这些年来尽管没有很老练的理论,可是有关的尽力却一向没有中止。这些年,类脆性资料(包含岩石、混凝土)的开裂与塑性耦合理论开端在混凝土的力学剖析中崭露头角。该理论以为,混凝土构造的终究损坏是在部分发作裂纹以后的事,所以,混凝土构造的塑性屈服条件应当和开裂联系起来。而混凝土的开裂归于类脆性开裂,裂纹顶级没有脆性金属裂纹顶级那样的高度的应力会集。微观裂纹前方,有一个所谓的“损害进程区”存在,开裂进程发作在进程区内,而随后的微观裂纹外表将发作冲突滑动,即塑性变形[3]。

  3.矿业工程建筑中的几个岩土力学疑问剖析

  首要,岩土力学本质上是一门使用力学学科分支,其本构理论、渗流及多相流运动理论、THM多场耦合理论、安稳剖析和动力剖析理论等,均广泛汲取了固体力学、流体力学、动力学与操控等各力学分支学科的理论成果。分形理论、骤变理论、协同学理论、混沌动力学理论、耗散构造理论、重整化群理论等非线性科学在岩土力学中获得了成功的使用。其次,20世纪60年代以来,随着核算机技能及数值模仿技能的迅猛开展,核算力学逐渐变成一门独立学科分支,并敏捷渗透到岩土力学与岩土工程学科,为处理杂乱岩土力学及岩土工程疑问供给了高效的手法、办法和途径。再者,各类室表里实验技能、现场监测技能以及操控爆破开挖、预应力锚索锚杆加固支护、高压固结灌浆、大吨位振荡碾压机械、TBM掘进机械等施工技能、设备和技能的开展。

  关于岩土工程疑问,因为地质作用,天然岩土体中贮存有很多的节理、断层、软夹层、层面等不连续界面,使岩土体变成较杂乱的构造体.对此类疑问,在岩土力学有限元核算中,就必须选用一类特别单元进行模仿。因为岩土工程的开挖使开挖鸿沟暴露,这些鸿沟点(如地下巷道的周边)本来处于必定的初始(初始)应力状况,开挖使这些鸿沟点的应力“开释”,然后导致围岩应力场和位移场的重新散布.模仿这一开挖作用现在普遍选用Dancan提出的“回转应力开释法”。

  定论

  经过对矿业工程建筑中的几个岩土力学疑问的研讨,为准确认识岩土体、合理利用和改造岩土体供给了技能支持,使岩土体物理力学特性、工程优化规划与评估、地质灾祸操控与防治等研讨建立在更坚实的理论和技能基础上,然后深化了学科基础研讨的深度,拓宽了学科工程使用的规模。

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