个人介绍
矿山岩体力学基础

主讲教师:季明

教师团队:共3

  • 季明
  • 郑西贵
  • 王强
学校: 中国矿业大学
开课院系: 中国矿业大学
课程编号: ZJ1000875
学分: 3
课时: 38
课程介绍
学分:2.5学时:40
先修课程:理论力学、材料力学
课程性质:专业基础课
适用专业:专升本函授采矿工程专业
内容简介:本课程是采矿工程专业的专业基础课。通过本课程的教学,使学生掌握岩石的物理力学性质,岩石的强度理论,岩体结构及岩体力学性质,地应力测量的方法和原理,理解采动岩体内应力的计算方法和重新分布规律(巷道地压),以及岩层模拟试验方法,为专业课程的学习打下理论基础。
本课程的内容包括:
(1)绪论:岩体力学的发展、研究内容及方法;
(2)岩石的物理力学性质、影响岩石物理性质的主要因素及流变特性;
(3)岩石的破坏机制:拉伸、剪切破坏特征及相应的破坏准则;
(4)岩体的结构与力学性质:岩体的结构类型、结构面的力学特征、岩体的变形及强度特征、工程岩体的质量评价;
(5)地应力测量原理与技术:地应力的基本概念、成因及分布规律、测试方法
(6)巷道地压:矿山岩体内应力重新分布、弹塑性计算、变形地压与松脱地压的计算;
(7)岩体工程的相似模拟理论及方法。
学习方法:课程以课堂讲授为主、配合相应的视频、小的专题讨论等开展教学内容。
课程学习要求:要求掌握基本概念,基本原理,能够进行简单的岩体力学计算。
考核方式:平时成绩(作业、考勤等)30%,闭卷考试成绩占70%。
教师团队

季明

职称:副教授

单位:中国矿业大学

部门:矿业工程学院

郑西贵

职称:教授

单位:中国矿业大学

王强

职称:副教授

单位:中国矿业大学

教学大纲
一、课程的性质、目的、任务

本课程是采矿工程专业的专业基础课。通过本课程的教学,使学生掌握岩石与岩体的物理力学性质,以及岩体应力测量的方法和原理,理解采动岩体内应力的计算方法和重新分布规律,为专业课程的学习打下理论基础。本课程的内容包括:岩石的物理力学性质,岩石的强度理论,岩体结构及岩体力学性质,地应力测量的方法和原理,理解采动岩体内应力的计算方法和重新分布规律(巷道地压),以及岩层模拟试验方法。
二、适用专业
本大纲适用于专升本函授采矿工程专业。
三、先修课程
理论力学、材料力学。
四、课程的基本要求
1.掌握岩石的物理力学性质。
2.了解岩石强度理论与破坏准则。
3.掌握岩体的力学性质。
4.掌握岩体应力测量的基本方法。
5.掌握矿山岩体内应力的重新分布规律。
五、课程的教学内容
(一)课堂讲授的教学内容
1.绪论
(1)矿山岩体力学的研究对象;
(2)岩石力学的发展;
(3)矿山岩体力学的特点及其研究范围;
(4)矿山岩体力学的研究方法。
2.岩石的物理力学性质
(1)岩石的物理性质;
(2)岩石的力学性质;
(3)岩石的变形特性;
(4)岩石的流变特性。
3.岩石的破坏准则
(1)岩石的拉伸破坏强度理论
(2)岩石的剪切破坏强度理论
4.岩体的力学性质
(1)岩体的基本概念;
(2)岩体结构特征及结构面性质;
(3)岩体的变形特性;
(4)岩体的强度特性;
(5)岩体质量评价及其分类。
5.地应力测量原理与技术
(1)岩体中的自重应力与构造应力;
(2)地应力的成因及分布的一些基本规律;
(3)地应力的测量法。
6.巷道地压
(1)巷道周围应力场;
(2)弹性位移;
(3)塑性区及破坏区应力分布及位移;
(4)围岩的稳定性判断;
(5)弹粘性围岩的应力和位移;
(6)围岩与支架的力学模型;
(7)地压计算。
7.岩层模拟试验方法
(二)研讨的教学内容
岩石全应力应变曲线及影响因素、岩石的本构关系与强度理论、岩石峰后力学特性等。
六、学时分配表

内容讲授研讨实验实习上机自主学习其它小计
(一)绪论2




13
(二)岩石的物理力学性质8





8
(三)岩石的强度理论8





8
(四)岩体的力学性质6





6
(五)原岩应力测试4





4
(六)巷道地压81




9
(七)岩层模拟试验方法2





2
合计381



140


考试大纲
1.绪论
(1)矿山岩体力学的研究对象;
(2)岩石力学的发展;
(3)矿山岩体力学的特点及其研究范围;
(4)矿山岩体力学的研究方法。
重点:岩石力学的发展。
学习目标:了解岩石力学的研究对象,岩石力学的发展过程及岩体力学的研究内容与方法。
2.岩石的物理力学性质
(1)岩石的物理性质;
(2)岩石的力学性质;
(3)岩石的变形特性;
(4)岩石的流变特性。
重点:岩石的水理性质;各种强度的概念及测试方法;岩石变形性质及变形指标;岩石力学性质影响的主要因素
难点:三轴强度、剪切强度及岩石强度包络线;全应力应变曲线;岩石的变形指标。
学习目标:理解和掌握岩石的各项物理、力学性质;理解岩石的流变性质。
3.岩石的破坏准则
(1)岩石的拉伸破坏强度理论;
(2)岩石的剪切破坏强度理论
重点:岩石破坏的三种机制;格瑞菲斯强度理论;莫尔及库伦强度理论。
难点:格瑞菲斯模型及强度条件;莫尔圆及强度包络线;莫尔-库伦准则。
学习目标:了解岩石的破坏机制及拉伸破坏的理论,重点掌握剪切破坏的莫尔-库伦准则。
4.岩体的力学性质
(1)岩体的基本概念;
(2)岩体结构特征及结构面性质;
(3)岩体的变形特性;
(4)岩体的强度特性;
(5)岩体质量评价及其分类。
重点:岩体的基本结构;结构面的类型及留学特性;岩体的变形特征,岩体的强度特性。
难点:结构面的变形性质;结构面的强度效应;岩体的质量评价及强度估算。
学习目标:了解岩体的基本结构和结构面的类型;掌握岩体的强度测定及估算方法、岩体质量评价及分类。
5.地应力测量原理与技术
(1)岩体中的自重应力与构造应力;
(2)地应力的成因及分布的一些基本规律;
(3)地应力的测量法。
重点:岩体中的初始应力场、自重应力场、构造应力场的概念;地应力成因及分布规律;地应力的测量方法。
难点:水压致裂测试的基本原理。空心包体应变法测试的基本方法及原理。
学习目标:掌握地应力的概念及分布规律;掌握水压致裂、空心包体应变法测试的基本方法及原理;了解其他测试方法。
6.巷道地压
(1)巷道周围应力场;
(2)弹性位移;
(3)塑性区及破坏区应力分布及位移;
(4)围岩的稳定性判断;
(5)弹粘性围岩的应力和位移;
(6)围岩与支架的力学模型;
(7)地压计算。
重点:巷道地压的基本概念及显现规律;巷道围岩应力场一般分布规律;巷道弹塑性计算;巷道围岩稳定性判断。
难点:各种形状断面的巷道应力分布规律;弹塑性计算;变形地压及松脱地压的计算。
学习目标:掌握不同应力条件、不同断面形状巷道围岩的应力分布情况。了解巷道不同区域的应力、位移的计算方法,以及各类巷道地压的计算。
7. 岩层模拟试验方法
重点:相似材料模拟法的原理就试验方法。
难点:相似准则及相似材料配比试验。
学习目标:掌握相似材料模拟方法,了解其试验原理。
参考教材

参考资料

1.徐芝纶.弹性力学简明教程.北京:高等教育出版社,2002
       2.蔡美峰. 岩石力学与工程. 北京:科学出版社,2002
       3. 王作棠,周华强,谢耀社. 矿山岩体力学. 徐州:中国矿业大学出版社,2007
       4. 沈明荣. 岩体力学. 上海:同济大学出版社,1999
       5.谢和平,陈忠辉.岩石力学.北京:科学出版社,2004
       6.B.H.G. Brady and E.T.Brown. Rock Mechanics for Underground Mining. Chapman & Hall, 1993
       7. Dr R Zimmerman. Fundamentals of Rock Mechanics -- 4th ed. Blackwell Science (UK), 2004
       8. 吴玉山,李纪鼎.大理岩卸载力学特性研究[J].岩土力学,1984,5(l).30-36.
       9. 许东俊,耿乃光.岩体变形和破坏的各种应力路径[J].岩土力学,1986,7(2):17-25.
       10 . 尹光志,李贺,鲜学福等.工程应力变化对岩石强度特性影响的试验研究[J],岩土工程学报,1957,9(2):20-27.
       11. 王在泉,华安增,王谦源.加、卸载条件下岩石变形及三轴强度研究[J].河海大学学报,2001,29(s):10-12.
       12. GAO Feng,ZHOUKe-Ping,DONG Wei-jun,et al. Similar material simulation of time series induced caving of roof in continuous mining system for under backfill[J].Journal of Central South University of Technology,2008,15(3):256-260.
       13. 李建林,王乐华.卸荷岩体的尺寸效应研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(12):2032-2036.
       14.  陈兴周,李建林,朱岳明.单裂隙卸荷岩体力学特性分析[J].水力发电,2006,32(10):35-37.
       15. Lau JosepS.O.,ChandlerN.A.Innovative laboratory testing[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Science ,2004,41(8):1427-1445.
       16. 汪斌,朱杰兵,等.锦屏大理岩加、卸载应力路径下力学性质试验研究[J].岩石力学与工程学报,2005,27(10):2138-2145.
       17.  张黎明, 加卸荷条件下岩体宏细观破坏机理的试验与理论研究[D], 西安建筑科技大学博士论文,2009
       18. 高春玉,徐进,何鹏等.大理岩加卸载力学特性的研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(3):456-460.

课程评价

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13.7.3 电子教案
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14.1.1 授课录像
视频
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14.1.2 电子教案
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14.2.1 授课录像
视频
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14.2.2 电子教案
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14.3.1 授课录像
视频
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14.3.2 电子教案
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14.4.1 授课录像一
视频
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视频
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14.4.3 授课录像三
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14.4.4 电子教案
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15.1.1 授课录像一
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15.2.1 授课录像
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15.3.1 授课录像一
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18.1 导学视频
视频
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18.2 基础导读导考教案
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