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第一篇 岩土的物理力学性质1

前言1

绪论1

1土的物理力学性质1

1.1土的基本组成1

1.1.1土的生成1

1.1.2土的组成2

1.1.3土的结构与构造4

1.2土的物理性质及物理状态6

1.2.1土的物理性质6

1.2.2土的物理状态11

1.3土的工程分类14

1.3.1土的工程分类依据14

1.3.2水电部SD128—84分类法15

1.3.3 我国《建筑地基基础设计规范》（GBJ7—89）分类法17

1.4.1 土的压缩变形18

1.4土的变形性质18

1.4.2土的渗透变形24

1.5土的强度性质25

1.5.1土的剪切试验26

1.5.2土的抗剪强度的来源及莫尔—库仑准则28

1.5.3 土的抗剪强度的影响因素29

2岩石的基本性质31

2.1.2岩石的分类32

2.1.1岩石的结构与构造32

2.1岩石的基本概念32

2.1.3岩石与开采技术的关系36

2.2岩石的物理性质37

2.2.1 岩石的密度38

2.2.2 岩石的相对密度（G）38

2.2.3岩石的容重39

2.2.4 岩石空隙性39

2.2.5岩石吸水性40

2.2.6岩石的透水性41

2.2.7岩石的软化性42

2.2.8岩石的抗冻性43

2.2.9岩石的膨胀性和崩解性43

2.2.10岩石的碎胀性和压实性44

2.3岩石的变形性质44

2.3.1 单向受压条件下的岩石变形45

2.3.2 岩石在三轴压缩条件下的变形性质49

2.3.3岩石的流变性50

2.4.1基本元件51

2.4岩石流变模型建立与研究51

2.4.2基本二元件模型52

2.4.3组合元件模型57

2.5岩石的强度性质及强度理论60

2.5.1 岩石强度的种类60

2.5.2岩石的破坏机理和强度影响因素62

2.5.3岩石的强度理论64

3岩体的基本性质69

3.1.1 结构面70

3.1岩体的结构70

3.1.2 结构体74

3.1.3软弱夹层74

3.1.4岩体的结构类型74

3.2岩体的变形性质75

3.2.1 结构面的变形特征75

3.2.2岩体的变形性质77

3.2.3岩体变形试验77

3.3岩体的强度性质79

3.3.1 结构面的剪切强度79

3.3.2岩体的剪切强度81

3.4岩体的工程分类84

3.4.1 RQD分类84

3.4.2节理岩体的CSIR分类84

3.4.3 巴顿岩体质量（Q）分类85

3.4.4岩体质量指标（RMQ）分类86

4.1.1岩体介质类型88

4岩石力学研究方法88

4.1岩体力学介质类型及研究方法简介88

4.1.2 岩石力学研究方法简介89

4.2岩石力学现场观测研究91

4.2.1 岩体应力的测量91

4.2.2位移观测92

4.2.3岩体稳定性观测93

4.3 实验室相似材料模拟研究94

4.4岩石力学的理论研究方法96

4.4.1 连续介质力学研究96

4.4.2 弹、塑、黏性力学的研究方法96

4.4.3 非连续介质力学——断裂力学98

4.5岩石力学数值模拟研究99

第二篇 岩体开挖技术103

5岩石破碎学的基础知识103

5.1岩石破碎程度和破碎比功103

5.1.1粒度（块度）及其度量104

5.1.2破碎比功105

5.2工具压头静力侵入岩石106

5.2.1 工具压头侵入岩石的基本现象106

5.1.3特征比功106

5.2.2侵入硬度与侵入（比）功107

5.3岩石破碎方法109

5.3.1滚压破岩110

5.3.2冲击破岩111

5.3.3切削破岩111

5.3.5其他破岩方式113

5.3.4犁松破岩113

5.4岩石坚固性及其分级114

6钻眼方法及钻眼机具116

6.1凿岩机116

6.1.1风动凿岩机116

6.1.2液压凿岩机122

6.2电钻123

6.2.2煤电钻124

6.2.1岩石电钻124

6.2.3电钻钻具125

6.3凿岩台车126

7岩石爆破技术129

7.1爆炸及炸药的基本理论129

7.1.1 爆炸及炸药的基本概念129

7.1.2炸药的爆轰理论134

7.1.3炸药的起爆与感度136

7.1.4炸药的性能140

7.2工业炸药与起爆器材144

7.2.1 工业炸药分类144

7.2.2起爆器材151

7.3起爆方法161

7.3.1 电力起爆法161

7.3.2导火索起爆法166

7.3.3导爆索起爆法166

7.3.4导爆管起爆法167

7.4岩石爆破作用原理170

7.4.1岩石爆破破碎原因的几种学说170

7.4.2单个药包的爆破作用171

7.4.3体积公式173

7.5炮眼布置及装药结构175

7.5.1炮眼布置176

7.5.2井巷掘进爆破施工技术181

7.5.3装药结构186

7.5.4爆破说明书和爆破图表189

7.6光面爆破190

7.6.1光面爆破190

7.6.2微差爆破194

7.6.3立井冻结段控制爆破196

7.7掘进通风与综合防尘199

7.7.1掘进通风方式199

7.7.2掘进通风设施200

7.8岩石装运201

7.7.3掘进中的综合防尘201

7.8.1煤岩装载设备202

7.8.2钻装机205

7.8.3转载设备205

8岩体开挖机械208

8.1掘进机械208

8.1.1部分断面巷道掘进机208

8.1.2全断面巷道掘进机212

8.2.1滚筒采煤机214

8.2采煤机械214

8.2.2刨煤机216

9岩体工程施工方法218

9.1煤矿水平巷道施工方法218

9.1.1全煤巷道施工218

9.1.2半煤岩巷道施工220

9.2煤矿倾斜巷道施工方法221

9.2.1上山掘进221

9.2.2下山掘进223

9.3煤矿采区煤仓施工226

9.3.1 普通反井施工法226

9.3.2深孔爆破法掘进煤仓228

9.4煤矿立井施工方法230

9.4.1立井基岩施工231

9.4.2立井表土段施工239

9.5隧道施工方法247

9.5.1 隧道工程的特点和施工原则247

9.5.2隧道施工方法及应考虑的因素248

9.5.3新奥法隧道施工249

9.5.4顶管施工法253

9.5.5其他施工方法256

第三篇 岩体的工程响应与力学活动265

10地应力的基本概念及分布规律265

10.1岩土体中原岩应力场265

10.1.1 岩体中的原始应力场的基本组成及基本规律265

10.2地表坡体稳定性分析268

10.1.2次生应力268

10.2.1斜坡中的应力分布特点269

10.2.2斜坡变形破坏的类型与影响因素270

10.2.3坡体稳定性评价276

10.3基础工程稳定性分析286

10.3.1基础工程的土压力287

10.3.2土压力基本计算288

10.3.3地基内的应力296

10.3.4地基的强度和承载能力301

10.3.5地基承载力的影响因素306

10.4地下工程体围岩应力及其分布307

10.4.1 地下硐室围岩应力重新分布308

10.4.2水平井巷硐室围岩应力状态分析308

10.4.3地下多工程体并存时其周围应力分布315

10.4.4地压的形成及其影响因素317

10.4.5水平工程体地压的计算319

10.4.6地下铅直和倾斜工程体的地压计算323

10.5.2支承压力分布327

10.5 围岩极限平衡区及支承压力分布规律327

10.5.1基本概念327

11井巷工程岩体变形活动规律333

11.1岩体弹性变形能与工程岩体的弹性变形恢复333

11.2动压影响巷道围岩的变形活动规律335

11.2.1煤矿采区平巷沿走向矿压显现规律335

11.2.2采区斜巷沿倾斜方向矿压显现规律338

11.2.3 矿层底板岩巷矿压显现规律339

11.3横观各向同性层状岩体巷道顶板的变形活动规律340

12煤矿矿山压力及其显现规律344

12.1老顶岩层活动规律346

12.1.1老顶岩层初次破断与梁式平衡346

12.1.2老顶岩层作为板结构时弯矩分布与破断形式348

12.1.3老顶岩层作为裂隙体梁时的平衡349

12.2老顶岩层活动对回采工作面及周围岩体的影响352

12.2.1老顶的初次来压353

12.2.2老顶周期来压354

12.2.3老顶初次和周期来压步距的确定356

12.2.4 老顶岩层破断在岩体内引起的扰动357

12.2.5老顶来压预测预报359

12.3 回采空间上覆岩体结构假说359

12.3.1 有关回采空间上覆岩体结构的假说359

12.3.2上覆岩层裂隙带岩体结构模型及其分析361

12.4 回采空间上覆岩层与地表变形活动规律364

第四篇 岩体维护技术371

13工程岩体稳定性分析371

13.1煤矿地下采区巷道变形破坏形式及其影响因素371

13.1.1煤矿采区巷道围岩变形和破坏形式371

13.1.2采区巷道变形的影响因素371

13.2井巷围岩分类374

13.2.1原煤炭部岩石分类表374

13.2.2煤矿回采巷道围岩稳定分类与合理支护技术指标表376

13.3回采工作面顶板稳定性分析378

13.3.1 直接顶的稳定性379

13.3.2老顶的稳定性380

13.3.3 回采工作面顶板的分类380

13.3.4回采工作面顶板稳定性的影响因素383

13.3.5分层开采时顶板活动特点389

14井巷工程岩体维护391

14.1井巷工程岩体维护原则391

14.1.1巷道矿压控制方法和途径391

14.1.2井巷“支架—围岩”相互作用关系原理及应用392

14.1.3井巷工程岩体维护原则394

14.2井巷支护395

14.2.1巷内基本支护的类型395

14.2.2巷内加强支护399

14.2.3巷旁支护401

14.2.4巷道加固404

14.2.5巷道非单一支护405

14.3锚杆支护407

14.3.1锚杆的种类和技术特征407

14.3.2预应力锚索支护413

14.3.3锚杆支护参数的设计415

14.4松软岩体维护424

14.4.1软岩巷道维护的几个问题425

14.4.2新奥法施工基本思想426

14.5巷道保护428

14.5.1选择有利于巷道稳定的位置428

14.5.2巷道的卸压保护433

14.6.1超前锚杆437

14.6隧道施工开挖面的稳定437

14.6.2管棚438

14.6.3超前小导管注浆439

14.6.4超前深孔围幕注浆441

15回采工作面顶板维护444

15.1回采工作面支架与围岩相互作用关系445

15.2单体支架工作面支护分析448

15.2.1金属摩擦支柱448

15.2.2单体液压支柱450

15.2.3金属顶梁451

15.2.4单体工作面支护分析453

15.2.5单体工作面支护设计460

15.3综采工作面液压支架支护方式分析462

15.3.1综采液压支架的种类及其适用条件462

15.3.2综采工作面支护设计474

15.3.3液压支架的端面顶板冒落及其防治476

15.4开采沉陷控制方法478

16.1.1冲击矿压的类型481

16.1冲击矿压481

16冲击矿压与顶板大面积来压481

16.1.2冲击矿压的成因和机理482

16.1.3影响冲击矿压发生的因素485

16.1.4冲击矿压的预测和防治488

16.2顶板大面积来压493

16.2.1顶板大面积来压的成因和机理493

16.2.2顶板大面积来压的防治措施493

参考文献498