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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