矿山工程力学精选(九篇)

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第1篇：矿山工程力学范文

【关键词】锚固剂；锚杆工程；力学特性

前言

近年来，锚固技术在土木、矿山工程中得到了广泛地应用，锚固技术使用的主要是锚杆，锚杆本身具有良好的力学性能、施工起来很简便，自从1912年美国阿伯施莱辛第一次将锚杆用于煤矿巷道的支护，该技术已拥有百年的历史，随着不断地研究锚杆的工程力学特性，拓宽了锚固技术的应用领域，现在研究锚固剂锚杆工程力学特性的课题成为当今社会关注的热点。

1、阐述锚固技术的相关内容

1.1小议锚固技术的含义

锚固技术，在专业领域成为岩体锚固技术，锚杆是该技术不可缺少的工具，主要是在土层或岩层中埋设锚杆。这样的目的为了让工程建筑能够通过锚杆与底层合为一体，锚杆主要的作用是与附近的土层形成剪应力结构，从而产生拉力，这样就使附近的地层更为牢固，提高了工程的力学稳定性。在土木、矿山工程中，采用锚固技术不但可以缩小工程的大小，减轻工程的自身重量，还可以节省经济成本。锚固技术的核心就是锚杆的力学特性，锚杆自身力学性能较佳、施工简便，现在很多该领域研究者一直在研究锚杆的材料，以前使用的主要是钢制锚杆，现在慢慢发展使用玻璃钢符合材料，因为使用不同的材料可以改变其界面力学特性，方能进一步拓展锚固技术的应用领域。

1.2浅析锚固剂锚杆的应用现状

刚才上文已经提到锚固技术的施工方法，主要使用的工具是锚杆，同时使用的锚杆有很多的种类，不同的锚杆有独有的力学特性，现在就将谈下锚固剂锚杆。该种锚杆不仅施工简便，而且经济成本较低，在巷道初期支护中得到广泛地应用。据不完全统计，在锚固技术中使用锚固剂锚杆的用量达到一半以上。尤其是近些年来，锚固剂锚杆不断地应用在有色金属矿工程中，说道金属矿工程，和普通的煤矿工程不一样，因为它们的工程地质和力学环境条件有一定的差异，在巷道围岩地压和变形表现出不同的力学性状，在地层与结构物之间采用锚杆支护，它属于主动支护技术，锚杆与岩层产生的剪应力可以承受巷道围岩地压与变形。在金属矿山工程中采用的是砂浆锚杆，这种类型的锚固剂锚杆有拉拔力较大、抗变形能力较强的特点，但是也有一些不可避免的缺点，施工起来较为繁琐，起到支护效果的时间有点慢，大倾角锚杆的注满度往往达不到设计要求等。为了进一步解决以上出现的问题，在保证安全、经济的基础上，来优化锚杆支护的参数，所以现在将研究锚固剂锚杆工程力学特性，来拓展其使用领域。

2、探析锚固剂锚杆工程力学特性

2.1分析工程地质的特征

现在将对某地区铁矿进行应用研究，先来分析该工程的地质特征。矿石主要包括块状、染状、斑块状、角砾状磁铁矿，对于块状磁铁矿而说，该岩性较为坚硬，稳定性较好，而浸染状和斑块状磁铁矿，表面致密、坚硬，稳定性不如块状磁铁矿好，角砾岩稳定性较差。对于近矿围岩来说，矿质主要为花岗岩、斑状花岗岩、矽卡岩、闪长岩等，这些岩层主要收到破坏、腐蚀等作用，这和远矿的围岩来比，稳定性就比较差。石英长石斑岩的强度比较高，稳定性中等，但是处于近矿处，则稳定性较差；花岗岩，成分主要包括钙、铁质等，稳定性中等；矽卡岩，如果它在外表，该岩层容易因发生水解而崩塌，这种岩体稳定性极差；

闪长岩比较破碎，因为长期受到腐蚀的影响，稳定性很差。在开采矿山时，一般挖掘较深，对于深处的岩层来说，该矿体的水份很少。在该矿区，矿体和围岩的构造应力场与区域构造应力场基本一致，并且与矿体走向保持一致。开采深度300米至600米范围内，水平最大主应力与自重应力的比值在1.5至2.0之间，平均2.14。

2.2深度剖析锚固剂锚杆工程力学特性

现在先来分析拉拔力/变形与支护时间关系，这个测试试验主要是在该铁矿东南区地下350米的巷道中进行的，主要是对不同支护年龄的锚固剂锚杆进行了大量的测试，经过统计汇总，发现该数据呈现正态分布，以其均值作为该龄期的拉拔力/变形。从这个实测曲线可以发现，在施工前期时，锚固剂锚杆的拉拔力较低，经过五天之后，拉拔力第一个峰值，经过3天的稳定期，拉拔力强度大多数是峰值的一半，九天以后，拉拔力达到了第二个峰值，但是增长的幅度比较小，经过十天以后，则达到了平均最大拉拔力65 KN。而锚固剂锚杆的变形会随着施工年龄的不断增长，抗变形能力逐渐降低，即脆性大幅度地增大。现在再将锚固剂锚杆拉拔力与时间的曲线拟合，从该曲线发现其规律属于阶梯函数。然后将锚固剂锚杆变形与时间的曲线拟合，变形曲线可见，锚固剂锚杆变形表现为分段函数的形式。锚固剂锚杆拉拔力/变形随支护龄期的增加呈现的飞跃式的变化，这种变化与锚固剂材料有着很大的关系，一般的锚固剂主要是由水泥、凝剂、膨胀剂、砂子等组成，然后将其包装起来，在施工前还需要将其浸泡在水中一段时间。里面包含的速凝剂主要能够缩短凝固的时间，但是会降低混凝土的强度，而膨胀剂会阻止混凝土固化过程中收缩，还可以增强结实性。在锚固剂使用的砂子量很少，导致其强度较小，对不同年龄的锚杆进行破坏性的拉拔试验，破坏点主要是螺纹钢凸起螺纹之间的锚固剂被剪断，发现一个规律，随着锚杆年龄的增长，锚固剂的脆性变强，开始发生的拉伸摩擦，随后发生的是剪切作用。总之，锚固剂锚杆的变形是拉拔力的递增函数，安全系数随锚杆承受的巷道压力增加，安全系数逐渐减小。

3、探究巷道收敛变形监测、锚固剂锚杆支护安全系数

现在就需要对东南区地下400米深处进行收敛变形观测，测试的矿石属于块状磁铁矿，它的稳定性中等。通过观测可以得到，巷道初期收敛变形不大，但是在此变形过程中存在一定的波动性。经过数月后，收敛变形速度变得很快，甚至出现片帮的现象，会导致巷道失稳并发生破坏。另外，对其进行曲线拟合，根据大量的试验证明，在巷道施工初期时，收敛变形在平均线进行了一定的浮动，随着时间的增长，变形明显加快。通过实测的曲线就可以确定莫啊估计锚杆的支护安全系数，根据收敛检测的数据，可以推断出不同时期的支护安全系数。但是，如果支护的施工时期不到一个月时，需要事先查询该年龄的变形值，然后将这个数值除以实测收敛变形值，则得到了高锚杆的支护安全系数。其实，根据国家矿山工程的规定，安全系数在1.5至2是最安全的，如果安全系数大于2时，则设计的参数较为合理，如果大于4.5时，那么巷道支护的经济成本过高，但是如果安全系数小于1.5，巷道欠支护，需要进行巷道补强支护设计。

4、结语

通过对实际的铁矿进行试验证明，锚固剂锚杆的拉拔力/变形与支护时间的关系表现为阶梯函数，这个关系函数受到时间的制约，随着时间的推移，变形能力呈先增后减的趋势，说明该材料的脆性很大。另外，根据巷道收敛变形特性曲线，可以科学地推测出其安全系数，这样可以判断出锚杆支护的质量，最后优化了设计。因此，不断地进行锚固剂锚杆工程力学特性及应用研究，这样可以拓宽锚固技术的应用领域，为矿山工程建设带来更大的贡献。

参考文献

[1]王晓翠，王晓利快硬水泥锚固剂的试验研究[J].混凝土，2010，251（9）：62-64.

第2篇：矿山工程力学范文

关键词：岩土工程；工程地质；关系分析

前言：

现如今，岩土工程是一门迅速发展起来的新兴边缘学科，它是基于工程地质基础之上，结合土木建筑，应用于城市建设项目实践中的学科。技术人员对岩土工程的内涵持有不同的观点，然而对岩土工程和工程地质的界限加以正确的区分，对于适应岩土工程教学、及科学生产活动有着重要的意义。

一、岩土工程和工程地质的概念区分

1.1 岩土工程

把岩土体作为建设环材料、环境和建筑物组成部分，并对其加以科学利用、整治和改造，我们称之为岩土工程科学技术。而这项科学技术在我国只有较短的历史。岩土工程的理论基础包括工程地质学、力学、地基基础工程学、岩石力学等，其作用在于解决所有与岩土体相关的技术问题，是一门结合工程和地质而发展形成的新专业学科。岩土工程贯穿工程建设全过程之中，包括场地调查、分析论证、施工治理、环境监控及信息反馈等。岩土工程在遵循有关技术规范、原则的前提下，结合实际经验，借用新时代下各种信息技术和各种勘测技术准确反馈场地的工程地质条件等信息，以及反映其对岩土体性状的影响，再结合工程设计、工程要求以及施工条件，找出岩土工程存在的问题及解决对策。岩土工程设计着眼于地基加固处理、桩基、排水、边坡等得整体设计。治理方面有地基加固处理工程治理、地下工程的加固或防渗工程基坑、边坡或岸坡的支护以及环境岩土工程问题治理。土木工程的建筑材料也是岩土工程的研究对象，而岩土工程的研究对象也是建筑环境的重要组成部分。岩土体在地质形成过程中，在经历多种复杂的地质作用之后，其工程性质复杂化、多样化。程地质的知识对于熟悉岩土体材料的结构具有重要作用，而土木工程知识对于处理好建筑物和岩土工程之间的关系也发挥着不可或缺的作用。

1.2 工程地质

国内外众多学者认为工程地质学是用以研究和处理于工程地质体中发现的各类地质问题，这些地质问题和工程建设有很大的联系，尤其是不良地质问题。工程地质学是地质学科的一个分支，我们把工程所涉及的岩土体和所在的地质环境成为工程地质体。应在同时研究自然因素作用以及人为因素作用前提下，在地质历史时期和工程建设时期，研究其对岩土体性状的影响。国内外工程地质界的相关研究中对于这一学术观点有不同程度和深度的论证和阐述，并已被工程实践证实。而“工程地质问题”是指工程地质条件与工程建筑之间存在的不符点，即相互排斥的矛盾。不相同的工程建筑物，鉴于工作方式和其对地质体所产生的负荷大不相同，会出现繁多的工程地质问题。例如，建筑场地稳定性和地基承载力及变形问题，地下工程和高层建筑深基坑开挖支护、降水、及土体回弹等，不良地质问题主要是指地震、崩塌、滑坡及泥石流等，这些都是在建筑工程中出现的主要工程地质问题。它们破坏着自然环境，而且成为地质灾害严重威胁城乡建设和人民生命财产安全。而工程地质的工作是通过工程勘察来实现的，具体就是了解工程地质的条件，解决工程地质相关问题，选择场地，预测工程在完成后会对地质环境带来的影响，最后提出防护措施和建议。

二、岩土工程与工程地质的关系

2.1 关系归纳概述：

对于岩土工程与工程地质之间关系的论述国内学者给予不少的关注和研究，其研究结构大体上可以归纳如下：

（1）岩土工程包含在在工程地质之内，是其一个单一分支；

（2）岩土工程是岩土力学在岩体工程的应用和其在土体工程上的应用的结合；

（3）岩土工程是把岩土体既作为建筑材料，用时也将其也作为地基、介质或者环境的结构工程，更为明确的表达是岩土工程是一种基础工程和地下结构工程。

2.2 关系分析

（1）不难看出，这三种归纳观点分别由工程地质专业人员、结构工程专业人员和岩土力学专业人员等研究提出，纵使上述观点有其论证依据，但非全面，会给人带来一种“专业偏见”、各居一方的感觉。到目前为止，国内外出现的众多岩土工程实例中客观反映出的事实表明以上对岩土工程的定义出现偏差、严重不符合实例反映。需要强调补充工程地质、岩土力学、结构工程之间的关系，而它们之间的关系既存在区别性又存在联系性，即共性和个性的融合，而不是所谓的从属关系；需要更为明确地指出岩土工程的学科范畴，其特点在于多种学科性是包括多种技术和方法的土木建筑工程。也就是说，岩土工程是一种综合技术方法，融合多种技术和方法于其中。它是多门学科相互渗透、互相结合的一门边缘学科，这就决定了岩土工程不可能被某单一学科主导。

（2）基于上述的《岩土工程勘察规范》中定义的基础之上，在此尝试给出岩土工程的补充解释：岩土工程学科目的在于为某项专门目的工程提供服务所做的工作，工作内容主要包括工程地质勘察、基础、基础和地下结构施工和地下结构的方案选择与设计等。而补充解释中的“专门目的的工程”则是指和国民经济建设相关的建筑工程项目。狭义地来说，也就是指单一具体项目，如工业与民用建筑工程、铁道工程、矿山工程、市政工程等。相应岩土工程学则是岩土工程的学科群，它的构成部分主要包括工结构学科、程地质学科、岩土力学学科。从上述补充后的定义可以发现，工程地质学为岩土工程学提供了在地质方面的理论基础，与岩土力学和结构学如钢筋混凝土结构及砌体结构、钢结构等二者之间既存在着区别性又相互紧密结合。之所以，岩土工程学作为工程地质学、岩土力学和结构学上述三门学科的一门边缘学科，不能将其笼统地划为工程地质学的一个分支。

（3）岩土体既同时是工程地质学和岩土工程学两个学科的研究对象，并且作为岩土力学赖以存在的物质基础，其特点有：研究对象，即岩土体的特殊性；地质环境因素、岩土工程设计的综合性和人为因素的不确定性。而工程力学的特点包括：研究对象的单一性，即各向同性、连续性、均匀性特点；计算答案的唯一性。之所以，岩土力学与其它力学在学术范畴上存在着区别性，该学科不能直接引用工程力学的公式和结论，如弹性力学、理论力学、材料力学、结构力学、流体力学等的公式和结论，而应该依照学科自身的特点，结合工程地质调查、工程模拟试验和计算，有选择地利用这些相关力学的公式和结论。之所以，严格地来说，岩土力学是工程力学与地学学科相结合的一门边缘学科，这也是该学科与工程力学学科最本质的区别所在。而现实中我们常说的“万丈高楼平地起”是对于岩土工程地基、基础、上部结构即各类建筑物或构筑物之间存在的联系的生动写照。显而易见，地基与结构物是不同的，岩土工程并不等于结构工程。

结束语：总结来说，岩土工程学科具有多学科交叉性、互相渗透性的一门边缘学科，而工程地质学科属于岩土工程的地质理论基础。正确区分岩土工程和工程地质的技术和学术界限是为了满足岩土工程教学、科研和生产的需要。技术人员首先应当做到基于实践，不断地对自身的知识、技能结构体系加以完善，不断发展岩土工程学科的建设工作，更多关注工程实践。

参考文献：

[1]陈晨.《岩土工程施工》[M].吉林大学出版社，2003.

[2]王奎华.《岩土工程勘察》[M].中国建筑工业出版社，2005.

[3]吴继敏等.《工程地质学》[M].高等教育出版社，1989.

[4]中国建筑工业出版社编著.《工程地质学》[M].中国建筑工业出版社，2007.