礦山工程力學精選(九篇)

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第1篇：礦山工程力學范文

【關鍵詞】錨固劑；錨桿工程；力學特性

前言

近年來，錨固技術在土木、礦山工程中得到了廣泛地應用，錨固技術使用的主要是錨桿，錨桿本身具有良好的力學性能、施工起來很簡便，自從1912年美國阿伯施萊辛第一次將錨桿用于煤礦巷道的支護，該技術已擁有百年的歷史，隨著不斷地研究錨桿的工程力學特性，拓寬了錨固技術的應用領域，現在研究錨固劑錨桿工程力學特性的課題成為當今社會關注的熱點。

1、闡述錨固技術的相關內容

1.1小議錨固技術的含義

錨固技術，在專業領域成為巖體錨固技術，錨桿是該技術不可缺少的工具，主要是在土層或巖層中埋設錨桿。這樣的目的為了讓工程建筑能夠通過錨桿與底層合為一體，錨桿主要的作用是與附近的土層形成剪應力結構，從而產生拉力，這樣就使附近的地層更為牢固，提高了工程的力學穩定性。在土木、礦山工程中，采用錨固技術不但可以縮小工程的大小，減輕工程的自身重量，還可以節省經濟成本。錨固技術的核心就是錨桿的力學特性，錨桿自身力學性能較佳、施工簡便，現在很多該領域研究者一直在研究錨桿的材料，以前使用的主要是鋼制錨桿，現在慢慢發展使用玻璃鋼符合材料，因為使用不同的材料可以改變其界面力學特性，方能進一步拓展錨固技術的應用領域。

1.2淺析錨固劑錨桿的應用現狀

剛才上文已經提到錨固技術的施工方法，主要使用的工具是錨桿，同時使用的錨桿有很多的種類，不同的錨桿有獨有的力學特性，現在就將談下錨固劑錨桿。該種錨桿不僅施工簡便，而且經濟成本較低，在巷道初期支護中得到廣泛地應用。據不完全統計，在錨固技術中使用錨固劑錨桿的用量達到一半以上。尤其是近些年來，錨固劑錨桿不斷地應用在有色金屬礦工程中，說道金屬礦工程，和普通的煤礦工程不一樣，因為它們的工程地質和力學環境條件有一定的差異，在巷道圍巖地壓和變形表現出不同的力學性狀，在地層與結構物之間采用錨桿支護，它屬于主動支護技術，錨桿與巖層產生的剪應力可以承受巷道圍巖地壓與變形。在金屬礦山工程中采用的是砂漿錨桿，這種類型的錨固劑錨桿有拉拔力較大、抗變形能力較強的特點，但是也有一些不可避免的缺點，施工起來較為繁瑣，起到支護效果的時間有點慢，大傾角錨桿的注滿度往往達不到設計要求等。為了進一步解決以上出現的問題，在保證安全、經濟的基礎上，來優化錨桿支護的參數，所以現在將研究錨固劑錨桿工程力學特性，來拓展其使用領域。

2、探析錨固劑錨桿工程力學特性

2.1分析工程地質的特征

現在將對某地區鐵礦進行應用研究，先來分析該工程的地質特征。礦石主要包括塊狀、染狀、斑塊狀、角礫狀磁鐵礦，對于塊狀磁鐵礦而說，該巖性較為堅硬，穩定性較好，而浸染狀和斑塊狀磁鐵礦，表面致密、堅硬，穩定性不如塊狀磁鐵礦好，角礫巖穩定性較差。對于近礦圍巖來說，礦質主要為花崗巖、斑狀花崗巖、矽卡巖、閃長巖等，這些巖層主要收到破壞、腐蝕等作用，這和遠礦的圍巖來比，穩定性就比較差。石英長石斑巖的強度比較高，穩定性中等，但是處于近礦處，則穩定性較差；花崗巖，成分主要包括鈣、鐵質等，穩定性中等；矽卡巖，如果它在外表，該巖層容易因發生水解而崩塌，這種巖體穩定性極差；

閃長巖比較破碎，因為長期受到腐蝕的影響，穩定性很差。在開采礦山時，一般挖掘較深，對于深處的巖層來說，該礦體的水份很少。在該礦區，礦體和圍巖的構造應力場與區域構造應力場基本一致，并且與礦體走向保持一致。開采深度300米至600米范圍內，水平最大主應力與自重應力的比值在1.5至2.0之間，平均2.14。

2.2深度剖析錨固劑錨桿工程力學特性

現在先來分析拉拔力/變形與支護時間關系，這個測試試驗主要是在該鐵礦東南區地下350米的巷道中進行的，主要是對不同支護年齡的錨固劑錨桿進行了大量的測試，經過統計匯總，發現該數據呈現正態分布，以其均值作為該齡期的拉拔力/變形。從這個實測曲線可以發現，在施工前期時，錨固劑錨桿的拉拔力較低，經過五天之后，拉拔力第一個峰值，經過3天的穩定期，拉拔力強度大多數是峰值的一半，九天以后，拉拔力達到了第二個峰值，但是增長的幅度比較小，經過十天以后，則達到了平均最大拉拔力65 KN。而錨固劑錨桿的變形會隨著施工年齡的不斷增長，抗變形能力逐漸降低，即脆性大幅度地增大。現在再將錨固劑錨桿拉拔力與時間的曲線擬合，從該曲線發現其規律屬于階梯函數。然后將錨固劑錨桿變形與時間的曲線擬合，變形曲線可見，錨固劑錨桿變形表現為分段函數的形式。錨固劑錨桿拉拔力/變形隨支護齡期的增加呈現的飛躍式的變化，這種變化與錨固劑材料有著很大的關系，一般的錨固劑主要是由水泥、凝劑、膨脹劑、砂子等組成，然后將其包裝起來，在施工前還需要將其浸泡在水中一段時間。里面包含的速凝劑主要能夠縮短凝固的時間，但是會降低混凝土的強度，而膨脹劑會阻止混凝土固化過程中收縮，還可以增強結實性。在錨固劑使用的砂子量很少，導致其強度較小，對不同年齡的錨桿進行破壞性的拉拔試驗，破壞點主要是螺紋鋼凸起螺紋之間的錨固劑被剪斷，發現一個規律，隨著錨桿年齡的增長，錨固劑的脆性變強，開始發生的拉伸摩擦，隨后發生的是剪切作用。總之，錨固劑錨桿的變形是拉拔力的遞增函數，安全系數隨錨桿承受的巷道壓力增加，安全系數逐漸減小。

3、探究巷道收斂變形監測、錨固劑錨桿支護安全系數

現在就需要對東南區地下400米深處進行收斂變形觀測，測試的礦石屬于塊狀磁鐵礦，它的穩定性中等。通過觀測可以得到，巷道初期收斂變形不大，但是在此變形過程中存在一定的波動性。經過數月后，收斂變形速度變得很快，甚至出現片幫的現象，會導致巷道失穩并發生破壞。另外，對其進行曲線擬合，根據大量的試驗證明，在巷道施工初期時，收斂變形在平均線進行了一定的浮動，隨著時間的增長，變形明顯加快。通過實測的曲線就可以確定莫啊估計錨桿的支護安全系數，根據收斂檢測的數據，可以推斷出不同時期的支護安全系數。但是，如果支護的施工時期不到一個月時，需要事先查詢該年齡的變形值，然后將這個數值除以實測收斂變形值，則得到了高錨桿的支護安全系數。其實，根據國家礦山工程的規定，安全系數在1.5至2是最安全的，如果安全系數大于2時，則設計的參數較為合理，如果大于4.5時，那么巷道支護的經濟成本過高，但是如果安全系數小于1.5，巷道欠支護，需要進行巷道補強支護設計。

4、結語

通過對實際的鐵礦進行試驗證明，錨固劑錨桿的拉拔力/變形與支護時間的關系表現為階梯函數，這個關系函數受到時間的制約，隨著時間的推移，變形能力呈先增后減的趨勢，說明該材料的脆性很大。另外，根據巷道收斂變形特性曲線，可以科學地推測出其安全系數，這樣可以判斷出錨桿支護的質量，最后優化了設計。因此，不斷地進行錨固劑錨桿工程力學特性及應用研究，這樣可以拓寬錨固技術的應用領域，為礦山工程建設帶來更大的貢獻。

參考文獻

[1]王曉翠，王曉利快硬水泥錨固劑的試驗研究[J].混凝土，2010，251（9）：62-64.

第2篇：礦山工程力學范文

關鍵詞：巖土工程；工程地質；關系分析

前言：

現如今，巖土工程是一門迅速發展起來的新興邊緣學科，它是基于工程地質基礎之上，結合土木建筑，應用于城市建設項目實踐中的學科。技術人員對巖土工程的內涵持有不同的觀點，然而對巖土工程和工程地質的界限加以正確的區分，對于適應巖土工程教學、及科學生產活動有著重要的意義。

一、巖土工程和工程地質的概念區分

1.1 巖土工程

把巖土體作為建設環材料、環境和建筑物組成部分，并對其加以科學利用、整治和改造，我們稱之為巖土工程科學技術。而這項科學技術在我國只有較短的歷史。巖土工程的理論基礎包括工程地質學、力學、地基基礎工程學、巖石力學等，其作用在于解決所有與巖土體相關的技術問題，是一門結合工程和地質而發展形成的新專業學科。巖土工程貫穿工程建設全過程之中，包括場地調查、分析論證、施工治理、環境監控及信息反饋等。巖土工程在遵循有關技術規范、原則的前提下，結合實際經驗，借用新時代下各種信息技術和各種勘測技術準確反饋場地的工程地質條件等信息，以及反映其對巖土體性狀的影響，再結合工程設計、工程要求以及施工條件，找出巖土工程存在的問題及解決對策。巖土工程設計著眼于地基加固處理、樁基、排水、邊坡等得整體設計。治理方面有地基加固處理工程治理、地下工程的加固或防滲工程基坑、邊坡或岸坡的支護以及環境巖土工程問題治理。土木工程的建筑材料也是巖土工程的研究對象，而巖土工程的研究對象也是建筑環境的重要組成部分。巖土體在地質形成過程中，在經歷多種復雜的地質作用之后，其工程性質復雜化、多樣化。程地質的知識對于熟悉巖土體材料的結構具有重要作用，而土木工程知識對于處理好建筑物和巖土工程之間的關系也發揮著不可或缺的作用。

1.2 工程地質

國內外眾多學者認為工程地質學是用以研究和處理于工程地質體中發現的各類地質問題，這些地質問題和工程建設有很大的聯系，尤其是不良地質問題。工程地質學是地質學科的一個分支，我們把工程所涉及的巖土體和所在的地質環境成為工程地質體。應在同時研究自然因素作用以及人為因素作用前提下，在地質歷史時期和工程建設時期，研究其對巖土體性狀的影響。國內外工程地質界的相關研究中對于這一學術觀點有不同程度和深度的論證和闡述，并已被工程實踐證實。而“工程地質問題”是指工程地質條件與工程建筑之間存在的不符點，即相互排斥的矛盾。不相同的工程建筑物，鑒于工作方式和其對地質體所產生的負荷大不相同，會出現繁多的工程地質問題。例如，建筑場地穩定性和地基承載力及變形問題，地下工程和高層建筑深基坑開挖支護、降水、及土體回彈等，不良地質問題主要是指地震、崩塌、滑坡及泥石流等，這些都是在建筑工程中出現的主要工程地質問題。它們破壞著自然環境，而且成為地質災害嚴重威脅城鄉建設和人民生命財產安全。而工程地質的工作是通過工程勘察來實現的，具體就是了解工程地質的條件，解決工程地質相關問題，選擇場地，預測工程在完成后會對地質環境帶來的影響，最后提出防護措施和建議。

二、巖土工程與工程地質的關系

2.1 關系歸納概述：

對于巖土工程與工程地質之間關系的論述國內學者給予不少的關注和研究，其研究結構大體上可以歸納如下：

（1）巖土工程包含在在工程地質之內，是其一個單一分支；

（2）巖土工程是巖土力學在巖體工程的應用和其在土體工程上的應用的結合；

（3）巖土工程是把巖土體既作為建筑材料，用時也將其也作為地基、介質或者環境的結構工程，更為明確的表達是巖土工程是一種基礎工程和地下結構工程。

2.2 關系分析

（1）不難看出，這三種歸納觀點分別由工程地質專業人員、結構工程專業人員和巖土力學專業人員等研究提出，縱使上述觀點有其論證依據，但非全面，會給人帶來一種“專業偏見”、各居一方的感覺。到目前為止，國內外出現的眾多巖土工程實例中客觀反映出的事實表明以上對巖土工程的定義出現偏差、嚴重不符合實例反映。需要強調補充工程地質、巖土力學、結構工程之間的關系，而它們之間的關系既存在區別性又存在聯系性，即共性和個性的融合，而不是所謂的從屬關系；需要更為明確地指出巖土工程的學科范疇，其特點在于多種學科性是包括多種技術和方法的土木建筑工程。也就是說，巖土工程是一種綜合技術方法，融合多種技術和方法于其中。它是多門學科相互滲透、互相結合的一門邊緣學科，這就決定了巖土工程不可能被某單一學科主導。

（2）基于上述的《巖土工程勘察規范》中定義的基礎之上，在此嘗試給出巖土工程的補充解釋：巖土工程學科目的在于為某項專門目的工程提供服務所做的工作，工作內容主要包括工程地質勘察、基礎、基礎和地下結構施工和地下結構的方案選擇與設計等。而補充解釋中的“專門目的的工程”則是指和國民經濟建設相關的建筑工程項目。狹義地來說，也就是指單一具體項目，如工業與民用建筑工程、鐵道工程、礦山工程、市政工程等。相應巖土工程學則是巖土工程的學科群，它的構成部分主要包括工結構學科、程地質學科、巖土力學學科。從上述補充后的定義可以發現，工程地質學為巖土工程學提供了在地質方面的理論基礎，與巖土力學和結構學如鋼筋混凝土結構及砌體結構、鋼結構等二者之間既存在著區別性又相互緊密結合。之所以，巖土工程學作為工程地質學、巖土力學和結構學上述三門學科的一門邊緣學科，不能將其籠統地劃為工程地質學的一個分支。

（3）巖土體既同時是工程地質學和巖土工程學兩個學科的研究對象，并且作為巖土力學賴以存在的物質基礎，其特點有：研究對象，即巖土體的特殊性；地質環境因素、巖土工程設計的綜合性和人為因素的不確定性。而工程力學的特點包括：研究對象的單一性，即各向同性、連續性、均勻性特點；計算答案的唯一性。之所以，巖土力學與其它力學在學術范疇上存在著區別性，該學科不能直接引用工程力學的公式和結論，如彈性力學、理論力學、材料力學、結構力學、流體力學等的公式和結論，而應該依照學科自身的特點，結合工程地質調查、工程模擬試驗和計算，有選擇地利用這些相關力學的公式和結論。之所以，嚴格地來說，巖土力學是工程力學與地學學科相結合的一門邊緣學科，這也是該學科與工程力學學科最本質的區別所在。而現實中我們常說的“萬丈高樓平地起”是對于巖土工程地基、基礎、上部結構即各類建筑物或構筑物之間存在的聯系的生動寫照。顯而易見，地基與結構物是不同的，巖土工程并不等于結構工程。

結束語：總結來說，巖土工程學科具有多學科交叉性、互相滲透性的一門邊緣學科，而工程地質學科屬于巖土工程的地質理論基礎。正確區分巖土工程和工程地質的技術和學術界限是為了滿足巖土工程教學、科研和生產的需要。技術人員首先應當做到基于實踐，不斷地對自身的知識、技能結構體系加以完善，不斷發展巖土工程學科的建設工作，更多關注工程實踐。

參考文獻：

[1]陳晨.《巖土工程施工》[M].吉林大學出版社，2003.

[2]王奎華.《巖土工程勘察》[M].中國建筑工業出版社，2005.

[3]吳繼敏等.《工程地質學》[M].高等教育出版社，1989.

[4]中國建筑工業出版社編著.《工程地質學》[M].中國建筑工業出版社，2007.