缺陷介质特征

2.3　缺陷介质特征

缺陷介质一般指的是碎块岩体。碎块岩体是指岩体内节理、裂隙、层理、片理等结构面比较发育及裂缝张开相对比较显著的岩体，称为节理岩体。节理岩体的变形远大于完整岩体，往往表现出永久变形非常明显的特点。节理岩体在外力作用下，其内部发生岩块位移、转动、岩块破裂，形成破坏面或破坏带，出现节理岩体变形、强度降低与破坏现象。根据对节理岩体破坏现象的全面研究，发现节理岩体破坏面(破坏带)产生的位置有三种类型：第一种破坏面是沿节理面破坏；第二种是在完整岩石内破坏；第三种沿节理面和完整岩块内破坏。显然，第一种破坏是最常见的节理岩体的破坏，第二种破坏极少见，节理岩体往往是岩块破坏的同时，伴随节理的破坏，所以第三种破坏是普遍现象。

采矿工程面对的介质是由各种岩石组成的地质体，是在各种宏观地质界面(断层、节理、破碎带、接触带、片理等)分割下形成的有一定结构的地质介质。由于岩体在其形成和存在的整个地质历史时期中，经受过多种复杂而不均衡的地质作用，使其工程性质变得复杂，其复杂性表现为：

(1)不连续性。岩体中存在着各种结构面，从岩体整体看是不连续的介质，导致岩体力学性质与连续介质有很大差别。

(2)非均匀性。岩体的物理力学性质随空间位置不同而有性质的差异，岩体的这一特性，使其试验结果具有离散性。

(3)各向异性。岩体中结构面的分布有一定的方向，导致岩体性质随岩体结构取向而有差异。

(4)岩体中存在着不同于自重应力场的天然应力场。

(5)岩体中的水、温度、应力场，对岩体性质有较大影响。

地下采矿工程中面对的工程岩体不仅具有上述特征，而且还存在断层、空洞、断裂面等缺陷。缺陷的存在能从根本上控制缺陷周围介质的力学性质和工程稳定性，表现为缺陷周围应力环境发生重大变化，缺陷体与周围介质的力学性质有本质区别。

缺陷介质引起应力变化。缺陷的存在，打破了岩体原来的连续性，改变了其力学的传递性质，往往造成局部应力集中现象。

缺陷介质改变煤岩体的均质度和强度。缺陷体本身及其周围介质的单元力学性质发生突变性(跳跃性)变化，表现为不同单元的强度、弹性模量、泊松比等参数的高度差异性，这种局部区域介质力学性质、工程稳定性的突变现象，改变了该区域煤岩的均质度、强度等，使得该区域煤岩的均质度、强度等力学参数发生变化。