基于块体理论岩体稳定性分析及三维数值模拟研究

本文介绍了基于不连续变形方法的块体理论.以某金矿运输巷道为工程背景,详细论述了围岩中关键块体的判别及块体最大可动区域的确定,并通过BST和UNWEDGE程序进行关键块体计算.通过块体理论方法在围岩稳定性分析中的应用,分析了围岩稳定性的影响因素和关键块体的安全系数,对围岩塌陷区的加固机理进行了研究,并对围岩稳定性进行了数值模拟研究(3DEC),验证围岩塌陷区进行加固支护方法具有一定效果.     

块体理论分析峒室的稳定性

人们在实践中对岩体的稳定性形成了各具特色的分析方法,其中块体理论就是近年来发展和完善的一种适合于块裂岩体稳定性分析的行之有效的工程分析方法。本文利用块体理论分析某矿卷扬机峒室的稳定性。指出存在两个失稳关键块体中,可采用锚杆加固的措施。此外,提出了用于块体理论分析的计算机程序。     

基于Unwedge裂隙岩体围岩块体稳定性及巷道轴向分析

地下工程中,由裂隙切割形成的块体是影响岩体稳定性的主要因素。根据关键块体理论,结合围岩裂隙三维扫描及地应力测量结果,基于Unwedge程序对巷道块体稳定性及巷道轴线方向进行分析。计算结果表明,三山岛金矿某巷道走向北东55°,倾角0°,3组优势结构面与巷道临空面形成的块体最小安全系数为1.015,巷道块体掉落风险较大。施工过程中应避免该水平巷道轴向方位在北东57°~70°区间内。对于已经揭露的巷道围岩需进行有效支护,支护后的块体安全系数达到1.5以上,可以确保巷道稳定及工作环境安全。     

下向进路侧帮可动块体的稳定性力学分析

为了研究下向进路侧帮矿体在上覆充填体作用下的变形特征,在综合分析侧帮矿体与充填体交接处可动块体形成条件的基础上,应用弹性理论分析了充填体对进路侧帮可动块体的力学效应。结果表明,充填体对侧帮可动块体的稳定性影响与进路高宽比、侧帮矿体的力学性质及可动块体的滑移面倾角有关,阐明了充填体作用下下向进路侧帮可动块体的变形破坏机理,推导了可动块体顶面受充填体作用力大小的计算方法,以及可动块体在充填体作用下的稳定性系数计算方法。武山铜矿开采的工程实例应用证明了该方法的应用效果。     

关键块体稳定影响因素主成分分析

块体理论是由我国学者石根华首先在国内提出的,主要用于分析研究块体在三维空间的几何形状以及运动可能性问题。其核心可归结为排除无限块体和不可动块体找出临空面上的关键块体,对其进行分析研究并对可能失稳的块体提出合理的加固措施。用该理论来分析岩质边坡稳定性时,影响关键块体稳定性因素较多。结合均匀试验设计方法,考虑岩质边坡开挖以后的卸荷的影响,选用构成块体的2组结构面的黏聚力、摩擦角、以及地震动峰值加速度5个因素的影响来进行分析研究,评价各因素对岩质边坡关键块体稳定性的影响程度。为实际工程建设提供一定的建议。     

支护设计及开采诱导应力对关键块体稳定性影响的概率统计关键块分析——实例研究(二)

4 关键块分析法在南克罗夫蒂矿的应用 4.1 关键块划分在本实例研究中采用了简单而有决定性的关键块分析法。然而,这种分析方法的局限性很快就暴露出来。很明显,如果节理组的产状发生变化,就会产生不同的块体元(几何结构)。对一些市场上可买到的关键块分析专用程序进行了修改。修改后的程序考虑了节理参数的变化,并用于上述分析。最终结果列于表3。 4.2 简单关键块体的稳定性分析简单关键块几何形体的稳定性分析是用多用户离散元(MUDEC)软件所提供的简单离散元程序完成的。这是用Fortran77语言编     

块体理论与数值模拟结合应用于块裂岩质边坡稳定性分析

由于结构面的存在,块裂岩质边坡的完整性遭到破坏,并且岩体的力学性质和应力分布也直接受到影响,因此块裂岩质边坡稳定性分析十分复杂。块体理论是近年来发展和完善的一种适合于岩体稳定性分析的较行之有效的分析方法。但块体理论不能充分反映岩体结构面间的相互作用,而数值分析模拟具有可充分考虑岩体结构面间的相互作用的特点。应用块体理论,判识可移动块体类型及失稳模式,在确定可移动块体的基础上,结合数值分析模拟,对边坡稳定性进行分析,并且揭示块裂岩质边坡的失稳机理,为块裂岩质边坡稳定性分析提供一条新途径。     

某电站岩体结构对引水隧洞围岩稳定性的影响

根据小沟头水电站引水线路沿线岩体结构发育特征，利用Hoek等人编制的地下硐室块体稳定性分析UNWEDGE程序对引水隧洞围岩稳定性进行分析，对实际工作进行预测。     

深圳抽水蓄能电站地下厂房围岩块体稳定高精度仿真模拟

深圳抽水蓄能电站地下厂房布置在坚硬花岗岩中,埋深250~350 m,属于典型硬岩条件下浅埋大跨度洞室,相对发育的确定性节理切割块体稳定性是工程设计关心的主要问题。针对这一问题,介绍厂房区基本地质条件及对该问题的分析判断和论证过程,及利用现场实际编录的节理资料,采用三维离散元程序3DEC确定性地模拟这些节理切割形成的块体,从而真实地分析和预测未来开挖过程中潜在不稳定块体及控制性节理分布,为论证和优化支护设计方案提供明确和直接的依据。     

三峡洞室围岩定位块体稳定性分析

三峡工程地下厂房下游边墙大规模不利定位块体的稳定性是工程设计所关注的主要问题之一,采用块体理论及其分析软件,计算分析了主厂房下游边墙6个块体的几何特征值,对块体在不同设计荷载工况下的稳定性进行了研究,并对块体锚索加固处理后的稳定性进行分析评价。     

燕天飞渡人行桥高边坡危岩稳定性分析及处理方案

通过对燕天飞渡高边坡进行实地工程地质调查,结合现代岩体力学理论,对该工程作了稳定性分析,最后对燕子垭高边坡危岩块体的整治提出了处理方案,理论证明该方案科学的处理了后危岩块体稳定性问题,应用该方案加固边坡后,边坡至今稳定。     

赤平投影法在北京门头沟某公路边坡稳定性分析中的应用

岩质边坡的稳定性主要受节理、裂隙等结构面控制,其破坏主要是由结构面切割形成的楔形块体失稳造成的。赤平投影法是岩质边坡稳定性分析的一个重要方法,它通过分析边坡上的结构面与边坡临空面之间的组合关系,判断楔形块体可能变形和位移的方向,对块体的稳定性做出初步评价。以北京门头沟某公路边坡为例,浅析赤平投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用。     

基于块体化程度和云模型的露天矿边坡稳定性分级评价方法

针对当前边坡稳定性分级方法不能全面刻画岩体的完整性且无法同时考虑影响因子随机性和模糊性的问题, 引入了块体化程度概念, 并基于云模型理论, 提出了一种适用于露天矿岩质边坡的稳定性分级评价方法。该方法用块体化程度从三维空间角度描述岩体的完整性; 将云模型应用到稳定性分级评价的各个环节, 并借助层次分析法和有限差分数值模拟手段, 可以充分考虑影响因子的随机性和模糊性, 减小分级评价过程中人为因素的影响。结合工程实例, 验证了该方法的可行性和有效性。     

某铜矿地下开采侧帮可动块体稳定性分析

采用理论的方法分析了江西某铜矿地下开采进路侧帮的稳定性。首先提出了考虑地应力作用的可动块体的稳定性分析模型,然后根据力的平衡原理,建立了主应力及岩体结构面倾向、倾角的关系公式,并得到了可动块体抗滑力表达式。在此基础上,建立了块体沿双面滑动时的稳定性系数的表达式,计算结果显示：块体的稳定性系数值随着最大水平应力方向与回采进路方向夹角的增大而逐步减小,当最大水平应力方向与进路方向相同时,则块体的稳定性系数值增大。最大水平应力对块体稳定性的影响,主要与其应力值的大小和块体结构面产状有关。     

三峡洞室围岩定位块体稳定性分析

三峡工程地下厂房下游边墙大规模不利定位块体的稳定性是工程设计所关注的主要问题之一，采用块体理论及其分析软件，计算分析了主厂房下游边墙6个块体的几何特征值，对块体在不同设计荷栽工况下的稳定性进行了研究，并对块体锚索加固处理后的稳定性进行分析评价。     

水平地应力对下向进路可动块体稳定性影响的分析

地应力对深部地下洞室围岩的稳定性有很大程度的影响,其中水平地应力分量起关键作用。针对下向进路侧帮可动块体的形成条件及受力状态,利用矢量分析及力学计算,提出了考虑水平地应力的可动块体稳定性系数的计算方法。在此基础上,分析了最大水平主应力方向与进路方向呈不同交角时,主应力对可动块体稳定性的影响。分析表明,在一定的块体形成条件下,水平主应力对可动块体稳定性的影响与水平主应力的作用方向密切相关。随着最大水平主应力方向与进路方向交角的增大,主应力对可动块体稳定性的影响程度逐渐减小,交角在0~30°之间变化时,块体稳定性系数减少较快,随交角的增大,块体稳定性系数变化趋于平缓。将本计算方法应用于工程实践中,取得了良好效果。     

地下采场顶板节理岩体的可靠性分析及应用

通常岩体中分布有较多的节理,而其稳定性受到节理产状的影响,结合工程实际,基于关键块体理论建立了地下采场顶板稳定性可靠度分析模型,并且考虑多节理共同作用和岩石力学参数取值的不确定性对岩体稳定性评价造成的影响,运用一维优化算法与区间理论求解采场顶板节理岩体的可靠性指标,该指标的数值可作为地下采场顶板的节理岩体稳定性的综合评价依据。将该方法运用于某地下采场顶板的稳定性综合分析中,其结果显示:该方法在分析地下节理岩体结构稳定性中具有一定的优势,可避免某个岩石力学参数在取值不准确时对计算结果产生较大影响。     

危岩块体稳定性的可靠性分析

在危岩本的稳定性可靠度分析中，采用了蒙循瞳罗边界可靠度分析方法，将此方法应用于某水利工程枢纽Ｖ号危岩块体的稳定性评价，其结果与实际监测结果吻合。     

西藏甲玛铜多金属矿不稳定块体识别及分析

以西藏甲玛铜多金属矿的岩体为研究对象,通过对其岩体物理力学性质、构造、可能存在的破坏机理进行研究,利用稳定性分析软件Unwedge建立三维地质模型,分析结构面组合形式,确定由这些结构面切割而成的块体的空间位置,并计算出其安全系数。结果表明,除了集中在巷道的上部和边邦的块体可能会对围岩的整体稳定性产生影响外,其他岩石均具有很好的稳定性。     

基于Unwedge程序的巷道危险块体安全系数影响因素研究

以某煤矿沿脉巷道为研究对象,结合岩体裂隙三维扫描数据,基于unwedge程序对不同巷道宽度和轴线方向进行块体稳定性研究。模拟计算结果表明,危险块体的支护深度随着巷道宽度增加逐渐加深,由开挖临空面与三组结构面构成的块体体积和重量也呈增大趋势。块体的安全系数随巷道宽度增加而降低,且近似呈线性降低。巷道布置需要充分考虑矿体走向及已揭露巷道围岩结构面产状信息,实现矿产资源的高效、安全、经济开采。