鹿鸣钼矿岩体宏观力学参数确定与优化

以鹿鸣钼矿西-I区边坡为研究对象,采用宾尼奥夫斯基节理岩体地质力学分类法对鹿鸣钼矿岩体质量进行评价和分类,完成了鹿鸣钼矿北区和西-I区岩体质量评价与分级。根据岩体质量评价结果,通过国际通用的Hoek-Brown经验方程将岩石力学参数转变为岩体力学参数,包括岩体的体积模量、剪切模量、内摩擦角、黏聚力、抗压强度和抗拉强度等,为边坡稳定性的计算提供了参数条件。     

边坡抗剪性能强化的开挖力学效应分析

试验研究抗剪性能强化前后岩质边坡的力学效应,岩块抗剪性能强化后力学参数的变化表明:岩块峰值前平均剪切刚度和黏聚力有较大的提高,内摩擦角的提高幅度较小。基于理想弹塑性本构模型的Mohr-Coulomb准则,运用岩体力学理论、拉格朗日元数值方法,对节理岩质边坡抗剪性能强化前后应力场(最大主应力场、水平应力场、垂直应力场)的分布特征进行了模拟。模拟结果表明:提高岩体的抗剪性能能够提高节理边坡的稳定性,使岩体的应力场变得均匀和连续,节理面的拉应力区减小,计算结果可为工程应用提供指导。     

结构面参数对顺层边坡破坏模式的影响规律

基于岩质顺层边坡的离散元仿真模型,研究了结构面各参数（黏聚力、内摩擦角、刚度、倾角、间距）对边坡稳定性的影响,明确了其对边坡安全系数及破坏模式的影响规律。采用正交试验的极差分析原理,探讨了各结构面参数对边坡稳定性影响的显著程度,明确了结构面各因素对边坡安全系数影响的显著顺序。研究表明,随着结构面强度的增大,边坡安全系数在一定范围内呈线性增长,且边坡的破坏模式从顺层滑移逐渐转变为滑移-弯曲破坏模式;随着结构面刚度和结构面间距的增加安全系数变化幅度很小,其最大变化率仅为6.6%和3.6%,边坡破坏模式主要为滑移式破坏。随着结构面倾角的增大边坡安全系数表现为减小-增大-减小的趋势,破坏模式由滑移式破坏变为滑移-溃曲破坏最后变为倾倒破坏;结构面黏聚力对边坡稳定性影响最大,结构面刚度影响最小。     

流固耦合作用下含缓倾软弱夹层边坡稳定及参数敏感性研究

含缓倾软弱夹层岩质边坡中,存在应力场、渗流场等多场相互作用。由于不同区域缓倾软弱夹层形成的地质条件和组成成分不同,导致软弱夹层力学参数各异,在渗流场和应力场耦合作用下软弱夹层力学性质相对于自然状态亦会产生变化,因此流固耦合作用下缓倾软弱夹层参数特征的研究成为边坡稳定性分析与治理工作中需要进一步研究的问题。为探求流固耦合作用下含缓倾软弱夹层典型相关参数对岩坡稳定性的影响程度,以四川省金顶黄山石灰石矿山边坡为研究对象,基于强度折减法和流固耦合理论对边坡进行稳定性分析,选取软弱夹层倾角、厚度、内摩擦角及黏聚力设计正交试验,并采用极差分析和单因素分析法对各参数在边坡稳定性分析中的敏感性进行研究。研究结果表明:在流固耦合作用下,软弱夹层厚度越大、黏聚力越高,边坡稳定性不一定越好;软弱夹层倾角越小、内摩擦角越大,边坡越趋向于稳定。     

边坡面层破坏敏感性分析

边坡开挖后面层土体发生破坏受多种因素影响,不考虑外力作用以及几何参数,就边坡本身而言主要受制于黏聚力、土体重度和内摩擦角等因素。首先在各因素可行的范围内,采用明德林解计算土体物理参数中单个因素变化的情况下该边坡的破坏范围。参照边坡稳定性敏感分析,采用单因素法对上述曲线进行分析,以水平破坏距离之比作为评价指标,得到影响边坡的因素敏感性由大到小依次为:黏聚力、土体重度、内摩擦角。     

应变软化对巷道围岩稳定性影响及敏感性分析

采用正交数值模拟试验的方法,研究了破碎岩体强度软化对巷道变形与破坏的影响。选取残余黏聚力、残余内摩擦角、残余剪胀角等因素,进行3因素4水平的正交数值模拟试验。研究结果表明:黏聚力劣化是影响巷道围岩稳定性最敏感的因素,当残余黏聚力低于某一临界值后,巷道表面位移和破坏范围均迅速增大;内摩擦角劣化对巷道稳定性有显著影响;剪胀角劣化对巷道稳定性影响较小。     

非贯通节理对隧道稳定性影响的数值计算

如何更好地模拟非贯通节理对岩体力学特性的影响一直是岩体力学与工程研究的热点内容之一。在对目前非贯通节理岩体力学的研究现状及存在问题进行分析的基础上,采用Phase26.0软件对非贯通节理岩体中隧道开挖引起的围岩变形与破坏进行模拟研究。重点模拟了节理几何特征(如节理长度、倾角、间排距)及力学参数(节理壁面抗压强度、粗糙度系数、残余内摩擦角及节理法向及切向刚度)对隧道围岩变形及破坏的影响。结果表明,与完整岩体相比,节理岩体中的隧道开挖将引起围岩变形大大增加,节理几何特征及力学参数对围岩变形及破坏均有较大影响,且当节理与隧道边界相交叉时,节理对隧道围岩变形及破坏的影响尤其强烈。     

基于正交试验的露天矿含断层边坡敏感性分析

随着露天矿的不断开采,形成的边坡高度较大,而且矿区的工程地质条件相对比较复杂,边坡在采动过程中的稳定性问题变得日益突出。尤其是大部分的露天矿都存在断层,使得边坡体的变形破坏机制及稳定性问题变得极为复杂,对矿山人员以及安全的生产产生很大的危害。因此,将正交试验和数值模拟相结合,选取断层厚度、断层倾角、断层黏聚力、断层内摩擦角及断层的露头处距边坡距离5个因素进行分析。最后对模拟的结果进行多因素方差和相关性分析,得出影响边坡稳定性的主导因素和相关性因素。结果表明,断层相关参数对含断层岩质边坡稳定的影响程度为:断层倾角影响程度最大,断层内摩擦角其次,断层黏聚力较小,断层厚度及其露头距离边坡的距离影响程度较小。     

岩体力学参数敏感性正交数值模拟试验

采用正交数值模拟试验方法研究了岩体力学参数对巷道围岩变形与破坏的影响.选择弹性模量(弹模)、泊松比、黏聚力、内摩擦角、抗拉强度、剪胀角等6个因素、5个水平的正交试验方法进行了相关的数值模拟试验.试验结果表明:黏聚力是影响巷道变形与破坏最敏感也是最重要的参数.随着黏聚力的加大,巷道围岩表面移近量及屈服范围均显著减小;内摩擦角对巷道围岩屈服范围有着明显的影响;弹模对巷道围岩表面移近量有着明显影响;泊松比、抗拉强度和剪胀角的影响相对较小.     

非贯通充填节理岩体单轴压缩力学特性模拟

以非贯通充填节理岩体为研究对象,采用数值方法研究了节理充填物弹性模量、节理充填物内摩擦角与粘聚力、节理长度、倾角、列间距、条数及加载速度等8个因素对岩体单轴压缩力学特性的影响。计算结果表明,试件单轴压缩弹性模量及峰值强度随着节理充填物弹性模量的增加有较大幅度提高;而随着节理充填物粘聚力及内摩擦角的增加,则变化很小;试件单轴抗压峰值强度随着节理长度增加,降低幅度较大,而随节理列间距的增加,强度降低幅度较小;节理倾角对试件单轴抗压力学特性也有较大影响;随着节理条数的增加,试件峰值强度先大幅降低,而后逐渐趋于定值。随着加载速度的提高,试件单轴压缩应力应变曲线有较大变化,峰值强度有明显提高。通过对上述因素的对比发现,就节理本身性质而言,节理几何参数对岩体力学特性的影响最大,节理变形参数的影响次之,而节理强度参数的影响最小。     

岩体力学参数敏感性正交数值模拟试验

采用正交数值模拟试验方法研究了岩体力学参数对巷道围岩变形与破坏的影响.选择弹性模量（弹模）、泊松比、黏聚力、内摩擦角、抗拉强度、剪胀角等6个因素、5个水平的正交试验方法进行了相关的数值模拟试验.试验结果表明：黏聚力是影响巷道变形与破坏最敏感也是最重要的参数.随着黏聚力的加大,巷道围岩表面移近量及屈服范围均显著减小;内摩擦角对巷道围岩屈服范围有着明显的影响;弹模对巷道围岩表面移近量有着明显影响;泊松比、抗拉强度和剪胀角的影响相对较小.     

节理对岩体边坡稳定性的影响分析

为分析无桩加固边坡的稳定性,以鞍千矿业许东沟采场为工程背景,采用现场调查、理论分析和数值模拟等手段,主要研究无任何加固措施下,边坡中2个重要参数指标黏聚力和内摩擦角对边坡稳定安全性的影响,并分析了岩体含有节理时边坡的稳定性,研究不同节理的长度、角度和埋深等对边坡稳定性的影响。     

围岩力学参数对巷道变形与破坏影响的正交数值模拟试验研究

选取内摩擦角、黏聚力、泊松比、抗拉强度和弹性模量5个因素,采用正交数值模拟试验方法,研究了围岩力学参数对巷道变形与破坏的影响。试验结果表明:对巷道表征变形量影响大小次序依次为黏聚力抗拉强度弹性模量内摩擦角泊松比;对围岩塑性区体积影响大小次序依次为黏聚力内摩擦角弹性模量泊松比抗拉强度。该试验结果较好地反映了理论分析结果,表明该方法不失为研究巷道变形与破坏的一种有效方法。     

考虑岩石流变及应变软化的深部巷道围岩变形理论分析

为深入探究岩石流变作用下巷道围岩变形分区机理及弹塑性理论解,基于巷道围岩在流变作用下所能承受的最大应力值应为岩石的长期强度这一重要特性,结合岩体峰后应变软化及扩容特性,推导出巷道围岩四分区应力、位移及半径解析解,并揭示黏聚力软化模量与内摩擦角及初始黏聚力之间的量化关系.通过算例验证该理论的可行性,并分析流变作用下不同围岩力学性质对巷道围岩各分区范围及变形的影响规律.研究表明:围岩流变特性对初始黏聚力的确定有重要影响,考虑流变影响时选取的初始黏聚力与不考虑流变时相比明显偏小;围岩各分区半径随初始黏聚力、内摩擦角增大而减小,因此考虑流变作用时围岩承载能力将明显降低;内摩擦角对围岩各分区范围的影响随着初始黏聚力增大而不断减弱;流变特性对巷道围岩变形的影响随着内摩擦角减小而不断增强.研究成果可为巷道围岩稳定性控制及支护参数量化设计提供理论借鉴.     

循环振动下岩质边坡渐进性破坏规律的数值模拟

为深入研究循环振动下岩质边坡渐进性破坏规律，采用3DEC离散元软件建立相应的数值模型，并基于振动台试验结果对其合理性进行了验证。从动力响应、稳定性系数及破坏模式3个方面分析了岩层面倾角、黏聚力及摩擦角等参数对循环振动下岩质边坡渐进性破坏的影响规律。研究结果表明：随着循环振动次数的增加，边坡稳定性总体上呈下降趋势，当坡体损伤达到一定程度时，其稳定性会快速下降且损伤速率不断加快，导致边坡失稳。岩层面参数对边坡渐进性破坏的影响作用由大到小依次为摩擦角、黏聚力、倾角；边坡稳定性随岩层面黏聚力和摩擦角的减小或岩层面倾角的增大而减小；各边坡模型的加速度响应特征均呈现出“高程效应”和“趋表效应”,且这种响应随岩层面黏聚力和摩擦角的减小或岩层面倾角的增大而显著增大；边坡破坏模式多表现为“拉剪破坏”,少数为“溃屈破坏”,表明破坏模式受岩层倾角影响明显。     

直墙半圆拱形巷道变形破坏影响因素分析

通过对巷道变形破坏特征进行分析,选取侧压系数λ、围岩垂直压力p、岩体的黏聚力C、岩体的内摩擦角φ、岩体的单轴抗拉强度σ_t等5个主控因素,经过正交试验设计,研究它们对直墙半圆拱形巷道的变形破坏影响程度。试验结果表明:对直墙半圆拱形巷道围岩塑性区体积的影响大小为内摩擦角侧压系数垂直应力黏聚力抗拉强度;对直墙半圆拱形巷道综合变形量影响大小为抗拉强度内摩擦角侧压系数黏聚力垂直应力。     

基于正交试验的边坡稳定性影响因素敏感度分析

结合一个简单土坡算例,验证了基于有限元强度折减理论的PLAXIS程序的可行性,并通过正交试验方法分析了边坡的不饱和重度、弹性模量、泊松比、黏聚力以及内摩擦角5种影响因素的变化对边坡稳定性结果的敏感度大小,由各极差值大小比较得出边坡的抗剪强度指标内摩擦角与黏聚力2个因素对边坡稳定性的影响最为重要。     

水岩作用下露天矿蚀变岩石力学试验研究

为了探究水位升降对边坡稳定性的影响,选取莱州仓上露天矿坑边坡蚀变岩样,对不同饱水-失水循环次数的蚀变岩进行了三轴压缩试验。通过探究各力学参数的变化规律,建立了函数关系描述蚀变岩的力学性质受水岩循环作用影响的变化形式,引入损伤率概念分析了循环次数对蚀变岩力学性质的影响。结果表明:相同饱水-失水循环次数下,蚀变岩极限抗压强度随围压增大而提高;不同循环次数下,蚀变岩黏聚力随次数增加衰减迅速,并呈持续衰减状态,内摩擦角损伤较弱;随蚀变、碎裂程度增加,水岩作用对岩石的各项力学性质损伤不断增加,黏聚力损伤率可达70%,内摩擦角损伤率可达30%;水岩作用对蚀变岩力学性质的影响主要体现在黏聚力降低方面,水位升降时蚀变岩黏聚力变化对边坡稳定性有较大影响。     

赣南某稀土矿边坡稳定性影响因素正交分析

为研究赣南某离子型稀土矿边坡稳定性影响因素,结合其他岩土边坡失稳因子以及赣南某离子型稀土矿原地浸矿开采实际,采用正交分析方法,从内摩擦角、黏聚力、浸矿液高度、容重进行对比分析,对边坡失稳因子的敏感性及交互性进行研究。结果表明:离子型稀土矿原地浸矿开采中,边坡稳定性安全系数随着内摩擦角、黏聚力增大而明显增大,随浸矿液高度增加而显著减小,随容重变化影响不大,浸矿液高度、内摩擦角、黏聚力、容重对于边坡稳定的敏感性依次减小,前三者对边坡稳定性影响最显著,而各参数交互作用对安全系数影响相当。结果为稀土矿边坡支护提供了理论指导依据。     

顺达露天矿陡倾节理边坡稳定性评价

顺达露天矿南帮为一陡倾节理岩体边坡,存在安全隐患。运用优势指标法,确定优势滑面,并计算边坡的稳定性系数。运用不稳定概率分析法,对稳定安全系数进行了可靠度评价;运用单一变量方法,对煤和砂岩的内摩擦角与黏聚力进行了敏感性分析。结果表明,该设计边坡整体稳定,但是低于设计安全系数,整体稳定概率为73%(Fs≤1.1);砂岩内摩擦角对边坡稳定性影响较大,建议实际工程中应注意截排水措施,防止雨水下渗引起岩土体抗剪强度的降低。