水在不同工况下对边坡工程稳定性影响的分析

水是生命之源,是人类赖以生存的物质组成,而在工程建设中,水对工程建设起到破坏作用,是有害的;比如水对建筑基底的浮托作用引起底板受力过大而造成工程事故,水对坝基的渗透破坏,边坡体裂隙渗水增加滑动力减小抗滑力而失稳,基坑开挖由于地下水的渗流而引起的垮塌事故等等。故在工程建设中水对工程质量安全的影响值得我们高度重视。由于水对工程的破坏机理、水对工程作用应力分布以及受力分析在不同工况下遵循的原则不一致,本次结合理论和多年工程实践,总结了如下几种工况下水在边坡工程中的应力分布和坡体稳定性分析。     

考虑大变形效应的薄壁钢结构烟道力学性能分析

针对浙江华能玉环电厂脱硝工程,应用有限元分析方法对烟道结构进行小变形弹性和大变形弹性模拟,对钢结构烟道在实际荷载作用下的力学性能进行了分析,探讨了烟道长度变化对烟道结构应力和变形的影响.考虑大变形影响时,烟道的应力分布均匀,其应力值较不考虑大变形的应力值小5%~50%,烟道长度的变化对应力值的影响不超过20%.结合现场监测验证了数值模拟的可靠性.      

原岩应力的理论分析及数值模拟

原岩应力对地下工程稳定性具有重要影响,是地下工程破坏和变形的根本作用力。数值模拟在岩土工程中已经广泛应用,而原岩应力会直接影响到模拟结果的准确性和合理性。由于原岩应力成因复杂,分布规律性差,所以成为研究地下工程稳定性首先要解决的一个问题。介绍了原岩应力的成因,从理论推导和数值模拟两方面对自重应力进行了分析研究,并且两者得到了一致的结果。     

节理粗糙度对应力波传播及试样破坏影响的颗粒流模拟

为了研究节理粗糙度对应力波传播规律的影响以及粗糙节理试样受应力波作用发生破坏的微观机理,利用基于离散元方法的数值分析软件PFC^2D构建了SHPB系统的颗粒流数值模型。在已有SHPB物理试验的基础上对试验中采用的节理试样进行微观参数标定,研究了较低冲击荷载下节理粗糙度对应力波传播的影响规律以及较高冲击荷载下不同形貌节理试样的微观裂纹扩展和破坏机理。研究表明：节理面的存在会降低应力波的透射系数,且节理面粗糙度越大,透射系数越小;冲击载荷下裂纹在节理面处萌生并迅速扩展到试样完整部分尤其是试样端面,大部分裂纹形成于峰后阶段,且张拉裂纹占主导地位;节理面越粗糙,动态强度越低,试样越容易破坏,产生的裂纹数也越多。     

古砖塔子结构压剪复合受力性能分析

为研究古塔子结构的受力性能,设计制作了3件不同楼层的子结构缩尺模型试件,进行低周反复加载试验,观察试件的开裂、变形及破坏现象;建立数值模型进行计算,得到了试验荷载作用下各试件的等效塑性应变、荷载?位移曲线,将计算结果与试验结果进行对比,分析竖向压应力对古塔砌体抗震性能的影响。结果表明,特征荷载的计算值相对试验值的误差均小于21%,等效塑性应变的分布与试件开裂破坏区域一致;当竖向压力保持恒定时,随着水平荷载的增大,塔体沿砌筑缝逐渐开裂破坏,裂缝宽度亦随之增大,在塔体洞口周围的破坏更为明显,且试件残余变形增大;随着压剪比的增大,古塔砌体开裂破坏的范围减小,抗剪承载力、刚度以及耗能能力均有所提高,但延性和变形能力略有降低。研究结果为砖石古塔建筑结构损伤及抗震能力评定提供参考。      

大新锰矿露天转地下开采边坡稳定性分析

在露天转地下开采过程中,为了研究大新锰矿边坡岩体稳定性及其对地下开采的影响,分析了该矿的边坡稳定性因素,探讨围岩移动变形、应力分布特征和破坏机理。以大新锰矿典型的中部矿体的回采为工程背景,采用FLAC3D程序创建数值模型,对处在回采的矿房上覆边坡岩体进行失稳分析,给出了再开采过程中容易产生失稳破坏的部位及失稳破坏机理,对今后矿山地下开采提供合理的采矿参数和支护方法。     

冲击荷载对具有轴向静应力红砂岩应力波传播速度的影响特性

岩体工程爆破开挖时,距爆源不同距离处的围岩体承受不同大小的冲击荷载和地应力。为研究冲击荷载和地应力对岩石应力波传播速度的影响,利用改进SHPB试验装置对红砂岩进行应力波传播试验,设置7个等级的轴向静应力和冲击速度,分别模拟工程中的地应力和冲击荷载大小。基于试验得到入射波和透射波起跳点的时间差,计算岩石的应力波传播速度,得到静应力和冲击速度对应力波传播速度的影响规律。构建岩石应力波传播速度与冲击速度的关系经验模型,探索拟合参数随轴向静应力的变化规律。通过测量冲击试验后岩石的声波波速,得到受载后岩石声波波速随冲击速度的变化规律,探究动载荷对岩石应力波传播速度的影响机理。研究结果表明,具有轴向静应力岩石的应力波传播速度随冲击速度的增加先增大后减小,二者呈高斯函数的变化关系。轴向静应力显著影响应力波传播速度与冲击速度的变化关系,各个拟合参数随着轴向静应力的增大呈现不同的变化趋势。在不同的轴向静应力工况下,受载后岩石的声波波速随着冲击速度的增大呈现“平缓减小—急剧减小”的变化趋势。研究结果有助于分析深部工程岩体爆破开挖应力波的传播规律以及邻近结构的稳定性分析。      

肋式脱硝塔温度荷载作用下热-结构分析

以某火力发电厂烟气脱硝反应塔为工程背景,以有限元分析软件ANSYS为手段,建立了整体空间有限元分析模型。首先对反应器进行了热分析,然后将热分析的结果以节点温度荷载的方式施加到有限元模型上,对反应器进行分析。结果表明:在温度荷载作用下,壳体及各构件的热膨胀均匀;反应器壳体整体温度应力水平较低,但构件连接处温度应力较大;不同的支座形式对反应器的支座应力影响较大,相同条件下滑动支座时要比固定支座时支座应力小很多。     

岩体边坡开挖卸荷稳定性分析

笔者应用弹塑性力学及断裂力学的相关理论，分析讨论了裂纹的分形特性及裂隙面的压剪起裂破坏机理；分析了静载、动载和不同类型裂隙的相互作用对边坡稳定性的影响规律。结合工程实际问题，研究了边坡开挖前后其应力应变的分布规律，提出了由于开挖卸荷而引起裂纹扩展的作用机理。     

外荷载下青砂岩声发射特征及损伤演化规律

为分析青砂岩（QSY）在外荷载下的声发射特征及损伤演化规律，在声发射基础上，根据岩石损伤演化的自组织性、丛集行为及幂律分布特性，结合砂岩结构特征、分形理论和Weibull分布函数，建立了青砂岩损伤二维元胞模型。结果表明：青砂岩试样在荷载后期的塑性变形阶段轴向应力曲线发生线性突变是试样发生破坏的最终结果，破坏值为48.5 MPa，该阶段因微裂隙贯通形成大裂隙，存在事件率缺失现象，该现象为试样破坏前兆特征，破坏方式主要为单斜面和双斜面剪切破坏，形成剪切裂纹；试样受载损伤的3个阶段与AE信号表现特征存在类同，在损伤萌生阶段试样因受矿山生产影响内部存在微缺陷，在此阶段形成损伤演化现象，但间隔损伤值为0.41，未达到所建立元胞模型的不稳定损伤值（0.43），未发生破坏；随着损伤值增大至0.599时（大于0.43），试样发生失稳破坏，损伤值快速增长至1。根据岩石损伤演化相关规律和理论建立的二维元胞模型，能够反映青砂岩在外荷载下受力破坏过程和损伤演化规律，为相关研究提供参考和借鉴。     

戈塘金矿房柱法开采围岩稳定性分析

戈塘金矿矿体厚度变化较大,地质条件复杂。为科学设计井下采场参数,分析采空区顶板的破坏机理及矿柱的承载机理,指导矿山安全生产,以戈塘金矿为研究对象,设计了采场参数,分析了采场围岩稳定性。通过理论计算,采用房柱法开采时,推荐矿柱尺寸为3 m×3 m,矿房跨度不超过10 m;利用有限元软件Phase2对留设不同宽高比的矿柱时采场围岩的稳定性进行了数值模拟分析。结果显示:矿柱内部出现应力集中,采空区顶底板、岩帮为应力降低区域;随着矿柱宽高比的增大,采空区边界附近的应力水平和位移降低,矿柱内应力集中得到缓解,变形量降低。综合分析认为,矿柱宽高比对采场围岩稳定性有一定影响,保持矿柱宽高比约为0.500,可以较好地维持采场稳定。     

开采对矿柱及围岩扰动破坏规律的数值模拟研究

以夏甸金矿七号矿区工程地质、开采技术条件为背景,采用三维非线性岩石力学数值计算方法,分析在不同开采方案下,矿柱、围岩应力及位移分布规律,进行矿柱、围岩稳定性分析,为优化开采方法和技术参数,进行合理的采矿工程设计提供理论基础和科学依据。研究成果在类似地质和开采条件下的推广与运用具有一定的参考价值和指导意义。     

有关人工底柱应用问题的探讨

文中对岩金矿山地下开采应用的钢筋混凝土人工底柱代替矿石底柱作一介绍,并对人工底柱的应用条件,施工方法等有关问题作初步的探讨。     

露天边坡对地下采场覆岩稳定性影响的数值模拟研究

以某矿山露天转房柱法地下开采为研究背景,根据现场调研获得的岩土力学参数,利用FLAC3D等软件进行三维建模[1],对倾角为40°时边坡高度为90m的地下采场上覆岩层位移与应力响应特征进行数值模拟分析。研究结果表明:在露天终了边坡高度为90m倾角为40°时,地下开采完后采场上覆岩层受到开挖的扰动,稳定性降低,塑性区面积已经发育至坡面,整个岩体处于临界破坏状态,不利于矿山的安全稳定,因此建议该矿山露天终了边坡高度不超过90m。     

无底柱小分段崩落法在云南澜沧铅矿的应用

云南澜沧铅矿老厂矿山由地表转入井下生产后，先后试验了多种采矿方法，但由于矿体赋存条件较为复杂，围岩松软破碎，均未取得预期效果。在2002年，矿山提出了无底柱小分段崩落采矿法，经过对多个采场的试验应刚，在回采过程中不断调整矿块构成要素、采切工程、凿岩爆破参数，取得了较好的回采效果，这一方法经调整和优化后，为我公司小而分散的矿体同采提供了一种比较有效的采矿途径，对形态复杂，厚度多变的矿体有很好的适应性.     

焦家金矿寺庄矿区老空区综合治理方案研究

焦家金矿寺庄矿区井下存在留矿法采矿形成的老空区,由于长时间未进行充填处理,导致部分塌落和回采附近矿体易形成安全隐患。该矿区通过少量下向天井工程与空区贯通施工,架设格筛进行回填大量掘进工程产生的废石,对空区进行干式回填,并在回填接顶时进行原留矿法顶柱矿石回收。该综合治理方法具有成本低、消耗掘进废石、可回收矿柱等优点,对中小型矿山老空区的综合治理具有借鉴价值。     

深部硬岩可切割性及非爆机械化破岩实践

为了系统地认识应力条件、矿岩特性和破岩参数等因素对深部硬岩截割特性的影响,梳理并总结了以往关于深部硬岩截割特性室内试验及非爆机械化破岩现场实践工作。根据3种应力环境对镐型截齿静态和动静组合破岩特性的影响,结合构建的截齿破岩峰值载荷理论及回归模型,发现硬岩在较低围压或无围压条件下具有安全高效的破碎表现;根据高单轴围压下截齿破岩扰动诱发岩爆的过程和机理,揭示了采矿过程中由开采扰动诱发高应力矿柱岩爆的发生机制;基于加卸荷诱导损伤、预切槽和预钻孔等人为诱导缺陷对镐型截齿破岩特性的影响研究,得到人为诱导缺陷可有效提高硬岩的可切割性,获得了改善硬岩可切割性的成套方法;现场试验了多种机械化破岩方法,提出了基于应力解除和动静组合破岩的预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备及其施工工艺。研究结果可为深部硬岩矿体非爆机械化规模开采提供理论基础和现场实践经验。     

人工底柱下的采矿实践

针对陕西银矿13号矿体围岩破碎、易冒落现状,为确保下中段矿房回采时有安全可靠的工作顶板,充分回收资源,提出了人工假底方案。根据对假底应力应变状况的数值模拟分析,选择了稳定性好的垂直底板坡面线的人工斜底柱形式;根据造价对比分析,选择具经济优势的全粒级碎石混凝土作为斜底柱的浇筑材料。实践表明：在人工斜底柱自稳基础上,结合有效的综合控顶和地压管理措施,可以实现矿房的安全开采,降低矿石贫损指标,充分回收资源。     

董东矿沿空留巷切顶卸压对底板受力影响分析

以董东矿50107工作面为研究对象,通过数值模拟软件FLAC3D建立模型,对比分析窄矿柱、宽矿柱以及切顶沿空留巷情况下围岩及底板受力特征,确定切顶沿空留巷切顶对围岩的卸压作用。对比分析围岩受力情况,表明切顶沿空留巷卸压效果比较明显,对比分析围岩塑性区的底板破坏深度,表明有利于切顶沿空留巷卸压效果明显,切顶沿空留巷有很好的卸压效果,有利于矿山巷道围岩控制。     

房柱法深部开采人工矿柱合理宽度设计

针对埋藏深度较大,走向较短的水平或缓倾斜贵重金属矿体,通常采用胶结充填人工矿柱代替原生矿柱的房柱法开采.通过对胶结充填人工矿柱的力学性能分析,了解其受力变化特征.根据普氏理论计算塑性区内岩层重量,运用胶结充填人工矿柱强度理论,计算胶结充填人工矿柱合理宽度,对采矿设计和生产实际具有指导意义.