石膏矿山顶板破坏机理探讨

根据近几年对石膏矿山的现场调查,结合岩体力学的相关理论和数值模拟技术,对石膏矿采场顶板冒落及大规模采空区顶板冒落机理作了简要探讨,据此提出了预防采空区冒落的措施.     

锦屏一级水电站左岸1601m廊道岩体质量指标研究

岩石质量指标(RQD)是评价岩体质量的一个重要参数,被广泛应用于岩石质量评价,但通过钻孔取芯方式获取RQD存在明显不足,给岩体质量评价带来了一定的误差。以锦屏一级水电站左岸廊道岩体为实例,结合结构面三维网络模拟技术,采用测线法研究了广义RQD_t随测线布置长度与角度的变化情况。在此基础上分析了岩体的尺寸效应和各向异性。研究结果表明:RQD_t存在显著的尺寸效应,随着测线长度增大至10 m,RQD_t收敛于一个稳定的值;随着测线倾向和倾角的变化,RQD_t沿空间不同方向呈现出不同的分布。研究发现锦屏一级水电站左岸1 601 m廊道岩体具有显著的尺寸效应和各向异性,基于广义RQD_t的岩石质量指标能克服传统RQD在这方面的不足。     

落水洞对裂隙-管道介质泉流量衰减过程影响的试验研究

岩溶裂隙-管道是我国西南地区的主要地下储水空间和导水通道,落水洞是岩溶地区临时性吸收地表水流的重要过水通道,在西南地区分布密集。开展落水洞大小对裂隙-管道介质中泉流量过程影响的研究,对指导岩溶水可持续开发利用和推动岩溶水研究具有深刻意义。文章研究了落水洞对泉流量衰减过程的影响,利用自制的裂隙-管道物理模型,模拟落水洞不同断面尺寸、填充程度下的泉流量衰减过程,由衰减曲线探求衰减系数受不同因子的敏感程度。试验表明:泉流量衰减过程可分为三个亚动态,大致符合指数型衰减。其中,第一亚动态的衰减系数受落水洞断面尺寸影响较大,落水洞断面尺寸越小,衰减系数越大;落水洞的填充程度越高,衰减系数越大。     

落水洞对裂隙-管道介质排水过程的影响

利用自行研制的裂隙-管道介质物理模型进行多组试验,探究落水洞对介质排水过程的影响。对裂隙-管道介质按照介质空隙结构特点进行分区,引入反映介质排水过程中水体排泄快慢的单位时间排水量,进而得到对应不同介质分区和介质整体的四个单位时间排水量。利用单位时间排水量分析九种落水洞横截面积对裂隙-管道介质排水过程的影响。结果表明:落水洞横截面积的增大对裂隙-管道介质结构的影响为增大其储水空间和导水空间;落水洞横截面积的增大会加快裂隙-管道介质的排水过程,排水过程对落水洞横截面积增大的响应在横截面积的增大量达到某一阈值后才会发生,该阈值和介质空隙结构有关;排水过程的三个不同阶段的阈值不同,末期的阈值小于初期、中期的阈值。     

合理选择裂隙岩体注浆方法的判据研究

根据弹性变形理论分析了巷道围岩裂隙开度在注浆过程中增大和恢复的机理 ,提出了采用稀水泥浆液注浆时 ,选择常量法和常压法的判断准则 ,给出了使用该判据选择合理注浆方法的步骤     

乌东德地下厂房岩体深部加固及施工程序研究

乌东德水电站右岸地下厂房洞室群赋存于前震旦系褶皱基底,为陡倾下游的层状浅变质岩。主厂房第Ⅵ层大桩号段开挖时,单次长度达35.0 m,由于上游边墙处的施工支洞顶部岩体挖除、侧向约束解除、边墙高度突增,导致主厂房上游边墙岩体深部出现较大范围的沿层面开裂及滑移、围岩变形及锚索受力陡增,危及到主厂房施工及运行期安全。为此,采用三维离散元法对岩体开裂部位加固及第Ⅵ层后续开挖区段长度进行了对比研究,并提出了"锚索+接缝灌浆"的处理方案及"小区段、间隔开挖+及时支护"的施工程序。目前,右岸地下厂房已全部开挖完成,各部位监测项目均已收敛,监测成果验证了加固方案及开挖程序的合理性。相关思路可为后续同类工程的建设提供参考。     

白鹤滩水电站柱状节理玄武岩卸荷损伤数值试验研究

白鹤滩水电站坝基的柱状节理玄武岩具有明显的卸荷损伤特性。为研究这类特殊岩体的卸荷损伤规律,通过变形试验和强度试验获取卸荷过程中柱状节理刚度和强度的定量表达式,并结合离散元方法提出了一种考虑岩体卸荷损伤的数值算法。在此基础上,建立了柱状节理玄武岩的离散元数值模型,开展开挖卸荷过程中柱状节理玄武岩力学特性的损伤规律研究。数值结果表明:岩体卸荷参量从6.0 MPa卸载到1.0 MPa的过程中,柱状节理玄武岩竖直向和水平向的弹性模量分别降低64.8%和86.3%;黏聚力分别降低18.3%和46.1%;内摩擦角分别降低8.4%和64.7%;柱状节理玄武岩具有显著的卸荷损伤特性,在开挖卸荷过程中变形参数和强度参数均有较大幅度的降低,且水平方向的降低程度大于竖直方向。研究成果可为工程开挖方式和支护形式的选取提供有益参考。     

基于分形理论的坝基裂隙岩体注灰量与导水率关系研究

由于天然岩体裂隙分布的隐蔽性和不确定性,很难准确评价天然裂隙岩体的渗透性和可灌性。离散裂隙网络作为描述天然裂隙网络的有力工具,能在一定程度上反应裂隙岩体的某些特征,但都是基于统计意义上的概率分布,无法反应裂隙网络参数的内部联系以及微观特征。Mandelbrot提出的分形几何是描述不规则物体的重要工具,研究发现裂隙网络中的裂隙迹长分布服从分形特征,很多学者利用这一理论对裂隙网络的渗透性进行了研究,推导了裂隙网络渗透系数的表达式。然而缺乏裂隙网络的可灌性和灌浆量的研究。本文首先利用裂隙网络的分形特征和裂隙迹长与隙宽的关系,建立了裂隙岩体导水率的分形模型,推导了裂隙岩体导水率与分形维数的关系表达式,并与已有研究结果进行了对比,证实了该关系式的可靠性。其次,分析了裂隙岩体灌浆注灰量与分形维数的关系,进而推导了注灰量与导水率的关系式,根据注灰量与导水率的关系曲线对灌浆区域的划分,定义了3个不同的灌浆区域:正常区域、微小裂隙区域和扩展区域,分别对应于正常灌浆、微小裂隙较多和裂隙扩展变形这3种不同的灌浆状态。最后,通过与工程实测数据的对比,证实了本文注灰量与导水率关系式的可靠性和适用性,也说明了3个灌浆区域的划分是合理并且重要的。因此,该关系式和灌浆区域的划分可以用来预测和评价实际工程灌浆施工的合理性和可灌性。     

考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖特性研究

通过建立柱状节理岩体径向应力比与力学劣化系数的数学关系,获取柱状节理岩体卸荷损伤效应的定量表达式。结合FLAC~(3D)提出一种考虑卸荷损伤的柱状节理岩体开挖分析方法,实现岩体单元的力学参数在开挖过程中随实际应力状态得到动态调整。在此基础上开展柱状节理岩体试验洞的开挖特性分析。结果表明,考虑卸荷损伤的计算数据与实测数据基本吻合,试验洞围岩的位移、体积应变增量和塑性区均随开挖断面的逐步增加而增大,且呈边墙最大,底板次之,拱顶最小的分布规律。最后采用体积应变增量大于0.10%和塑性区作为岩体松弛的综合判别指标,其分析结果与钻孔声波测试数据相一致。     

基于广义Hoek-Brown准则的节理岩体力学参数折剪计算

节理化岩体力学参数是矿山工程地质和稳定性分析的重要基础数据,一般在实验室通过单轴、三轴试验只能得到岩石的力学参数,无法得到岩体的力学参数。目前,利用岩石力学参数确定岩体力学参数的方法较多,但都过于烦琐或准确度不高,急需一种新的简易确定方法。因此,通过利用基于广义Hoek-Brown准则的地质强度指标（GSI法）,并结合相应的岩土分析软件,强度折剪岩石力学参数值,从而得到岩体的力学参数。通过将该方法应用于赤峰中色白音诺尔矿业有限公司岩体力学参数的计算中,证明采用该方法考虑岩体的结构面和完整性,可较为准确地反映节理化岩体的力学特性,且方便可行,具有工程实用价值。?