渗透水压下孔洞裂隙砂岩断裂破坏试验研究

为研究渗透水压作用下裂隙岩石断裂破坏的力学机理,制作了含不同裂隙倾角的中心孔洞裂隙砂岩试件,研制了渗透水压加压装置,并结合声发射系统进行有渗透水压作用和无渗透水压作用的单轴压缩试验.研究结果表明:声发射特性揭示了试件加载过程中微裂隙压密、起裂、扩展和贯通破坏的4个阶段;渗透水压对试件的力学特性影响显著,试件的峰值强度明显低于无渗透水压作用的试件,降低程度最大超过20%,同时对应的峰值应变显著增加;渗透水压作用下的试件典型破坏特征随裂隙倾角的变化规律表现为:较小裂隙倾角[0°,30°)的试件破坏模式主要以拉伸破坏为主;裂隙倾角[30°,60°)的试件发生剪刀破坏;较大裂隙倾角[60°,75°]的试件更容易发生拉剪混合破坏.     

考虑渗流作用的城门山铜矿临湖露天开采边坡稳定性研究

基于地质勘探资料，建立了城门山铜矿临湖露天开采边坡的地质模型，对临湖露天开采边坡进行了考虑湖水在不同渗流路径和不同渗透压力作用下的稳定性分析。研究结果表明：湖水渗流大大降低了边坡安全系数，随着湖水水位增大，边坡滑坡范围越大，边坡安全系数越低。湖岸与露天采坑之间的距离对边坡稳定性有较大影响，湖-坡距离D越大，边坡安全系数越高，当边坡安全系数取1.2时，考虑湖水渗流条件下湖-坡最小安全距离为60 m。     

反倾角裂隙岩体压剪断裂及破碎特征研究

为了研究反倾角裂隙对边坡岩体压剪断裂及破碎特征的影响,制备反倾角裂隙模型试件并对其进行压剪试验;同时,建立断裂力学数值模型计算裂隙尖端应力强度因子。此外,对这些试件压剪试验后的碎屑进行筛分试验,引入分形理论定量描述压剪破碎特征及其与断裂特征的相关性。研究结果表明:(1)随着裂隙倾角数值的增大,试件抗剪强度总体呈先增大后减小的趋势;而裂隙尖端应力强度因子以及碎屑分形维数与裂隙倾角的变化规律正好相反。(2)试件压剪破坏模式可分为I型(沿裂隙剪切型)、II型(互锁型)、III型(穿切裂隙剪切型)3类;对于I型破坏模式,裂隙尖端应力强度因子最高,导致抗剪强度最低;对于II型破坏模式,裂隙尖端应力强度因子最低,导致抗剪强度最高;对于III型破坏模式,裂隙尖端应力强度因子较低,导致抗剪强度较高。(3)试件压剪试验后的碎屑尺度分布具有分形特征,分形维数位于2.06~2.59,在断层破碎带中也发现类似的结果;模型试件抗剪强度与对应的碎屑分形维数之间近似呈负线性相关关系,岩体压剪破碎特征与裂隙几何特征、应力状态以及断裂特征密切相关。     

预制裂隙类岩石材料的分步卸载试验研究

采用聚乳酸(PLA)树脂材料预先充填开挖卸载区域、预埋云母片的方法制作类岩石裂隙试件,利用聚乳酸的热熔特性进行了分步开挖卸载试验研究。结合微裂纹扩展过程、发育形态、破坏面受力特征以及卸载破坏的应力应变关系,分析了预制裂隙在分步卸载下的起裂、扩展及贯通破坏机制。研究结果表明,靠近开挖断面的预制裂隙尖端最初起裂有拉伸裂纹和剪切裂纹,且极易与开挖断面贯通,而远离开挖断面的尖端最初起裂均为拉伸型翼裂纹。法向应力较低时,裂纹扩展所需的卸载步较多,更易引起裂隙尖端拉伸裂纹的扩展;法向应力较高时,裂纹扩展所需的卸载步较少,更易引起剪切裂纹的萌生与扩展。翼裂纹拉伸贯通与次生倾斜裂纹拉剪复合贯通的速率较慢,表现出明显的塑性屈服特性,而次生共面裂纹的剪切贯通速率较快。     

高陡边坡稳定性评价与优化设计集成技术研究

为提高复杂地质条件下高陡边坡建模、稳定性评价与优化设计的准确性和效率,依托城门山铜矿高陡边坡,提出了一套融合地形信息、地质信息与力学信息的集成技术。充分利用已有地质数据,应用Dimine数字采矿软件系统平台,提出基于勘探线地质剖面建立高陡边坡三维地质模型的方法,实现复杂岩体的三维可视化。对三维地质模型进行剖切运算获得计算剖面,转换为AutoCAD绘图交换文件,导入Slide边坡稳定分析软件,实现数据文件在地质建模和力学分析软件之间的无缝传递。自动搜索求解计算模型的最小安全系数和临界滑动面,实现复杂地质条件下高陡边坡稳定性评价。最后,提出了一种基于二分法的边坡结构参数严格优化方法。     

基于OBE-PDCA理念的特设专业实践教学体系的重构与运行——以城市地下空间工程专业为例

针对当前我国特设专业实践教学中存在的问题,提出以OBE理念重构实践教学体系,并以PDCA理念改造实践教学体系的运行机制。以城市地下空间工程专业为例,详细阐述了在OBE理念下实践教学体系从实践教学目标—实践教学体系—实践教学方式—实践教学评价的"反向设计"流程,详细分析了PDCA理念下实践教学"计划、运行、监控、改进"的质量管理过程。实践表明,基于OBE-PDCA理念的城市地下空间工程专业实践教学体系的重构与运行取得了良好的效果,可为特设专业的实践教学改革提供参考。     

基于溶洞随机模型的岩质边坡稳定性评估研究

以城门山铜矿为例,提出了一种溶洞随机模型并将其应用于评估岩溶地区岩质边坡稳定性。钻孔数据统计表明溶洞长度分布服从负指数规律,而石灰岩长度分布是无规则的。基于钻孔数据,分别采用逆变换法和舍选法生成溶洞和石灰岩长度;同时,借鉴极限平衡法中竖直条分思路,将岩溶区域离散为有限数量的竖直条块;在此基础上,开发了溶洞随机模型生成软件。将溶洞随机模型导入极限平衡法,提出了一种岩溶地区岩质边坡稳定性评估方法。研究发现,溶洞随机模型模拟所得的溶洞特征参数与钻孔统计结果非常接近。考虑溶洞影响效应,城门山铜矿典型边坡的安全系数明显降低。该方法对于类似岩溶地区的溶洞分布模型构建以及岩质边坡稳定性评估具有重要的指导和推广意义。