基于岩体损伤模拟的露井联采边坡稳定性

岩体是具有初始几何损伤的多裂隙介质,露天和井工开采导致应力场发生改变,进而节理扩展,损伤增加,强度降低。根据Kawarnoto损伤张量概念、等效应变原理及断裂力学理论,对安太堡煤矿露井联采条件下的节理岩体损伤演化进行了模拟,得到了边坡岩体在露采与井采时损伤张量的时空分布演化特征。建议应用反映采动效应的损伤张量或截面损伤度作为岩体扰动参数,根据岩体质量分类RMR值,确定Hoek-Brown强度参数m和s,体现了岩体强度的各向异性和时空变化。应用到安太堡煤矿露井联采条件下的边坡稳定性分析中,安全系数为1.89~2.32,说明发生剪切破坏的可能性较小,边坡岩体的破坏主要由井工采空区坍塌引起。     

单一节理岩体R—R破坏准则及参数确定

为评价岩体中节理对岩体强度特性的影响，分析了单一节理的分布性状，介绍了单一节理岩体破坏的Ｒａｏ－Ｒａｍａｍｕｒｔｈｙ准则及其参数试验确定方法，并应用于峨口铁矿采场边坡两种典型的单一节理岩体强度的研究。     

基于CSIR分类的岩体强度随机分布参数研究

岩体边坡可靠性分析的关键问题是岩体强度随机分布参数的确定,通过考虑CSIR岩体地质力学分类中的部分指标为随机变量和评分值RMR与Hoek-Brown强度准则参数m、s的经验关系,采用Monte-Carlo随机抽样方法对大孤山露天铁矿南帮边坡岩体强度的随机分布参数进行了研究,获得了岩体强度的随机分布类型和参数,对边坡破坏的风险进行了评价,为获得岩体强度的随机分布参数提供了一条新途径。     

露天矿边坡系统可靠性的采场延深影响研究

本文针对鞍钢眼前山露天铁矿南帮边坡的工程特点，综合运用损伤力学、断裂力学、FLAC-3D及可靠性分析等理论与技术，对露天矿边坡节理岩体伴随采矿开挖的损伤演化规律进行了模拟分析，研究探讨了露天矿边坡系统可靠性随采场下降延深的动态变化规律。     

眼前山露天矿边坡岩体损伤规律研究

综合运用损伤力学、断裂力学、FLAC-3D及三维节理网络模拟等理论与技术,建立了三维节理岩体损伤演化的分析模型和计算程序,使节理岩体损伤断裂分析与岩体边坡开挖数值模拟有机地结合在一起,为研究探讨节理岩体边坡损伤演化规律提供了一种方便实用的方法.通过对鞍钢眼前山露天铁矿南帮边坡的模拟分析,定量揭示了露天矿边坡节理岩体伴随采矿开挖的损伤劣化的演化规律,为评价露天矿边坡稳定性与可靠性的动态变化规律奠定了基础.     

石人沟露天矿边坡岩体结构特征及总体边坡破坏模式

本文系对工程实例—“唐钢石人沟铁矿露天采场边坡稳定性研究”成果的总结。文章详述了矿区工程地质特征及边坡岩体结构特征,对采场各区的边坡结构类型进行了系统划分:上盘为反坡层状—碎裂结构,下盘为顺坡层状结构。最后运用运动学分析结合边坡岩体结构特征确定出采场最终总体边坡破坏模式—上盘及端帮为圆弧形,下盘为双平而形。     

庙沟铁矿露天边坡岩体参数试验分析

针对庙沟铁矿露天采场边坡岩体强度低、稳定性差的特点,在系统的现场工程地质、水文地质、岩体结构与岩性分布调查和矿岩物理力学性质试验基础上,结合符合现代岩石力学原理的数值模拟和极限平衡相结合的方法,依据所得岩体力学参数,应用Geo-slope进行岩体参数反演分析,确定了符合实际的边坡岩体力学参数指标,为保证该矿加陡扩帮分析的合理性和可靠性分析提供了依据。     

南芬露天铁矿下盘采动时边坡稳定性数值模拟

通过分析南芬露天铁矿下盘边坡的区域地质资料,确定出降雨和爆破震动为影响边坡稳定性的主要因素。根据前期研究成果,对5#坡体剖面建立数值模拟计算模型,同时导入SLOPE/W模块,分析爆破和降雨耦合作用对扩帮前后边坡稳定性的影响。研究结果表明：岩体扩帮采动前后孔隙水压力变化不大,但是在近似梯形岩体开挖之后,一部分自重应力被消除,对边坡的地应力产生了显著影响。扩帮采动后的边坡在耦合作用下整体安全性变差,但依然保持稳定。286~454 m段属危险性边坡,454~574 m段边坡保持稳定。     

基于MIDAS软件对受采空区影响坡体的稳定性研究

为了解决煤矿采空区对附近地面边坡稳定性产生影响的问题,根据工程地质条件、强度折减原理及其他相关资料,采用大型商用岩土有限元分析软件MIDAS,对山西某采空区的形成过程以及天然状况下采动坡体在新老采空区影响下的变形破坏进行三维数值模拟。对水平位移、垂向位移及剪应变增量进行了模拟分析,并对采动坡体的稳定性进行定性、定量评价。研究结果表明:在天然状工况采动下,剪切带分布于采空区上方及两侧,完全采空后延伸到坡顶;在坡体倾向剖面上没有出现有利于坡体滑动的剪切带,且经采动坡体稳定性的定量分析,边坡的稳定系数为1.738大于规范规定的安全系数1.300,坡体处于稳定状态;在采空区岩体因沉陷变形产生的侧向推力为主的作用下,边坡的稳定系数为1.154,根据相关规范的边坡稳定性评价标准,边坡稳定系数大于1.050且小于规范规定的安全系数1.250,坡体处于基本稳定状态。     

采动影响下底板岩体及巷道破坏时空演化特征分析

明确工作面底板采动应力分布规律,实现采动影响下底板岩体及巷道破坏程度的精准把握,能有效防止底板巷道的变形失稳。为此,根据极限平衡理论,构建煤岩体超前采动应力力学模型,获得支承压力扰动阶段和采空区卸压阶段底板岩体的力学分布规律,并基于压剪破坏准则及岩体卸荷损伤机制,得到底板岩体及巷道围岩破坏时空演化特征,进一步采用数值模拟进行可靠性验证。结果表明：采高增大,工作面前方煤体塑性区范围增大,超前支承压力集中系数减小;超前采动支承压力越大,底板岩体内主应力差越小,莫尔应力圆半径小,对底板的影响强度减弱,具体表现为底板岩体压剪破坏深度的减小;卸荷后底板岩体受力状态相同,岩体卸荷起点的增大,卸荷量增加,卸荷张拉破坏加剧,底板岩体塑性区呈“马鞍形”;推进过程中巷道围岩塑性区发生由“椭圆形”-“蝶形”-“竖直椭圆形”时空演化特征,采动支承应力越大,巷道破坏越严重,破坏主要集中在顶板及肩角位置。设计初采高度为3.5 m,通过布设光纤测试系统,得到采动过程中底板岩体及巷道随工作面推进变形与破坏的时空演化规律,测得底板岩体破坏深度最大为16.7 m,巷道围岩破坏深度最大为5.2 m,巷道围岩体在整个监测期间...     

露天矿节理岩质边坡稳定性分析

针对弓长岭露天铁矿东帮节理岩体边坡的结构特征,使用3GSM三维岩体不接触测量系统,进行了结构面调查及统计分析,获取了结构面倾向、结构面倾角以及节理迹长、节理间距的详细统计数据。基于Monte-Carlo随机模拟方法,使用结构面网络模拟的软件Frac Sim3D,得到节理岩体的三维网络模型。在建立的三维网络模型基础上,采用钻孔取样方法获取节理岩体的岩体质量指标RQD,结合现场点荷载强度试验,进而获取RMR指标,基于Hoek-Brown经验方法得到节理岩体的抗剪强度参数。通过FISH语言编程实现了对复杂节理岩体的精细建模,采用离散元软件UDEC对边坡进行稳定性分析。结果表明:边坡整体处于稳定状态,局部发生岩体变形,受顺倾结构面控制,边坡顶部岩体沿结构面产生楔体破坏,局部散体区域出现掉块现象。     

节理裂隙边坡锚注加固抗剪切效应研究

通过对节理边坡锚注加固力学模型的理论推导, 得出锚注加固能够提高节理抗剪强度和抗剪刚度的结论。借助对各种状态节理的模拟剪切试验对比分析, 验证了理论推导的结果; 经过对节理剪切试验全程曲线的分析, 总结阐述了边坡锚注加固的抗剪切效应特性, 指出随锚杆与剪切面的夹角不同, 节理面抗剪强度的变化规律; 锚杆与注浆胶结体抗剪强度的同步发挥程度与锚杆配筋率有关, 从而为节理裂隙边坡锚注加固工法的推广, 提供了理论和实验依据。     

基于相似材料试验的节理边坡稳定性分析

节理岩质边坡通常是由节理岩块及完整岩块构成的复杂地质体,其稳定性受到节理产状特点与边坡开挖卸荷作用共同影响,因此节理边坡稳定性分析一直是岩土力学的研究热点.本文结合袁家村铁矿边坡的复杂节理条件,设计了相似材料试验,通过材料制备、节理预制、开挖模拟等试验环节再现边坡开挖卸荷破坏过程,并借助XTDP摄影测量系统对边坡进行位...     

Effective grouting area of jointed slope and stress deformation responses by numerical analysis with FLAC3D

To study the grouting reinforcement mechanism in jointed rock slope, first, the theoretical deduction was done to calculate the critical length of slipping if the slope angle is larger than that of joint inclination; Second, the numerical calculation model was founded by FLAC^3D, so as to find the stress and deformation responses of rock mass in the state before and after grouting. the analysis results show that the range between the boundary of critical slipping block and the joint plane that passes the slope toe is the effective grouting area (EGA). After excavation, large deformation occurs along the joint plane. After grouting, the displacements of rock particles become uniform and continuous, and large deformations along the joint plane are controlled; the dynamic displacement can reflect the deformation response of slope during excavation in the state before and after grouting, as well as the shear location of potential slip plane. After grouting, the dynamic displacement of each monitoring point reaches the peak value with very few time steps, which indicate that the parameters of the joint plane, such as strength and stiffness, are improved; the stress field becomes uniform. Tensile area reduces gradually; whole stability of the slope and its ability to resist tensile and shear stress are improved greatly.     

岩体强度空间变异性与边坡可靠性研究

为分析岩体强度空间变异性对边坡可靠性的影响,引入理论变差函数的球状模型、高斯模型、指数模型来刻画岩体强度的空间变异性。利用Visual Basic编写了上述模型对应的程序并结合现场点荷载试验数据进行拟合,得到了相关的模型参数,利用蒙特卡洛随机取样方法得到了混合岩岩体的强度参数的随机分布特征,最后利用 BISHOP法进行边坡可靠性分析得到相应模型对应不同分条宽度的可靠性指标。结果表明考虑岩体强度的空间变异性会使可靠性指标计算值增大,且当分条宽度小于相关距离时可靠性指标随分条宽度增大而增大,当分条宽度大于相关距离时随分条宽度的增大可靠性指标先减小后增大。球状模型与高斯模型的可靠性指标的变化趋势与数值大小基本一致,均在指数模型之下。     

含贯通-非贯通交叉节理岩体等效弹性模型及强度特性

基于等效弹性模型的方法,构建综合考虑含贯通-非贯通交叉节理岩体宏细观缺陷的复合损伤模型。首先,将贯通节理部分看成一定厚度的独立材料,其主要产生闭合变形及沿节理面的剪切变形,其储存弹性应变能及剪切应变能;其次,基于断裂力学及应变能理论相结合,将交叉节理中的非贯通节理岩体部分看成岩体内部宏观损伤,对节理尖端的应力强度因子进行了计算,推导得出了储存在非贯通节理中的应变能计算公式,并将岩体内部的细观损伤按Weibull分布描述,建立综合考虑宏细观缺陷的节理岩体复合损伤模型;再次,对交叉节理岩体的强度准则进行了讨论,构建考虑交叉节理不同强度准则的等效弹性模型;最后,将计算结果与试验结果进行了比较分析,模型计算结果与试验结果吻合较好,证明了模型的合理性,同时讨论了贯通节理倾角、非贯通节理倾角对岩体峰值强度及破坏准则的影响,以及非贯通节理贯通率对初始损伤变量影响规律。     

节理岩体边坡渐进破坏的试验研究

岩体边坡是含有大量裂隙且服从统计规律的损伤体。应用自行设计的底摩擦试验机，对只考虑自重作用的节理岩体边坡渐进破坏规律进行了模拟试验研究，得出了1组节理、2组节理的边坡渐进破坏的规律，其试验结果对确定节理岩体边坡破坏模式具有指导意义。     

基于结构表征单元体的岩体力学参数选取

针对基于数值试验岩体力学参数的选取开展研究。通过现场节理裂隙调查、统计分析得到岩体节理面分布模型;采用三维随机节理模拟技术构建基于统计分析的岩体表征单元体数值模型,并就此开展单轴压缩数值试验确定结构表征单元体;对表征单元体进行三轴压缩数值试验,确定岩体的抗剪强度参数。研究结果表明：研究角砾岩的表征单元体尺寸为2m×2m×2m,得到的岩体力学参数与基于Heok-Brown强度指标较为一致;块体采用摩尔-库伦本构模型、节理面采用库伦滑移本构模型能够较好地反映研究角砾岩体的力学特性;基于结构表征单元体的岩体力学参数选取方法是合理的。