大孤山铁矿边坡岩体结构数字识别及力学参数研究

针对目前岩体结构面信息获取主要以人工现场接触测量为主,劳动强度大、效率低下的现状,借助于先进的ShapeMetrix 3D三维数字摄影测量系统,对大孤山铁矿边坡岩体结构面进行摄影测量,对获取到的结构面进行分组、分析,得到结构面各种几何信息的详细数据,并对其进行数理统计计算、分析,拟合出结构面各种几何信息的概率分布模型。采用蒙特卡洛方法编制的程序和根据数字摄影测量系统得到的统计数据,模拟岩体内部结构面三维分布情况。在此基础之上,采用修正广义Hoek-Brown准则,估计节理化岩体强度,得到岩体强度指标。根据已获得的结构面三维分布情况和岩体强度指标综合评价了大孤山铁矿边坡岩体稳定性。     

安家岭煤矿岩体结构数字识别及关键块体确定

安家岭煤矿存在大量不稳定块体,安全隐患非常高,必须进行关键块体的预防治理工作。以北帮1300边坡平台为工程背景,采用先进的三维岩体不接触测量技术,进行岩体结构面的现场测量,获取岩体节理几何形态空间分布信息,建立三维岩体结构面空间分布模型。在此基础上,利用获得的边坡岩体结构面基本参数信息,基于不稳定块体快速识别和分析系统(Geo SMA-3D),进行边坡关键块体的搜索,并对所得结果进行理论分析,确定边坡较易掉落的块体及影响块体不稳定的因素。     

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。     

松树南沟矿区边坡岩体质量评价与边坡稳定性分析

为了评价松树南沟矿区边坡岩体开挖稳定性情况,指导矿山的安全施工,以结构面测量与工程勘察为基础,分析边坡岩体结构面的分布及岩体结构特征,得到对边坡稳定起控制作用的优势结构面。利用结构面三维网络模拟技术,对上述优势结构面进行计算机模拟,建立结构面网络模型,再现岩体结构。分别沿平行和垂直各测线走向方向切割网络模型,发现岩体部分区域被结构面切割严重,为形成小规模的可动块体提供了有利条件。运用分形理论计算了各切面的分形维数,计算得出边坡岩体处于一般或差的状态;借助有限差分软件FLAC3D,计算开挖后边坡岩体的稳定性情况,结果表明：由于开挖卸荷局部边坡台阶处出现了较大的位移和塑性区,可能出现崩塌、滑移破坏,与质量评价结果一致,建议适当放缓该区域台阶坡面角。     

三维激光扫描在矿区边坡地质调查中的应用

岩体结构面对露天矿山岩质高陡边坡的整体稳定性有重大影响,在详述Optech公司ILRIS-3D激光扫描仪的工作原理和使用方法及相关处理软件的基础上,以攀枝花兰尖铁矿兰营徐露天采场为例,介绍了三维激光扫描仪在矿区岩体调查统计中的应用。实践证明三维激光扫描技术具有高精度、高效率、完全非接触测量的特点,能为采场高陡边坡的稳定性研究提供依据,具有良好的实用性。     

露天转地下崩落法开采对高陡边坡影响的数值模拟

针对大冶铁矿采用无底柱分段崩落法形成的塌陷区问题,采用ANSYS和FLAC3D联合建立了三维模型,研究了塌陷区回填和不回填两种情况对露天转地下开采形成的高陡边坡的影响.通过对位移场、塑性区和应力场的计算结果分析,得出了影响规律.并设立位移监测点,分析高陡边坡的变形规律,将计算结果与实测结果进行了对比.结果表明,数值模拟分析结果与实际情况比较吻合,对塌陷区的回填限制了高陡边坡岩体的位移,改善了边坡岩体的应力状态,使边坡更加趋于稳定.     

深凹露天矿高陡边坡稳定性分析与设计优化

以平庄西露天矿为依托工程,在系统的边坡工程地质勘查、岩体结构、水文地质调查与渗流场分析、矿区地应力场测量和矿岩物理力学特性测试的基础上,采用RFPA2D进行岩体破坏过程模拟、位移分析与刚体极限平衡分析法相结合的方法,进行了西露天矿高陡边坡稳定性分析研究和边坡优化设计,使西露天矿各分区的总体边坡角提高了1～6°。     

基于无人机贴近测量的露天矿岩质边坡结构面自动识别

获取岩质边坡结构面特征是露天矿山开展边坡稳定性分析的关键工作,传统的工程调查手段容易受到边坡地形限制,存在作业风险高、效率低等问题。为高效、安全地获取露天矿岩质边坡的精确结构面特征,利用无人机倾斜测量与贴近摄影测量技术开展了露天岩质边坡测量工作,构建了边坡的精细三维点云模型。通过进行边坡点云数据滤波、特征值获取以及基于区域生长法的平面分割分析,实现了基于点云数据结构面参数的识别与提取,形成了一种基于无人机获取岩质边坡结构面的自动、高精度测量方法,并在攀枝花铁矿尖山矿区北部边坡开展了工程实例验证。研究表明:基于无人机测量获取符合工程精度要求的边坡三维点云数据,采用结构面自动识别方法可快速地从边坡点云数据中获取岩体结构面信息,为边坡稳定性分析与评价提供了基础数据。     

露天矿高陡边坡稳定性评价及综合加固措施

以某露天矿高陡边坡为例,采用ANSYS有限元软件对边坡进行稳定性评价,针对A区边坡稳定性差且易风化的特点,采取预应力锚索和喷射混凝土护坡综合加固措施,有效增强边坡的整体稳定性。考虑岩体受断层、节理面、裂隙面等软弱结构面以及其中的岩体结构优势面等综合影响,利用经验法对岩体强度参数进行折减。为确保边坡在采矿过程中的安全稳定,利用ANSYS软件验算预应力锚索加固后边坡的稳定性,结果显示边坡稳定性系数达到规范要求,并采用GPS-RTK系统对边坡进行跟踪监测,为矿山的安全高效开采提供有效指导。     

岩体结构面调查及对采场稳定性的影响分析

岩体内部赋存的随机不连续面、结构面及软弱面等会降低岩体强度,减弱岩体的稳定性,开展岩体结构面的研究工作可为明确岩体力学参数、进行岩体稳定性分级与分区奠定基础。以昆阳磷矿二矿采场边坡岩体为背景,分别采用详细线观测法、极点密度图法、赤平极射投影图法等对岩体的结构面进行调查,并分析岩体结构面对采场边坡的稳定性影响。结果显示,该矿山采场边坡岩体的结构面较发育,大多为陡倾类型,且以闭合节理为主,结构面分布对采场的破坏方式主要是片帮和冒顶。     

基于Unity3D的三维虚拟化构造产状测量系统研发

构造结构面产状量测是地质调查研究的重要工作之一,面对高陡边坡、岩性不稳定等不易到达的区域,传统测量方法存在的安全性差、测量效率低等问题,亟待采用无人机与三维虚拟化等方法进行解决。Unity3D平台应用广泛,近年来已逐步应用于地质相关工作,但以往研究工作多面向于三维可视化,对于进一步应用其开展三维地质测量等工作的研究较为薄弱。针对三维虚拟化构造产状测量方法进行了研究,并基于Unity3D平台设计开发了三维虚拟化构造产状测量软件系统,系统实现了基于三维实景模型的构造产状三维量测以及地质编录、构造解译图件自动化绘制等实用功能。实例研究表明:基于Unity3D的三维虚拟化构造产状测量系统开发、使用便捷,配合9点位量测法结合去四分位数后求均值的平差方法测量效果更优,可有效降低测量误差;测量结果与传统实地产状测量结果一致性较好,误差均控制在5°以内,可满足工程应用的基本要求;相关方法和软件系统可以显著降低野外实测工作难度,在保证量测精度的同时提高量测效率。     

爆破地震波作用下含断层结构面高陡边坡动力响应分析北大核心

为了防止白马铁矿及及坪采场含断层的岩质边坡受爆破振动作用发生失稳,利用小波分析对现场监测点爆破地震波进行频谱能量分析,得到断层影响下高陡边坡爆破振动波传播规律,同时根据实际边坡建立边坡模型,分析在爆破振动作用下边坡断层岩体劣化效应对边坡动力响应及损伤规律的影响。结果表明:1)当爆破地震波在含断层结构面的高陡边坡中传播时,断层结构面对爆破地震波在边坡中的传播规律影响显著;2)爆破振动波在断层岩体区域传播时,断层岩体力学强度对振动波的传播有明显的影响,断层力学强度越低,对振动波的传播阻隔效果越明显。断层岩体力学强度的劣化加速了爆破振动波传播的衰减;3)不同断层岩体参数劣化工况下爆破振动下边坡损伤有明显变化,随着断层岩体力学强度的劣化,边坡抵抗变形能力减弱。     

爆破扰动下顺层岩质破碎高陡边坡的稳定性监测与数值分析

高陡顺层岩质边坡历来是国内外学者重要的研究内容,高陡顺层岩质边坡稳定性对于露天矿山的安全建设具有重要意义。因此针对某露天矿山终了顺层岩质边坡的稳定性进行了研究,旨在分析该矿山顺层岩质边坡在爆破扰动下的稳定性,通过采用室内岩石力学试验、爆破振动监测法以及数值分析法对该矿山两种爆破条件对顺层边坡的扰动进行了全面的研究。研究结果显示,在两种爆破条件下,顺层边坡结构面处的位移均呈现出由上至下逐渐增加的趋势,且超过结构面一半时,位移显著增加,且当主爆区爆破时,在爆破扰动下,边坡的安全系数为1.66;当预裂孔爆破时,边坡的安全系数为1.61。说明越靠近顺层边坡的结构面时,边坡的稳定性受爆破的影响越敏感,且在主爆区的频繁爆破扰动下,边坡的稳定性已经受到影响,因此在越靠近结构面的预裂爆破起爆后,边坡的稳定性会降低,但根据安全系数的计算结果可知,不同爆破条件下边坡均处于稳定状态。此项研究为该矿山的设计提供了宝贵的理论依据,为今后矿山的设计、生产均提供了可靠的指导。     

台阶规模边坡等效节理岩体三维网络模型的研究

众所周知,结构面的分布决定着岩体结构,且具有一定的随机性和统计规律。而节理作为一种重要的结构面,可以借助统计学原理,对边坡节理面的产状进行调查并分析,建立出等效节理面三维网络模型,为之后的岩体稳定性分析奠定良好的基础。通过VC++语言编程建立了等效节理岩体三维网络模型的专用程序3D-NET;同时利用OPEN GL三维可视化技术,增加了软件的图形处理功能。该软件在建立节理面三维网络模型之外,还为后续台阶坡面迹线网络的形成,及所有楔形体组合提供可靠的数据库,具有极其广泛的应用价值。     

攀枝花朱矿南帮边坡稳定性的运动学分析

露天矿山开采后,形成多台阶高陡岩质边坡,结构面揭露,大量发育的结构面对岩质边坡的稳定性起控制作用。通过立体投影与矢量代数理论建立的运动学分析方法,广泛应用于受结构面控制的岩质边坡稳定性研究。以攀枝花朱矿南帮边坡为例,应用DIPS软件,对该岩质边坡进行运动学分析,结果表明：南帮边坡在优势节理面切割下,易和坡面组合形成楔形体滑动;岩体下部若存在流层面,易于和贯通的节理面组合形成较大规模平面滑动。     

司家营露天矿边帮潜在破坏模式分析及重点区域治理方案

利用RG电视测井仪和3GSM三维岩体不接触测量技术,对采场进行了矿岩体裂隙和结构面数字摄影测量,分析了边坡岩体结构面特征。以典型剖面为例进行了滑坡赤平极射投影运动分析,对采场边坡潜在破坏模式进行分区,结合FLAC^3D软件的矿区边坡整体及重点区域稳定性分析结果,提出了适用于该矿山的边坡加固方案,并通过数值计算分析确定具体优化参数及最终境界锚固方式。研究结果表明:矿区东帮N24～N28线为重点治理区域,其主要破坏模式为顺层滑移,即平面破坏模式,原有加固方式存在优化空间。     

三维激光扫描技术在岩体结构面几何参数获取中的应用

岩体结构面几何参数传统获取方法是使用地质罗盘和直尺进行现场获取,但是该方法存在效率低、难度大等问题,为了有效解决该问题,本文引入三维激光扫描技术到岩体结构面几何参数获取中,大幅提高了岩体结构面几何参数获取的效率。为了验证该技术的有效性,选择国内某矿山边坡进行现场扫描,对扫描获取的点云数据进行预处理后,利用结构面识别和分组方法,快速地提取了岩体结构面并统计了结构面的倾向、倾角、迹长等信息,为后续边坡稳定性计算提供了有效的结构面几何参数。