某铁矿岩体力学参数工程化处理

矿山开采方法优选、采场结构优化、采空区及矿柱的稳定性分析、爆破参数优化等一系列工程都需要以岩石力学参数作为基础,岩石力学参数的准确程度直接影响工程设计及施工的质量。某铁矿采用室内岩石力学实验,简要分析几种常用的岩体力学参数的工程处理方法的特点、适用条件及范围。综合考虑几种工程处理化方法的取值结果,得出矿区3组岩体的力学参数。     

基于数字钻探的岩石c-φ参数测试方法

岩石黏聚力c和内摩擦角φ(以下简称c-φ参数)的准确测试是进行地下工程支护设计优化及信息化施工的基础。传统的岩石室内试验方法测试步骤繁琐,周期长、成本高,无法进行原位测定。数字钻探技术为现场准确测定岩石力学参数提供了新的途径,实现该技术的关键在于建立随钻参数与岩石c-φ参数间的定量关系。基于此,本文根据岩石切削破碎特征,建立了一种不预设破坏面的岩石切削力学模型,弥补了现有岩石切削力学模型将破坏面假设为平面,从而与岩石受切削时实际的破坏面特征存在差异的不足。基于滑移线理论推导了岩石极限切削力,得到了随钻参数DP(Drilling Parameters)与岩石c-φ参数关系式(DP-cφ关系式)。将利用自主研发的岩体数字钻探测试系统开展室内试验所得到的随钻参数与理论计算得到的结果进行对比分析,两者平均差异率为8.44%,验证了所建立的岩石切削力学模型和DP-cφ关系式的合理性和正确性。在此基础上,提出了岩石c-φ参数数字钻探测定方法,并通过室内试验进行了该方法与传统三轴试验方法测定结果的对比分析,结果表明:两种方法得到的岩石黏聚力和内摩擦角平均差异率均小于10%,证明了本文所提出的数字钻探测定方法的有效性和可行性。该方法实施方便、快捷,可实现现场工程岩体c-φ参数的原位测定。     

非标准岩样岩石力学参数试验研究

通过对非标准岩样的室内试验来获取岩石力学参数是试验研究中必须处理的技术问题。对某矿4种不同岩石的非标准岩样进行单轴抗压实验和巴西劈裂实验,分析了岩样的强度分布特点,考虑尺寸效应和形状效应,对岩石强度试验结果进行了修正,获得了岩石的单轴抗压、抗拉强度、弹性模量、帕松比、粘聚力和内摩擦角等力学参数,并对所得参数进行了分析。所得力学参数为该矿山的岩石力学和地压研究提供了基础资料。     

云锡松矿10-6矿体试验采场围岩物理力学参数研究

岩石（体）的物理参数和力学参数具有随机性和变异性的特点,当前对岩石（体）参数的研究主要是通过室内实验结合经验而确定的。在大量室内试验基础上,基于对工程岩石（体）参数概率分布规律的分析,研究了云锡松矿10-6矿体试验采场大理岩物理、力学参数的统计特征,研究表明：试验采场大理岩的物理、力学性质参数具有随机性和变异性,实验数据具有明显的统计规律性,因此,可以采用各参数概率分布规律确定试验采场较为合理的岩石（体）物理、力学参数,为确定合理的开采方式提供依据。     

三岔河矿区矿体岩石物理力学试验研究

通过对三岔河矿区岩体进行试验研究,得出了该矿区具有代表性岩石的密度、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、剪切强度、内摩擦角、粘聚力、弹性模量和泊松比等岩石的物理力学性质;并通过对岩石物理力学参数进行工程处理,得到了符合工程实际的岩体力学参数,为开采设计、物理模拟、数值模拟和实际生产提供了科学依据。     

基于测井的煤及煤层顶底板力学性质分异预测研究

为评价煤层顶底板岩石对煤层水力压裂裂缝的影响,取煤及煤层顶底板岩芯开展岩石力学参数测试,获取煤和岩石抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比等力学参数。将测试的岩芯深度归位至常规测井深度,测井响应标准化处理后,标定岩芯纵波时差、电阻率、自然伽玛值。分析煤、岩石力学参数与声波时差、电阻率、自然伽玛值的拟合关系,构建了基于多测井响应的岩石力学参数预测模型。采用预测模型计算煤、岩石力学参数及比值,评价煤层与顶底板岩石力学性质差异。结果表明：研究区顶板岩石弹性模量一般是煤层的6倍以上,抗压强度一般是煤层的5倍以上|底板局部岩石弹性模量和抗压强度是煤层的5倍以上。煤层水力压裂裂缝容易控制在顶板之内,不易控制在底板之内,在研究区东南部,水力压裂裂缝容易窜至顶底板。     

齐大山铁矿露天边坡岩体力学参数确定

为分析齐大山铁矿东帮局部边坡稳定性,需获取边坡岩体力学参数.通过室内岩石力学试验得到3种岩性自然及饱水条件下的单轴抗压强度和抗剪强度,自然条件下的抗拉强度、弹性模量以及泊松比.综合Hoek-Brown法、费森科法及经验折减法对测得的边坡岩石力学参数进行折减,得出合理、准确的岩体力学参数.     

李楼—吴集铁矿矿岩力学测试研究

为摸清李楼—吴集铁矿基础岩石力学资料,开展了岩石力学参数测试以及岩体质量评价方面的研究。首先对矿区典型岩体分布区域进行了工程地质调查;采用室内试验的方法测定了典型岩石的物理力学参数,通过折减得到对应岩体的工程力学参数;选用RMR分级法、Q系统分级法及BQ分级法对典型岩体质量进行了评价分级。测试及研究成果对李楼—吴集铁矿采矿方法、采场结构参数的优化均具有直接的指导意义。     

煤系声波测井曲线幅值与岩石力学参数的相关性

对煤系岩石声波测井曲线幅值与静态力学参数进行相关性分析,提取相关性较为显著的参数,并建立统计学关系模型。将该模型应用到煤系岩石力学参数的定量预测中,通过预测值与实测值的对比分析表明,预测模型的预测精度可以满足实际生产的要求。     

复杂岩体力学参数的确定方法

复杂岩体力学参数的确定一直是岩石力学和工程领域的一大难题。本文在工程岩体连续性模型的基础上 ,运用确定岩体力学参数的新方法 ,对含层状斜节理的灰岩岩体进行数值力学实验 ,从而确定了该岩体的各项基本力学参数值。     

锚杆杆尾螺纹力学性能的实验研究

为提高锚杆杆尾螺纹段综合力学性能,在分析锚杆杆尾螺纹力学性能主要影响因素的基础上,对不同螺纹参数的锚杆螺纹段力学性能进行了试验研究,开发出螺纹力学性能测试试验台,加工不同公称直径、不同牙型、不同螺距等参数的螺纹段试件,进行多方案对比试验,得出不同螺纹结构参数与锚杆螺纹段力学性能的关系。试验结果表明：螺纹参数对锚杆螺纹段力学性能影响非常显著;通过减小螺纹的螺距,能够有效提高螺纹预紧力矩转化效率,并提高杆尾螺纹段的拉伸强度性能。     

基于正交试验的围岩力学参数反演及巷道支护设计

目前科学的锚杆支护设计方法是以计算机数值模拟为基础的动态系统设计方法,由于数值模拟结果的可靠性很大程度上依赖于围岩力学参数的选取,如何确定合理的围岩力学参数是目前锚杆支护设计中最突出的问题。应用正交试验的方法并借助有限差分程序FLAC,对影响巷道围岩稳定的主要围岩力学参数进行了敏感性分析,并以现场实测围岩变形为标准,对围岩力学参数进行了反演。基于反演得到的围岩力学参数和地应力测试结果,运用数值模拟的方法对王庄煤矿5205回风巷进行了锚杆支护设计,并在现场取得了良好的支护效果。     

基于GSI的节理岩体力学参数评价

节理岩体力学参数是进行岩土工程设计和稳定性评价所需要的基础数据。在介绍岩体GSI值确定方法的基础上,结合Hoek-Brown强度破坏准则和相关研究结果,利用所编制的岩体力学参数计算程序,实现了从岩体工程地质调查结果向岩体力学参数的快速转化。通过应用于金川二矿水平矿层岩体力学参数的计算,表明该方法可较准确反映节理化岩体的力学特性,且简单、易行,具有较好的工程实用价值。     

基于RMR的节理岩体力学参数快速评价

介绍了岩体RMR值的确定方法,结合Hoek-Brown强度破坏准则和相关研究结果,编制了岩体力学参数的计算程序,实现了从岩体工程地质调查结果向岩体力学参数的快速转化。通过应用于金川二矿水平矿层的岩体力学参数确定,表明该方法可较准确反映节理化岩体的力学特性,且简单、易行,具有较强的工程实用价值。     

基于随机-模糊理论的岩体力学参数优化

岩石样本值既存在随机性,又存在模糊性。用随机-模糊处理方法和传统方法对边坡工程中的岩石力学参数进行分析,通过对比可知采用随机-模糊处理方法优于传统方法。此外,对岩体力学参数取值置信度进行了探讨,讨论了岩体力学参数的概率分布形式,提出"置信阈值"的概念,从而为随机-模糊方法在工程实践中的应用奠定了基础。     

煤岩物理力学性质与冲击倾向性关系

冲击倾向性是煤岩介质的固有属性,是发生冲击矿压的必要条件,物理力学参数表征煤岩介质的性质,基于大量煤岩介质物理力学参数数据及冲击倾向性结果,分析了煤岩物理力学性质中吸水性、强度参数、变形参数与冲击倾向性之间的定量或定性关系.试验研究及理论分析结果表明,随着煤岩介质吸水性增强,其动态破坏时间越长,冲击能量指数越低,冲击倾...     

深部花岗岩物理力学参数随赋存深度变化的变异性试验

为研究深部花岗岩物理力学参数随赋存深度变化的变异性,通过对某金矿19～1 320 m深度水平的花岗岩岩样的岩石参数(单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、天然重度等)统计分析,结果发现,岩石参数变异系数大小顺序为：弹性模量>单轴抗压强度>黏聚力>泊松比>内摩擦角>天然重度;单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力、内摩擦角、天然重度随着深度增加有线性增大趋势,而泊松比随深度增加有线性减小趋势;根据地质统计学的变异函数,拟合出岩石参数最优模型,分析了岩石参数的空间变异性质,天然重度在赋存深度尺度内变异性小,而弹性模量和单轴抗压强度变异性较大。以岩石试验为基础,对不同赋存深度的岩石物理力学性质进行分析,揭示了岩石参数随赋存深度变化的规律及变异性,对深部开采有一定参考意义。     

麻栗场隧道施工仿真反演分析

根据麻栗场隧道现场监测结果,采用弹塑性位移反分析的方法,得到反映围岩综合性状的弹性模量E、地应力侧压力系数K的值.通过与临近断面的监测结果进行对比,检验反演参数的合理性.结果表明,反演所得参数基本反映了工程区岩体的实际物理力学性状,对隧道施工和设计具有一定的指导意义.     

冻融-荷载作用下基于残余强度特征的岩石损伤模型

岩石变形破坏特性是寒区岩土工程建设所直接面临的基础力学问题。为模拟冻融与荷载作用下岩石变形破坏的全过程,将冻融-荷载作用下的岩石微元在轴向抽象为未损伤、冻融损伤、受荷损伤、冻融与荷载共同损伤4部分,这4部分材料共同承受轴向应力,其中冻融损伤、受荷损伤、冻融与荷载共同损伤3部分可承受残余应力。采用Weibull分布描述岩石材料的非均匀性,基于D-P破坏准则,定量表述了冻融与荷载的耦合效应对总损伤的影响规律,建立了考虑残余强度特征的冻融受荷岩石损伤本构模型;基于岩石变形破坏特征,推导出模型参数的理论表达式;开展红砂岩冻融循环及三轴压缩试验,研究岩石的变形破坏过程及冻融循环和围压对其力学特性的影响,验证所建模型的合理性;分析冻融-荷载作用下岩石的损伤力学特性。研究表明:本文所建模型反映了冻融受荷岩石变形破坏的全过程,并能表征冻融循环和围压对岩石变形特性的影响;岩石的总损伤演化途径反映了细观力学响应与宏观变形破坏特征相一致,刻画出冻融与荷载2种作用因素对岩石总损伤扩展的非线性影响特性,探寻了细观损伤演化所诱发的宏观力学效应,为揭示岩石的冻融破坏机制提供理论依据。     

某矿山岩体质量评价与岩体力学参数研究

采空区稳定性的研究工作需要岩体质量评价结果和矿岩的岩体力学参数做根本支撑。通过现场工程地质岩体结构面的调查、岩芯取样以及室内岩石力学试验等方式,使用四种不同的方法对岩体进行了质量评价,得知大理岩、片岩及矿体为中等到差岩体,并以此质量评价所得的结论作为下一步岩体力学参数研究的基础,采用霍克布朗、摩尔库伦破坏准则以及经霍克和迪德里希斯修正的参数公式再加上加拿大专业软件RocLab的换算,求出矿山三种不同矿岩体的各项力学参数值。