岩石应变软化弹塑性有限元分析

本文从岩石的变形特性和界面约束理论出发,建立了应变软化规律及共有限元本构方程。这种方程的求解存在着解法难与收敛慢和漂移界面的两个问题。解决方法:(1)分析各种解法,采用初应力法,并进行改进称之改进的初应力法,以加速其收敛;(2)考查各种漂移界面的修正方法,选取其中较好的一种。编制了一个相应的EPSF程序,并对金川某巷道进行了软化有限元分析。     

深部开拓松散围岩巷道的支护工艺探讨

松软破碎岩层是矿山巷道施工中经常遇到的不良地层,金川矿区随着开采深度增加,岩体变硬变脆,地质条件恶化,该文从工程的稳定性及施工工艺人手,详细论述工程在深部地质条件下的施工工艺,分析存在的问题,有效解决此类围岩条件下的巷道施工,不断提高工程的施工进度与巷道的稳定性。     

矿山巷道围岩稳定性分析

本文重点探究了矿山巷道围岩稳定性分析,介绍了有哪些因素会影响到围岩稳定性,并围绕某矿山中的1101材料斜巷,选择数值模拟方法对该巷道的围岩展开了稳定性分析,考虑实际情况,并参考分析结果,提出了围岩控制的措施,经过落实支护方案并进行监测验证,证明采取的支护措施是有效的,获得了良好的围岩变形控制效果,提升了围岩稳定性。     

水平主应力下矿山巷道围岩稳定性分析

在数值模拟的基础上,结合武钢某铁矿阶段大巷工程实例,对巷道轴向与水平主应力呈不同方向时分别进行了模拟,分析了开挖后巷道围岩应力、位移变化规律以及塑性区的分布情况,并提出相应的支护方案。研究结果表明:在最大水平主应力的大小一定时,其方向是影响巷道围岩稳定性和支护设计的关键因素之一,最大水平主应力与巷道轴线的夹角越小越有利于巷道围岩的稳定;随着夹角的变大,顶板的应力和变形一直维持在较高的水平,两帮的受力和变形受到的影响较顶底板要大,支护时应该特别注意;喷锚支护可以改善围岩的塑性区,控制顶板沉降和两帮位移,确保巷道的安全。研究结果为采矿巷道稳定性分析和支护设计提供了重要的理论依据。     

高海拔破碎围岩排水巷道锚索支护参数优化

合理的支护形式与支护参数是确保巷道围岩稳定的关键。巨龙铜矿排水巷道Ⅳ级围岩区域采用锚杆+金属网+喷浆进行联合支护效果较差。针对巨龙铜矿Ⅳ级围岩区域支护存在的问题,在现有支护基础上增加锚索和钢拱架支护,同时增加喷浆厚度。设计了不同锚索支护参数,利用有限元数值模拟软件进行了锚索支护参数优化。结果表明：巷道围岩顶板处存在明显应力集中现象。随着锚索支护参数增加,巷道顶板处最大应力值增加。随着锚索间排距增大,巷道顶板最大位移增加,锚杆间距由1.2 m增加至2.0 m,巷道顶板位移分别为4 mm、4.38 mm、4.82 mm。锚索最优支护参数为1.6 m×2.4 m。研究结果为类似巷道锚索支护参数选取提供了理论参考。     

松散破碎围岩巷道支护优化设计

在松散破碎围岩条件下进行巷道开掘及维护时,往往会出现围岩承载能力差、矿压显现剧烈等一系列问题。邢台康达煤矿9煤轨道下山掘进过程中,可能会遇到废弃老空区等不良地段,将面临松散破碎围岩条件下的支护难题。利用《结构力学》的原理和方法,经过理论计算与综合分析,确定了该特殊围岩条件下的巷道支护方案,提出了相应的施工要求,为破碎围岩条件下的巷道施工安全提供了理论依据。     

膨胀性围岩中巷道地压的模拟

本文研究了膨胀性围岩中巷道地压显现规律和支护的模拟方法,这些方法包括有限元法和模型试验方法,并利用这些方法分析和讨论了膨胀性围岩中巷道地压的显现规律和几种支护方案的作用原理.     

基于最大主应力判据的深埋巷道岩爆预测

岩爆是开采深部矿床常遇到的难题,会对矿山企业造成巨大的损失。为了预测深部矿床围岩的岩爆活动,文章针对某金属矿深埋巷道开挖工程,首先通过室内岩石力学试验获取多个围岩岩爆倾向性指标值,并以有效冲击能量指标W为主,其他指标为辅,判定矿区各围岩的岩爆倾向。在此基础上,依据基于最大主应力的岩爆判别准则,对不同深度的大理岩和花岗闪长斑岩两种围岩的巷道开挖进行了数值模拟计算,由此判定了巷道周边各部位的岩爆等级。结果表明:该矿区埋深为450~1 050 m的两种围岩巷道不同部位,开挖完成后均可能出现中等至高等的岩爆活动,各部位的岩爆等级排序为底板两侧巷道两帮拱顶内缘;埋深情况相同的两种围岩巷道,花岗闪长斑岩巷道发生岩爆的等级更高。该研究结果为深埋巷道的开挖及制定合理的岩爆预防措施提供了依据。     

掘进巷道过陷落柱破碎围岩控制技术研究

依据5301运输巷与TX1、X181陷落柱间位置关系以及陷落柱内破碎岩体发育情况,对围岩支护参数进行设计。现场应用后,运输巷掘进过陷落柱期间顶板、巷帮围岩处于稳定状态,变形量最大分别为156 mm、142 mm,围岩控制效果显著。研究成果可为其他矿井回采巷道掘进过陷落柱围岩控制提供经验借鉴。     

含水破碎段井壁结构与围岩稳定性分析及其支护实践

以某含水破碎段竖井为工程背景,通过钻孔岩心地质调查,采用基于岩体地质力学分类的稳定性图表,对-1 000～-1 200 m竖井井筒围岩的稳定性进行分析,为井筒建设及服役期围岩稳定性控制方案的制定提供依据和基础。对井筒含水破碎段围岩的混凝土井壁进行计算,提出新的井筒围岩支护设计方法,确立了"混凝土井筒不承压"的深部竖井支护设计理念,增加掘进工作面裸露高度,使井筒围岩压力充分释放,并采用临时支护+混凝土浇筑的井壁结构对该竖井进行支护,对支护效果进行实时监测,结果表明,采用该支护方式能够顺利通过竖井含水破碎段。     

横观各向同性岩体中深埋圆形巷道的位移解析解

自然界中具有层状构造的沉积岩约占陆地面积的2/3,而中国占到77.3%,许多变质岩也具有显著的层状构造特征,所以在采矿工程中遇到大量的层状岩体稳定性问题。对于层状岩体,在力学上可将其处理成横观各向同性体。根据横观各向同性弹性力学的平衡方程、物理方程和几何方程,推导了横观各向同性岩体在极坐标系下的相容方程,得到了二向不等压应力条件下横观各向同性岩体中深埋圆形巷道的位移解析解。虽然在推导中假设巷道横断面平行于各向同性面,但位移解析解表明,围岩径向位移不仅与各向同性面上的弹性模量和泊松比有关,而且与垂直各向同性面方向的弹性模量和泊松比有关。     

基于不同强度折减路径下的隧洞围岩稳定性分析

为解决隧洞围岩稳定性分析问题,开展了基于广义Hoek-Brown屈服准则强度折减法的研究.在有限差分软件FLAC^3D中利用FISH语言编制强度折减程序,并以计算收敛性和特征点位移突变性为判据,求得整体安全系数.针对广义Hoek-Brown屈服准则四个基本输入参数σ_ci、m_i、GSI和D,引入等效接近度概念,以此为基础对比分析了七种强度折减路径的合理性,得出折减路径的合理性依赖于具体工程参数的结论,并通过工程实例对比验证了上述结论.隧洞稳定性随D值的增大而降低;将计算收敛性以及特征点位移突变性相结合作为其稳定性的判断标准更为合理.     

基于变形监测的巷道注浆支护效果评价与分析

玲珑金矿255新巷道塌陷区岩体运用水泥-水玻璃双液注浆及锚固技术进行改造增强加固。通过对注浆前后现场大量实测资料和巷道断面及底板变形监测数据进行统计分析,发现处于采动影响的坚硬围岩、浅埋巷道围岩变形具有阶段性和可恢复性特征,巷道围岩变形经历稳定-急剧变形-缓慢变形-变形恢复4个阶段。此外,注浆后,巷道底臌减缓、原下沉逐步恢复,两帮收缩量趋于稳定,充分证明了巷道注浆效果良好,支护设计合理。     

深井矿山岩爆的预测预报及其防治技术

在深井矿山中,岩爆的发生极大地威胁着井下人员设备材料的安全,对岩爆的预测预报变得越来越重要.文中在总结国内外学者在岩爆研究成果的基础上,对岩爆的发生机理及其常用岩爆判据进行研究分析,指出当前的岩爆判据大体上都是围绕着岩体的物理力学性质、受力状态以及储能情况等3个方面进行研究分析的. 利用单一判别指标进行岩爆预测会存在一定的局限性,应综合考虑多种判别指标进行岩爆的预测预报. 最后介绍了实际矿山中几种常用的岩爆预测预报方法及其防治技术,对矿山岩爆的预测预报及其防治具有一定的指导作用.      

岩温对曹家洼金矿深部开采热环境的影响

曹家洼金矿小尹格庄矿段已进入深部开采,岩温是影响采场热环境的主要热源;根据热传导理论分析,采用浅孔测量岩温的方法合理可行,通过测量得出了曹家洼金矿岩温随深度变化的规律;在此基础上,计算分析了岩温对井下风流温度升高的作用,认为该矿深部开采存在一定程度的热害,热环境有进一步恶化的趋势,需加强通风降温措施,切实改善井下作业环境。     

基于RTS-500岩石流变仪三轴强度和变形特性

采用英国GDS公司生产的RTS-500型岩石三轴流变仪试验机,进行不同围岩条件下的三轴压缩实验,并对试验结果进行分析. 确定三轴围压下的峰值应力以及其应变的变化规律,以及根据Mohr-Coulomb强度理论确定岩石的c、φ值的变化规律,研究绿泥石英片岩的强度和变形特性.结果表明:在低围压时,岩样内部非均匀化,岩石表现为脆性特性;在高围压时,岩样内部由低到高逐渐屈服,内部趋于均匀化,此时岩石出现由脆性向塑形特性转变的趋势.岩石的峰值应变与围压呈显著的线性关系,岩石残余强度对围压的敏感性明显高于峰值强度. RTS-500型岩石三轴流变仪系统实验精度较高,实验数据可靠.      

基于强度理论的岩石损伤弹塑性模型

根据单轴受力特性曲线唯象地考察岩石材料损伤演化,定义弹性应变表示的一维损伤变量及其本构模型,利用双剪强度理论将其推广至三维模型.塑性是潜在破坏面的摩擦滑移,在传统塑性理论的框架中,建立了基于摩尔-库仑强度理论与潜在滑移面摩擦软-硬化特性的各向异性损伤弹塑性本构关系.结果表明,计算的损伤演化与CT观测结果符合很好,用本文的弹塑性模型反映损伤材料的力学特性是可行的.     

深井岩爆与采矿方法关系之研究初探

从介绍中国目前2座黄金矿山开采现状出发,分析研究了国内外金属矿山深井开采采矿方法可行性技术现状;单从采矿工艺与岩爆发生的关系方面来看:空场采矿法不可取,崩落采矿法也只能在一定深度范围内使用,唯一可以在深度2000~3000 m以下的急倾斜或缓倾斜矿体开采应用的采矿方法,只有充填采矿法,而且是胶结充填采矿法;其充填率或充填密度越大和充填质量越高,对降低可以引起岩爆的能量耗散率有非常明显之影响。     

极限平衡理论下寒区危岩稳定性及关键参数研究现状

危岩失稳破坏是我国寒区主要的地质灾害之一,基于极限平衡分析理论,采用力学计算结果可定量分析危岩稳定性,因此,对极限平衡理论下寒区危岩稳定性计算参数研究一直是寒区边坡工程的重点。在收集国内外相关资料的基础上,从多方面总结了关键参数的研究进展,指出了当前危岩稳定性及关键参数研究存在的问题:①自然环境中危岩体结构面冻胀理论的选取;②适用于土体（连续介质）冻结深度计算的经验公式是否适用于岩体（多孔介质）;③如何界定主控面上岩体物理力学性能劣化规律。同时,对未来寒区危岩稳定性研究及发展予以分析,未来研究方向包括危岩结构面冻结深度研究的完善、多场多相耦合对危岩的劣化作用、断裂力学和损伤力学等理论与极限平衡理论相结合等方面。