顺层陡倾斜坡溃屈破坏机理研究

陡倾顺层不临空滑坡一般难以提前识别其风险,为揭示此类滑坡演化过程和变形破坏机理,阐明其变形运动特征,以重庆市东阳滑坡为例,在详细地质调查的基础上,选取最不利的地质断面建立理论力学模型、地质模型以及陡倾顺层状岩体溃屈长度方程,并基于有限元方法的数值模型进行模拟分析,结合地质调查及数值模拟综合分析了东阳滑坡的破坏机理、演变过程,分解从滑动到堆积的各阶段特征。研究结果表明：(1)东阳滑坡属于典型的顺层陡倾不临空的岩质斜坡顺层失稳破坏,在长期地下水入渗软化条件下,滑动段重力驱动下,滑体顺层蠕滑至锁固段最终剪切溃屈发生整体滑移破坏;(2)滑坡体演化过程符合岩体结构力学中层状岩体板裂破坏理论,并依据其破坏准则建立溃屈段长度方程;(3)通过FLAC^3D软件模拟,滑坡演化过程中水平最大位移的部位发生在滑坡体腰部,纵向最大位移发生在滑体顶部后缘,最大主应力方向在滑坡腰部发生偏转,由平行于主滑面方向向垂直于滑面向外偏转;(4)东阳滑坡运动破坏分解为裂缝发展—滑面贯通阶段、锁固段溃屈—滑体启动阶段、快速滑动阶段、制动堆积阶段4个阶段。     

重复采动对顺层岩质斜坡变形破坏的数值模拟研究

煤层开采过程中顺层岩质斜坡易发生滑坡,且这类滑坡往往规模大,危害性大;以UDEC离散元法为基础,研究地下煤层重复开采对顺层岩质斜坡的影响。研究结果表明:采动影响的下沉量随埋深减少依次递减,岩层在受采动影响后的变形为非连续性变形,与单层开采相比,重复采动会导致斜坡在水平方向的移动变形显著增大;重复采动导致斜坡发育新的裂缝和裂缝群,更容易导致软弱结构层发生破坏,坡体稳定性进一步降低;单层采动时的"变形积累-裂缝产生-扩展-闭合"动态发育过程在重复采动时会演变成"变形积累-裂缝发育扩展-发育稳定"动态发育过程。     

基于PFC2D的不同倾角组合孔洞岩石力学特性及破坏特征

天然岩体中存在不同几何形状的裂隙和孔洞缺陷,这些孔洞缺陷改变了岩体的力学特性,是引起围岩失稳的关键因素,对复合孔洞缺陷模型进行研究,有助于围岩的稳定性控制。鉴于此,本文采用二维颗粒流（PFC2D）软件对不同倾角组合孔洞缺陷的岩石进行单轴压缩试验,研究了其对岩石力学特性和破坏特征的影响。结果表明：孔洞缺陷的存在降低了岩体的单轴抗压强度、峰值应变、起裂应力和损伤应力,加速了裂纹的产生,促进了岩石的破坏。不同倾角对试样的力学性能和损伤程度的影响不同,随着倾角的增大基本呈先降低后升高的趋势。裂纹产生前,各模型的拉应力集中区分布在孔洞的上、下端部,压应力集中区分布在孔洞的左右两侧;模型破坏后,压应力集中区域沿孔洞的左右端部转移至模型的左右两侧。 关键词：PFC2D;组合孔洞;力学特性;破坏特征     

基于拉格朗日差分法的顺层岩质边坡弱面注浆效应分析

为了分析顺层岩质边坡弱面注浆效应,采用了基于拉格朗日差分法的数值分析模型对其进行模拟.由FLAC3D数值模拟结果可知,弱面注浆加固能够使应力在顺层岩质边坡岩体中得到均化,避免应力集中现象的发生,从而增强边坡的稳定性.     

缓倾斜多层矿床充填法开采围岩变形及回采顺序试验研究

根据缓倾斜多层矿床特征,构建物理相似材料模型,采用相似模拟试验方法,研究前进式和后退式回采顺序开采矿床的围岩应变变化、巷道围岩应变变化和地表沉降及其演变规律,探讨嗣后充填采矿法回采上横山矿合理的回采顺序。结果表明：围岩的变形破坏依矿、岩层不同呈现出明显的不连续性和间歇性,矿、岩层边界附近应变变化梯度较大;前进式回采较后退式回采拉应变状态区域少15.28%;随采场与巷道间距的增加,巷道顶板和近矿体侧帮应变状态具有压应变向拉应变变化的趋势;地表沉降范围具有不以采空区为中心对称的特点。前进式回采顺序是较好的回采顺序。     

节理边坡岩体参数获取与PFC2D应用研究

边坡稳定是决定露天矿山安全生产的前提,应用颗粒流方法研究边坡稳定性的首要任务是获得合理的边坡岩体强度参数。研究了应用于颗粒流的节理边坡岩体强度参数获取方法,应用点荷载仪及ShapeMetriX3D岩体数字测量技术进行边坡岩体调查,由修正Hoek-Brown准则得到岩体强度参数,最后通过宏细观参数标定确定相应的颗粒流细观参数。结合河北钢铁矿业公司黑山露天铁矿工程实例,建立边坡颗粒流模型,研究了挂帮矿回采中岩体的变形、失稳、破坏的整个过程,并与现场勘测结果和相似试验结果对比,得到的岩体破坏模式相似。     

缓倾斜煤层相似材料模拟试验研究

以安徽省淮北市海孜矿为原型,根据相似理论,对采后缓倾斜工作面上覆岩层下沉和水平移动进行了相似材料模拟试验的研究,获得了岩层与地表移动参数,为缓倾斜煤层综采技术的应用和推广提供了理论依据,对指导海孜矿区减小采动损害及保护煤柱的留设具有实际应用价值。     

金厂峪金矿缓倾斜难采矿体采矿方法研究

根据金厂峪金矿顶板不稳定的缓倾斜薄至中厚难采矿体的赋存条件,采用块体理论及数值模拟计算分析顶板的稳定性,提出了分两层逆向和顺向推进的房柱采矿法,对国内外同类矿山资源的开发利用有参考价值.     

支架-围岩关系数值分析

为了分析巷道支架壁后注浆的效果,运用颗粒流PFC2D数值模拟软件,建立了四种不同的数值计算模型进行比较.结合米村28轨道大巷工程地质实际条件,分析了不同支架一围岩作用关系对支架变形特征、支架受力分布、支架自身承载性能及巷道围岩应变率的影响.计算结果表明,通过支架壁后注浆,改善了支架受力状况和受力分布,实现了支架-注浆体-围岩三者共同承载.支架壁后注浆首先减小了浅部围岩应变率,抑制了围岩在更大范围内的变形,从而控制了巷道的强烈变形.     

某排土场边坡变形的二维颗粒流仿真研究

排土场失稳破坏将产生重大的灾难性后果。由于排土场的特殊性,其失稳变形破坏机制更为复杂。以福建某露天矿排土场为原型,用颗粒流软件PFC2D对其进行饱和工况下的变形破坏过程模拟,根据坡形变化图、位移矢量图以及测量圈的孔隙率监测数据探究排土场的破坏机制,总结排土场变形破坏规律。结果表明,上部堆积体最先产生滑移,对下部产生堆挤,使得坡脚隆起、细颗粒挤出,最终导致整体性滑移;于基岩面附近产生沿基岩面的折线滑动,越靠近临空面则逐渐演化为圆弧滑动;变形过程中,孔隙率变化可分为两类:Ⅰ类孔隙率由大变小,Ⅱ类由小变大,两者在坡体破坏之时孔隙率增长速度接近。研究结果对排土场边坡的稳定分析具有理论和实际意义。     

缓倾斜薄矿体矿柱回采采场围岩稳定性研究

为解决缓倾斜薄矿体矿柱安全高效回采这一难题,对采场围岩稳定性进行研究是非常必要的。以三山岛金矿平里店矿区为工程背景,在前期现场调查、室内力学试验及岩体力学参数工程处理的研究基础上,运用RMR分级法和Q系统分级法分别对缓倾斜薄矿体矿柱回采围岩质量进行分级研究,得出采场围岩稳定性一般;分析了缓倾斜薄矿体采空区顶板破坏机理,并基于Burgers体建立了缓倾斜薄矿体采空区流变力学模型,为采场支护提供了理论依据技术支持;设计了缓倾斜薄矿体矿柱回采采场围岩应力实时监测系统,得到了采场围岩应力变化规律,现场实践证明：监测系统精度高、运行稳定。     

基于PFC 2D高梯度磁场下煤粉干式磁选行为模拟

为了清晰认识煤粉磁选行为的特性,选取矩形磁钢-锥形聚磁介质闭合磁系提供高梯度磁场环境,建立了煤粉干式磁选过程磁性颗粒动力学模型。基于二维离散元软件PFC 2D,研究了干式磁分离过程磁性颗粒运动行为,考察了磁场强度、极距、比磁化率、锥角对颗粒运动轨迹中位移、速度、平均不平衡力的影响。结果表明：磁场强度、比磁化率越大,颗粒在磁场中受力越大,位移、速度变化越明显,有益于颗粒的磁力捕集;保持颗粒距锥尖相对距离l/2,极距越小,位移、速度变化趋势越大,越有利于磁性颗粒的吸附、系统的稳定;锥角为π3时,颗粒所受磁场力最大,系统易达到平衡状态;锥角对系统影响最弱,比磁化率较极距、磁场强度对系统影响大。     

长壁分条全面法在缓倾斜薄矿体开采中的应用

缓倾斜薄矿体的开采一直是采矿方法设计的难点,针对滴水铜矿的开采技术条件,在分析原有采矿方法的缺点和存在的主要问题的基础上,提出了"长壁分条、堑沟削壁、移架放顶"的综合采矿思路,在改进凿岩设备、沿空留巷技术砌筑电耙道和设计金属组合支架支撑工作面的基础上,设计了适合缓倾斜薄矿体开采条件的长壁分条全面采矿方法,并对该采矿方法进行了现场试验。试验结果表明,新方法的各项经济技术指标较原采矿方法均有大幅度提高,在降低了开采成本的同时,大幅度提高了劳动生产率。该采矿方法及其设计思路对类似缓倾斜薄矿体的开采具有一定的借鉴意义。     

直剪条件下含裂隙岩石变形特征研究

为研究直剪条件下含裂隙岩石破坏过程中的变形特征,使用PFC^2D对含裂隙岩石进行直剪试验,分析试验中岩石的破坏位移、破坏功、抗剪强度之间的关系,并从细观角度分析试验过程中试样内部的位移情况。结果表明：裂隙使得岩石在破坏过程中产生了更大的变形;破坏功与破坏位移具有正相关关系;含单裂隙岩石两侧的位移方向和大小各不相同,越靠近裂隙中部,裂隙两侧的位移差越大,挤压情况越严重;含交叉裂隙岩石分为多个不同的区域,各区域内的位移大小、方向不相同,存在裂隙两侧张拉和挤压情况,在直剪条件下,内部各区域发生张拉破坏和挤压破坏。