金堆城露天矿北在岩体原位剪切试验方法与实践

剪切强度指标c,ψ值是边坡稳定性分析计算过程中最重要也是最关键的强度指标，而现场岩体原位剪切试验是获取其真实数据的有效手段。本文简要介绍了岩体原位剪切试验的设备及方法，旨在为同类矿山边坡分析治理提供参考。     

原位剪切试验在工程滑坡勘察中的应用

岩土体的抗剪强度指标，尤其是作为薄弱层的岩体结构面的抗剪强度，在滑坡稳定分析中起着至关重要的作用。现场原位剪切试验，试样受扰动小，试验状态与岩土体所处真实状态较为吻合，得到的参数也更加真实，是滑坡勘察原位测试的重要手段之一。适用于测定边坡的岩土结构面、岩土接触面、滑动面以及含碎石黏土的混合土层和其他粗颗粒土层的抗剪强度。重庆华宇·观澜华府项目工程滑坡勘察，在现场做原位剪切试验的同时，采集原状样品进行室内直剪试验，获取2种不同试验下的抗剪强度参数，分别取用2种参数对不同工况下的滑坡体进行稳定性分析计算，并与滑坡体的实际变形特征进行比较，从而验证了原位剪切试验确定岩土体抗剪强度参数的合理性，可为类似工程提供参考和借鉴。     

新型预钻式原位岩体剪切仪的设计与试验北大核心

基于弓状结构及楔形刀具侵入岩体特性,研制出一款适用于原位岩体抗剪强度测量的新型预钻式原位岩体剪切仪。对预钻式原位岩体剪切仪的总体结构进行了设计,采用有限元分析软件对关键部件进行了仿真分析,仿真结果表明关键部件设计合理;对剪切仪进行了标定试验,并在浇筑的混凝土平台进行现场试验,试验表明性能参数达到了设计要求,并具有良好的原位测试性能。     

影响原位试验岩体强度参数的因素分析

以构成露天矿山边坡的岩体为研究对象,通过现场的原位测试技术来确定岩体的抗剪强度参数时,讨论了影响试验成果的各方面因素,从而得到较精确的试验数据,并为边坡的稳定性分析提供合理的参数依据.     

边坡碳质板岩原位剪切试验研究

岩石的参数是分析滑坡区稳定性状况的重要基础条件,以包钢巴润矿业滑坡区为工程背景,对主要由黑云母碳质板岩组成的松散岩体边坡进行稳定性研究。采用现场原位剪切试验、理论计算与数字图像处理技术相结合的方法,拟合原位剪切试验结果;基于最小二乘法确定现场岩体内摩擦角与黏聚力,分析原位剪切试验的节理面数字三维形貌,通过分形维数实现剪切结构面复杂程度的定量表征。结果表明,原位试验过程中,在0～1 MPa法向应力下得到的剪切应力,拟合优度为0.98;而文献[14]研究法向应力在3～14 MPa情况下的4组试验得到的剪切应力,拟合优度为0.75;剪切后的岩体在样品垂直方向120～240 mm产生剪切结构面,结构面发生剪断破坏的同时,伴随有剪胀破坏;剪切结构面形貌复杂程度较大,分形维数数值为1.68。原位剪切试验与图像形貌数学分析思路为现场岩体的物理力学参数预测与定量表征提供重要参考。     

矸石山岩体的抗剪特性试验研究

对李家壕煤矿矸石山进行实地勘察选点,对不同排弃时间段的矸石岩体进行原位剪切试验和室内大型剪切试验,分析了相应试验的矸石岩体剪切应力-剪切位移曲线规律,计算了不同压力级别下的峰值抗剪强度,并结合Hoek-Brown岩体强度准则分析黏聚力和内摩擦角试验值。结果表明：矸石的排弃时间越长,外部载荷影响次数越多,所处矸石山边坡堆积层位高度越低,矸石块体的胶结情况就越好,则矸石岩体滞后达到峰值强度,其抗剪强度就越大|原位剪切试验中矸石岩体呈剪切型摩擦剪切,与大型剪切试验的矸石块体剪切应力-剪切位移曲线都呈一定的线性规律,表现出峰值强度前阶段,随着剪应力的增加,以明显的弹性剪切变形为主|矸石原位剪切试验的黏聚力和内摩擦角都比大型剪切试验值大,Hoek-Brown岩体强度准则估计的黏聚力值都比试验值偏大,而内摩擦角估计值和试验值较为接近。该成果可为今后研究矸石岩体抗剪特性及矸石山边坡稳定性分析提供参考。     

破碎岩体结构面剪切强度确定方法

针对破坏岩体室内力学试验试样制备困难、剪切强度参数难以获取的问题开展研究。通过理论分析,提出一种基于试样重建的剪切强度试验方法,采用环氧树脂灌模包裹试验岩块,按不同角度要求制样,参考变角剪试验开展剪切试验,通过室内试验对华兴铝土矿破碎岩体结构面的剪切强度进行测定,得到其黏聚力为2.44 MPa,内摩擦角为23.5°。研究结果表明:华兴铝土矿破碎岩体结构面的剪切强度与现场实际相符,验证了该方法的实用性,该方法能够获取破碎岩体结构面的剪切强度,为其它矿山提供借鉴。     

庙沟铁矿露天扩界最终边坡角的确定

通过对庙沟铁矿边坡进行现场原位试验与边坡风化破碎带测试、边坡结构面调查、岩体质量评价、边坡岩体强度参数及岩体强度指标反演分析、边坡稳定性计算,提出了庙沟铁矿露天最终边坡角可由原设计48°进一步提高到52°,并进行经济效果分析。     

庙沟铁矿露天扩界最终边坡角的确定

通过对庙沟铁矿边坡进行现场原位试验与边坡风化破碎带测试、边坡结构面调查、岩体质量评价、边坡岩体强度参数及岩体强度指标反演分析、边坡稳定性计算,提出了庙沟铁矿露天最终边坡角可由原设计48°进一步提高到52°,并进行经济效果分析。     

某露天矿区全风化花岗岩原位试验研究

针对南方某露天矿区全风化花岗岩进行现场原位试验,选择制备了3组代表性的全风化花岗岩试体,通过设计堆载对试体加载不同垂直荷载的正应力、水平剪应力,直至剪切破坏的试验,对试验数据整理分析,获得正应力σ和正应变ε曲线图、剪应力τ和剪应变ε曲线图,用最小二乘法回归得出抗剪强度曲线图和C、φ值及相关系数R;根据试验施加的单位压力P和实测的岩体变形S,绘制P-S关系曲线,得出弹性(变形)模量。为采场边坡稳定性计算分析提供更符合实际的岩土力学参数,也为工程中遇到类似的风化花岗岩时提供参考。     

都龙锡矿排土场松散岩土体原位直剪试验研究

介绍了都龙锡矿排土场主要是由采场爆破的岩石堆排而成,通过现场原位直剪试验,获得了排土场松散岩土体直接剪切时的剪应力-水平位移关系曲线,为矿山排土场边坡稳定性评价提供了较为真实的抗剪强度参数。     

岩石抗剪强度参数反分析的研究

本文分析了用已发生滑坡的滑体反算抗剪强度参数C、(?)值常用的计算方法中存在的问题,指出了应改进的地方;还提出通过现存的高大边坡来反算C、(?)下限值的方法。 边坡稳定分析其精确、可信程度与用来计算的岩体强度指标值密切相关。用刚体平衡法进行稳定分析所用的强度指标是抗剪强度参数——粘结力C和内摩擦角(?)。目前两值的确定一般是通过实验室的岩块抗剪强度实验和现场原位抗剪试验。岩块与岩体的强度指标差异极大,而现场原位抗剪试验由于经费及时间等原因,一般较少进行,且常因试验条件所限,试验结果离散程度也较大。所以说,要想准确地确定岩体C、(?)值是很困难的。 确定岩体C、(?)值的另一有效途径是反分析。边坡的滑动可以认为是一个大型的现场原位抗剪试验。目前的反分析大都是针对已滑动的滑体进行的。 本文提出一个通过现存的高大边坡来反算岩体C、(?)下限值的方法。另外,对用已滑动的滑体来反算C、(?)值的计算方法中存在的问题作一探讨。     

室内土体剪切试验方法比较及结果分析

收集多个工程的资料,比较和分析各种土体剪切试验方法优缺点以及指标差异性,为设计人员在工程设计中正确选择试验方法、试验条件及合理利用抗剪强度指标提供参考.     

大型堆积体原位直剪试验研究及三维稳定性分析

通过对一大型堆积体边坡进行原位直剪试验,发现剪切过程中部分位于剪切面上的超粒径颗粒被剪断或棱角处发生破碎,造成剪切位移有“跳跃”和剪切力突变现象;由于含石量的不同,堆积体内部剪切面起伏差大于基-覆界面剪切面起伏差;在堆积体内部直剪试验曲线中,剪应力达到最大值后进入塑性屈服阶段,基-覆界面处直剪试验曲线在达到峰值之后有一定的应力降,表现出一定的应变软化特性;基-覆界面的抗剪强度明显低于堆积体内部的抗剪强度。在对堆积体抗剪强度参数研究的基础上,考虑堆积体边坡的三维空间效应,采用有限差分强度折减法对其在自然状态、正常蓄水位、正常蓄水位+地震等工况下进行了三维稳定性分析评价,并得到了不同工况下堆积体边坡潜在三维滑体的空间轮廓。     

义马煤业北露天矿弱层流变强度特征

弱层的流变强度是边坡稳定性研究工作的重要指标之一,通过试验得出不同应力作用下岩体软弱夹层随时间的变形特性,了解软弱夹层蠕变阶段发展的特点,求取软弱夹层的长期强度指标以及流动特性指标等,通过相应的物理、力学性质等试验结果的对比,弱层的流变强度低于快剪强度。在以弱层为主要不稳定因素的边坡中,进行边坡稳定分析和施工方案时采用流变强度具有重要意义。     

曼家寨露天采场西帮边坡原位直剪试验研究

针对曼家寨露天采场工程地质现状,在西帮边坡通过现场调查确定出有代表性的岩土层,采用人工挖坑,用土石袋堆载方法进行了现场原位直剪试验。对试验数据整理分析,获得了τ-ε曲线图,用最小二乘法回归得出抗剪强度σ-τ关系曲线图和相应的抗剪强度参数c、Φ值及相关系数r。试验表明,西帮边坡原位直剪试验研究对露天采场边坡稳定性评价及工程治理优化具有重要价值。     

类岩体结构面峰值剪切强度尺寸效应分析

由于岩石力学试验不可重复性的缺点,在室内开展岩体结构面峰值剪切强度尺寸效应试验存在很大的困难。鉴于此,采用三维扫描技术获取结构面形貌数据,而后应用3D打印技术制作结构面模具,在此基础上,浇注一批大小不同的结构面试件,经养护后进行了4级法向力下的直剪试验。最后,应用PFC2D软件进一步开展了结构面剪切强度尺寸效应数值试验。结果表明:(1)三维扫描和3D打印技术是实现室内结构面剪切强度尺寸效应试验的有效方法;(2)随着结构面尺寸增大,其峰值剪切强度先增大而后减小,亦即结构面峰值剪切强度既存在正尺寸效应,也存在负尺寸效应;(3)3个不同类型的Barton标准剖面线的直剪数值试验表明,结构面粗糙类型不同,其尺寸效应特征有所区别,亦即结构面峰值剪切强度尺寸效应特征与其粗糙程度有关。     

香港腐泥土的反复直剪试验

材料变异问题是香港腐泥土剪切强度参数确定的主要困难,若采用反复直剪试验,则单个试样便可克服材料变异问题,从而达到采用直剪试验获取边坡设计参数的目的。本文探索了这种方法并进行了讨论。     

深部煤岩原位扰动力学行为研究

深部开采是我国矿产资源获取的主要途径,然而目前深部资源的开发现状是工程领先倒逼理论创新,时效性差,灾害频发。系统探索深部岩体原位力学行为已经成为了深部矿产资源高效开采亟待攻关的基础科学问题。以深部煤炭开采为工程背景,通过现场井下实测捕捉深部岩体所经历的应力路径,进而考虑扰动应力路径、深度原位赋存环境等因素,开展深部煤岩原位力学与破坏特征的模拟测试,主要结论有:①赋存深度是深部原位岩体力学行为的重要影响因素。岩体强度随赋存深度非线性增长,浅部(低围压)岩体的强度受载荷速率影响较小,加卸载速率对深部(高围压)岩体力学特征影响存在特定范围。②工程扰动是深部原位岩石力学特性的重要影响因素。扰动应力路径下岩体较常规三轴强度降低,且与常规三轴力学试验不同的是出现低初始应力作用下的体积膨胀和高围压作用下的体积收缩现象。③原位扰动应力路径下,随深度增加岩体破坏后表面微裂纹数量减少,由"半Y"型拉-剪复合破坏向"半X"型纯剪切破坏过渡。④建议的煤岩原位岩石力学测试方法可以较为真实模拟地下工程扰动形成的三向不等压力学状态,能有效在实验室条件下揭示深部开采扰动下煤岩体力学行为。     

露天煤矿软弱夹层剪切强度特性分析

通过大量的剪切试验成果,分析了软弱夹层剪切强度的特性和剪切破坏过程的变形特征。提出进行剪切强度试验研究除了强度大小外,应注重强度特性变形特征的研究,为岩体稳定和变形破坏、滑坡中长期预报提供完整的基础资料。