罗河铁矿岩体节理裂隙倾角调查与统计研究

节理裂隙倾角的分布特征对工程岩体的强度与稳定性有着重要影响。针对罗河铁矿-455～-515 m水平矿区进行节理裂隙倾角调查统计,利用数字近景摄影方法获取节理裂隙7400条,分析了节理裂隙倾角的分布特征。结果表明,全矿区倾角为60°～90°的节理裂隙约占全区40%,-455,-470,-508,-515 m水平矿区的节理裂隙较为发育,节理的分布密度较大,这些水平矿区岩体稳定性相对较差。研究结果为罗河铁矿优化开采方案、预防风险事故提供了一定的依据。     

昆明市梁王山地区节理及断层构造分析

通过对滇池东部梁王山地区杨柳冲新村至饮马池矿段路线野外实地调查研究,实测并收集整理F1至F5断层间节理83条,运用极点等密度图、节理倾向(走向)玫瑰花图、倾角分布直方图等统计方法对研究区节理分布特点以及空间产出形态进行了统计分析。从裂隙极点等密度图及走向图可以看出,区内存在四个方向的节理组,第一组:10°～30°∠18°～63°;第二组:80°～120°∠45°～75°;第三组:120°～175°∠30°～55°;第四组:175°～230°∠40°～80°。根据节理的统计结果,第三组节理最为发育,约占44%,第一组、第二组次之,各占18%,第四组最少,约占总节理数的13%。从节理空间分布结果可以看出,该区节理的成因与区域性北东向深大断裂的空间展布关系密切。通过该地区节理及断层构造研究,为分析该地区构造演化及矿体空间产出变化提供参考。     

鹿鸣钼矿北区节理裂隙对边坡稳定性的影响研究

节理裂隙是影响边坡稳定性的重要因素之一,节理裂隙岩体变形与破坏性质复杂,具有隐蔽性,易使人们忽视岩体中发育的结构面的影响从而导致事故发生。通过对鹿鸣钼矿北区已揭露的510和525工作面的节理裂隙现场调查,获得其产状和平均间距,运用玫瑰花图对其进行统计分析。绘制510边坡与主要弱结构面的赤平投影图,分析主要结构面与边坡的组合关系,同时对F3断层与北区主要边坡组合关系进行赤平投影分析,得出沿280°∠83°、295°∠81°和110°∠77°三类节理面对边坡的影响较大,另外F3和F4断层之间的碎裂结构易产生楔形滑移、倾倒等破坏现象,F3断层与西北边坡、西南边坡可能产生局部滑动现象等。该研究结果对矿区安全生产有重要指导意义,其研究思路与方法可为其他边坡稳定性工程提供参考。     

基于点云数据的井下矿巷道岩体结构特征分析

本文依托弓长岭井下矿深部富矿资源安全高效回采方案优化研究项目,采用三维激光扫描方法获取了井下矿巷道点云数据并建立巷道三维点云模型、识别结构面并提取产状信息,得出了井下矿区域巷道优势节理组的特征参数。弓长岭井下矿巷道岩体结构以节理面为主,部分区域有断层或软破夹层出露;区域优势节理大致有3组,产状分别为235°∠32°、63°∠70°和195°∠83°;巷道岩体节理呈不均匀分布,局部存在密集平行节理,密度可达6～8条/m。该研究成果可为后续开展巷道设计及稳定性分析等提供基础数据。     

节理裂隙岩体微差间隔时间爆破试验

根据岩体节理裂隙发育程度的不同设计相应的爆破间隔时间进行爆破试验研究。对油母页岩岩块、岩体进行声波纵波速度测试,确定岩体损伤程度以此反映节理裂隙发育程度,并根据测得的声波在油母页岩岩体中纵波传播速度、最小底盘抵抗线等设计微差爆破间隔时间。爆破试验后采用Split-Desktop3.1块度分析软件分析爆堆岩石块度分布,得出无损伤油母页岩岩体选取爆破间隔时间25 ms,中度损伤油母页岩岩体选取爆破间隔时间50 ms,高度损伤油母页岩岩体选取爆破间隔时间75 ms。     

贯通裂隙控制岩体巷道稳定规律的数值模拟

采用ANSYS程序,按照正交设计方法编排了基于潞安矿区巷道围岩裂隙分布状况的多种计算模拟方案,研究了地下岩体中单组和双组贯通裂隙的空间产状、组合特征以及与巷道布置匹配等因素对巷道围岩稳定性的影响规律.研究表明1) 贯通裂隙间距(2～4 m)小于巷宽(4 m)时,巷道围岩稳定性受裂隙控制,反之主要受巷道围岩强度的影响;2) 单组裂隙间距小于3 m,倾角30°～70°巷道围岩收敛量较大,巷道稳定性较差;3) 双组裂隙控制岩体,巷道顶底板稳定性随裂隙倾角(0～70°)增大而提高;裂隙倾角70°时,巷道围岩稳定性相对来说较好;裂隙间距增加使巷道稳定性提高,裂隙间距大于巷宽时,巷道稳定性已趋于恒定,主要受围岩强度的控制;4) 双组裂隙切割围岩体巷道比单组裂隙更易失稳破坏;5) 巷道围岩内最易出现塑性区部位是巷道顶角、巷帮及巷道顶底板中央,双组裂隙围岩的塑性区远超过单组裂隙围岩;6) 裂隙倾角在45°～70°时,塑性屈服的弱面单元数量剧增,巷道围岩体易沿弱面滑动而导致破坏失稳.该项研究成果对受贯通裂隙控制岩体巷道的稳定性评估以及支护设计决策,有理论借鉴意义.     

岩体中的节理裂隙对爆破影响的试验研究

利用超声波探测法对节理裂隙岩体进行了声波测试, 对不同的节理裂隙岩体进行了质量评估, 通过对节理裂隙岩体进行爆破漏斗试验, 分析了节理裂隙对岩体中爆炸应力波传播、岩石破碎及爆破漏斗形成的影响。结果表明, 节理裂隙等结构弱面的存在严重阻碍了爆炸能量均匀分布, 因此在爆破设计和施工中, 应尽量使炮孔与结构弱面垂直布置, 如果遇到含有夹层情况宜加大装药量;炮孔与结构弱面平行时, 应尽量减小炮眼孔距和最小抵抗线, 尽量采用单孔螺旋掏槽。     

不同单一裂隙倾角对岩体破坏特征的影响

为了探求不同裂隙倾角对岩体破坏特征的影响,针对相似模拟试件进行室内试验。通过试验研究了单轴压缩含有裂隙试件的岩石断裂和节理滑动行为。经测试的岩石模型具有与水平倾角为0°、30°、45°、60°、90°的持久单一裂隙。结果表明,在单轴条件压缩下,完整试件的强度高于存在裂隙的试件;预制裂隙倾角影响着裂隙的发育程度,通过试验结果将裂纹发育程度从大到小排列依次为:60°、45°、0°、30°、90°;不同预制裂隙倾角试件的单轴抗压强度曲线近似成倒U型,并且预制裂隙的倾角在30°与45°之间存在着对试件强度影响最大的角度。     

镇宁县张官村崩塌基本特征及形成机制分析

讨论了贵州省张官村崩塌(危岩体)的崩塌规模及基本特征,分析了崩塌岩体结构与变形特征,认为区内与灾害有关的节理裂缝有3组:(1)130°~105°∠80°~86°、(2)220°~200°∠60°~80°及层间裂隙,其形成影响因素主要与差异性的风化作用有关,加之植物的根劈作用、雨水的溶蚀作用及冲涮作用,形成孤、块石或者堆积体,在雨水的冲刷、侵蚀作用下,支撑岩土体的支反力降低,使得危岩体产生滑移式破坏,进而演化为崩塌灾害。     

基于蒙特卡洛方法的深部岩体结构面模拟

岩体中广泛发育的结构面破坏了岩体的连续性、完整性,在很大程度上影响、控制着岩体的力学性质及稳定性,对岩体结构面几何特征进行大量的现场调查,并进行准确、有效地描述及定性和定量分析,对矿床开采具有重要意义。以焦家金矿为背景,利用Shape Metrix 3D,采用蒙特卡洛方法对焦家矿区深部岩体进行结构面模拟,得到焦家金矿岩体结构面迹长、倾向和倾角的概率分布,并得到结构面的优势产状分布规律:产状为150°~170°∠40°~60°,平均值为168°∠51°;产状为230°~250°∠30°~50°,平均值为238°∠44°。结果为后期岩石稳定性分级提供了有力的理论与工程依据。     

巴鲁巴铜矿节理裂隙调查及岩体质量评价

为了掌握巴鲁巴铜矿矿岩节理裂隙分布情况及矿岩稳定性,为采场结构参数与支护技术优化提供依据,采用详细测线法进行节理裂隙调查统计。借助CSIR地质力学分类方法,依据调查结果、矿区地应力测量和矿岩岩石力学性质试验结果对节理裂隙的统计及其与地下巷道、采场围岩稳定性的关系进行了分析。对矿区分布的主要岩组进行岩体质量分级评价,结果表明巴鲁巴铜矿节理裂隙十分发育,岩体质量中-良,井巷工程需要加强支护。     

基于多旋翼飞控平台的岩体节理信息提取研究

工程岩体稳定性主要受节理发育特征控制,岩体节理信息提取与分析对于工程设计、地质工程评价和施工安全具有重要意义。针对当前岩体节理信息提取存在工作量大、劳动强度高、作业风险性强且效率低的问题,提出了一种基于多旋翼飞控平台区域岩体节理信息提取方法。分析了系统的软硬件组成,阐述了无人机航拍调查、区域岩体环境三维虚拟重构、节理裂隙信息提取等数据处理流程,并分析总结了多旋翼无人机开展节理岩体数据采集、基于航拍视频的节理岩体模型虚拟重构、岩体节理信息提取与分析3项关键技术,同时验证了系统的精度。依托黑沟矿区露天边坡节理裂隙调查工作进行了技术验证,现场试验表明：所提出的节理裂隙信息提取方法操作简便、准确度高,为快速提取岩体节理信息提供了参考。     

基于3D打印的类节理岩体模型及力学特性

节理裂隙构造分布对岩体变形与破坏特性具有关键控制作用,厘清节理构造及岩体力学特性对于指导工程稳定性具有重要意义。3D打印技术在岩石力学方面的应用为节理岩体力学特性研究提供了有效手段。基于3D打印技术提出一种节理岩体制备方法,开展单轴压缩测试分别分析了实心试样、RDFN模型和DFN试样的变形特性及破裂模式,讨论了透明硬水晶与PLA材料在预制节理岩体力学特性分析的适用性,对比了冷冻处理下透明硬水晶材料的力学变化。研究发现：基于PLA树脂的3D打印材料在单轴压缩条件下发生了膨胀扩容,并呈现显著的塑性变形特征,与岩石的力学性质有较大差异;硬水晶材料的破坏模式为明显的“X”共轭剪切变形破坏特征,峰前应力-应变曲线特征与岩石接近,含裂隙试样的表现为沿近似45°斜面的压剪破坏;裂隙网络的存在会显著降低类岩体模型的抗压强度,粗糙RDFN的类节理岩体模型强度高于直线型DFN类节理岩体模型,试样发生斜截面剪切破坏时,节理模型增强了裂隙系统的锁固效应;类节理岩体表现出一定的尺寸效应,并受PLA材料高塑性特性影响;承压强度实心试件总体来说最强,RDFN模型次之,DFN模型最小,3类模型强度存在一定的尺寸效应特...     

双轴加载条件下裂隙岩体相似模型力学特性试验研究

煤矿深部地层主要受构造应力场影响,以水平应力为主且具有明显的方向性,而煤系地层节理、裂隙发育。为探究煤矿深部地层裂隙岩体断裂特征和力学特性,研制了裂隙岩体试验平台,制备了不同倾角的裂隙岩体相似模型,开展双轴加载试验;基于试验结果和数字图像相关技术（DIC）分析研究了节理倾角对裂隙岩体强度和断裂特征的影响规律。研究结果表明：裂隙与主应力方向的夹角对试件峰值强度影响较大,夹角为30°时,试件峰值强度最低,90°时最高;试件受载后产生的次生裂纹共有7种类型,随着预制裂隙倾角的增大,试件破坏模式经历了压剪破坏、拉-剪复合破坏、压剪破坏的变化;次生裂纹扩展经历了与预制裂隙共面、与预制裂隙异面、与预制裂隙共面的变化。     

甲玛铜多金属矿节理裂隙调查与岩体质量评价研究

通过对西藏甲玛铜多金属矿矿岩节理裂隙的现场调查,获得节理裂隙的特征,用DIPS软件对调查数据进行分析,绘制赤平极射投影极点等密度图和优势产状的分组表。同时根据矿区工程地质、水文地质和节理裂隙发育调查统计资料,矿岩岩石力学性质试验结果等,采用工程岩体分级标准,对矿区分布的主要岩组进行岩体质量分析评价。该研究结果为矿区稳定性分析提供了理论依据,对安全生产有重要的指导意义。     

节理裂隙岩体巷道变形规律的模拟研究

首先分析了研究区矿山地质特征,构造裂隙分布状况与发育程度对巷道的稳定性影响很大,采用模型实验、数值模拟计算相结合的综合研究方法,从巷道围岩裂隙的分布特征角度,探讨了裂隙因素对巷道围岩变形规律的影响,为裂隙岩体巷道变形及稳定性的定量化评价奠定了基础。     

贵州锦丰金矿岩体工程地质特征及RMR质量评价

结合贵州锦丰金矿工程地质调查成果,采用RMR法分别从岩石完整程度、单轴抗压强度、节理间距、地下水状态、节理状态以及节理产状对工程施工的影响程度等方面对该矿270,290 m中段E_3段进行了岩石质量评价。结果表明:(1)矿区整体岩石等级为Ⅳ级,属于较差岩体类型;(2)倾向2°、倾角54°和倾向180°、倾角72°两组方向岩体结构面为区内最弱结构面,对岩体质量稳定易造成较大影响,采矿工程施工时应避开该方向。     

基于3DEC的节理裂隙岩体爆破传播规律的研究

根据结构面的能流关系,研究了地震波穿越结构面的能量消耗。基于遵义某台阶爆破开挖实例,利用了3DEC离散元数值模拟软件计算了不同节理裂隙工况下的爆破应力波传播规律,并分析了爆破过程中最小主应力的变化过程。模拟结果表明:爆破冲击波的传播衰减强度与岩体节理裂隙的发育程度相关,裂隙越密集,应力波衰减越快,裂隙成相交状态时,同一位置处爆破作用力越小,岩体不易破坏。     

裂隙岩体注浆加固效果的影响因素分析

岩体注浆加固是一个受多因素影响的复杂过程,它除了能有效提高裂隙岩体的整体稳定性外,还可以降低岩体的渗透性防止地下突水的发生。设计了包括单一斜节理、1组交叉斜节理、1组平行斜节理和2组交叉(平行)斜节理在内的4种混凝土胶结试样,通过模型实验和数值模拟,分析了影响裂隙岩体注浆加固效果的几种因素。模型试验和数值模拟结果表明裂隙岩体的加固效果和裂隙分布状态、连通率以及岩体本身的破碎程度有关。     

基于紫外光和可见光的岩体节理裂隙图像获取

由瑞典SKB和欧盟支持的研究计划TRUE（The Tracer Retention Underslanding Experiments）是世界范围内在核废料处理研究领域方面最大的科研项目。该项目中的重要研究内容之一是岩石节理裂隙特征的模式识别。为了获取岩体内不同节理裂隙的粗细程度和充填物的类型,首先在现场岩体中注入稀释的荧光材料,然后钻孔取出岩体样本,用紫外光和可见光分别获取两种不同的数字图像。研究结果表明：该获取岩石节理裂隙图像的方法不仅获取信息量大,而且经济实用。