含两组交叉节理砂岩强度及破坏特征离散元分析

为研究含两组交叉节理岩体强度及破坏特征,采用一组经室内试验标定的砂岩细观参数,建立含两组交叉节理岩体颗粒流模型,进行单轴压缩和三轴压缩模拟。基于模拟结果,分析了节理数量、节理倾角和围压对含两组交叉节理岩体强度及破坏特征的影响。结果表明：① 与完整岩石相比,节理岩体强度明显降低。峰值强度随着节理数量的增加近似线性减小,随着节理倾角的增大呈先减小后增大非线性变化趋势,而随着围压的增大而提高;② 节理岩体表现为张性破坏、沿节理滑移破坏、穿节理剪切破坏、张性滑移破坏及剪切滑移破坏等5种破裂模式;③ 节理数量增加会加剧试样破坏程度,但不改变其破裂模式。单轴压缩下,当节理倾角较小时主要发生张性破坏,随着倾角的增大,表现为张性剪切或沿节理面滑移破坏。在围压作用下,试样表现为剪切破坏或剪切滑移破坏。最后从细观层面探讨了节理岩体宏观裂纹的细观位移场分布特征。     

基于遍布节理模型的深埋巷道稳定性分析

为研究深部开采矿山不同节理倾角对巷道稳定性的影响,建立了不同节理倾角的巷道模型,基于遍布节理本构模型进行了巷道稳定性分析。以应力、位移以及塑性区范围来定义稳定性分析指标,将其作为评估巷道稳定性影响的基础。通过分析发现：随着节理倾角的变化,巷道顶板下沉值、底板底鼓值呈下降趋势,而帮壁收敛率变化较小;应力集中系数随着节理角度的增大而增大,且集中区向巷道集中,集中区域面积减小;巷道周边塑性区分布与节理方向基本呈正交分布关系,塑性区分布先是在巷道顶板聚集,随着节理倾角的增大向两帮转移,塑性区分布范围受节理倾角影响明显。因此,在深部巷道支护时需要考虑各向异性的影响。     

断续节理方位对巷道稳定性的影响

采用模型试验,研究了不同节理方位的断续节理岩体中巷道围岩破裂区的产生与扩展机理,分析了围岩破坏和碎胀变形的发展规律.研究表明：随着应力的增大,围岩破裂区历经初始阶段、发展阶段与稳定阶段;不同的节理方位,巷道两帮位移的大小不同,具有节理临空面的巷道上帮位移大于下帮;围岩收敛速率的每一次突然增大,意味着巷道围岩产生一次剧烈的破坏,因此必须及时地加强支护;当节理角度在30～75°时,节理方位对岩体强度的影响较大,并且影响最大的角度在60°左右,此时围岩的强度最低,稳定性最差;相比节理岩体,完整岩体的变形量小、稳定性更好.     

非充填粗糙节理直剪分析及参数反演

利用fish语言实现了在PFC中建立不同JRC值的粗糙节理模型,从细观角度研究粗糙节理的直剪特性和破坏情况。与此同时也分析了节理面附近颗粒不同粘结强度和不同摩擦系数对节理力学性质的影响。结果如下:随着剪切的进行节理面颗粒粘结发生断裂产生微裂纹,随剪切位移的增加微裂纹不断累积从而形成宏观破坏,法向荷载较大时所产生的微裂纹数量也较多,节理面形貌损伤更严重;节理面颗粒粘结强度增大时节理峰值抗剪强度也会增大,节理抗剪强度参数C_j和φ_j也会随粘结强度的增加而增大,φ_j值的增幅要稍大于C_j;节理面颗粒摩擦系数增加时峰值抗剪强度会相应增加,摩擦系数对φ_j值有着较大影响,其随摩擦系数的增加出现较大涨幅,C_j值也会随着摩擦系数而增加只是相比φ_j而言其所受影响较小。     

考虑损伤顺层节理岩质边坡稳定性分析

边坡开挖造成节理岩质边坡的浅部局部破坏。基于极限平衡法和强度折减法对顺层节理岩质边坡的稳定性进行研究,系统地分析岩质边坡节理倾角、损伤长度和程度对边坡安全系数和破坏过程的影响。结果表明:边坡安全系数与节理倾角密切相关,边坡安全系数随着节理倾角的增加先减小、后增大,优势节理倾角在35°~45°;随着节理损伤长度的增加,边坡安全系数近似线性减小;节理损伤的岩质边坡坡顶更易产生剪应力集中,从而加速边坡失稳,节理岩质边坡破坏模式为沿着节理面向下整体滑动;节理损伤程度对边坡稳定性影响较明显,节理损伤越长,安全系数随损伤程度的增大而加速下降。     

王庄煤矿大断面巷道的破坏特征及模拟分析

基于王庄煤矿6207工作面地质概况,分析了大断面巷道围岩的主要破坏特征,模拟了同一宽度不同高度巷道的变形破坏规律,结果表明:随着巷道高度的增加,巷道顶角处塑性区范围逐渐减小,巷道底板的塑性区分布范围没有明显的变化,而巷道两帮的塑性区范围在逐渐增大;巷道顶板位移的变化趋势是先增大后减少,巷道底板的位移基本上没有大的变化,巷道两帮的位移逐渐增大,并且高度超过3 m后围岩位移变化趋势明显加剧。     

不同赋存条件巷道围岩力学特征数值模拟研究

为掌握巷道围岩力学特征,以淮南谢一矿513(3)工作面回采巷道的地质条件为背景,采用FLAC3D对不同埋深、不同倾角的巷道进行了数值模拟研究。结果表明:随着埋深的增加,巷道围岩水平位移、垂直位移、水平应力、垂直应力呈非线性增加趋势,并且随着埋深的增加,巷道围岩塑性区逐渐增加;岩层倾角变化对巷道水平位移、水平应力影响较大,对竖直位移、垂直应力影响不大,巷道围岩破坏范围随着岩层倾角的增加逐渐增大,可为安全生产提供指导。     

不同倾角层状岩体巷道围岩变形破坏特征及机制研究

利用UDEC软件对不同层理面倾角层状岩体巷道围岩的变形位移情况进行了模拟,分析了围岩的内部应力分布,提出了不同层理面倾角巷道围岩的变形破坏机制。研究结果表明:相比于均质岩体,层状岩体由于层理面的存在致使围岩的变形破坏特征更加复杂,层理面倾角大小对围岩的破坏失稳模式有显著影响,随着层理面倾角的增大,围岩变形破坏的非对称性逐渐增强。具体表现为沿层理面的垂直方向变形位移最大,当层理面倾角大于60°时,边墙的变形位移显著增大。当巷道开挖后,在地应力诱导和层理面影响的叠加作用下,先是层理面的剪切滑移、离层破坏,逐渐演化成穿过层理面的剪切—拉伸破坏,并最终过渡成基质的拉伸破坏。研究成果对深部层状岩体巷道围岩如何采取有效的加固措施具有理论和现实指导意义。     

高应力爆破扰动条件下巷道围岩损伤数值模拟研究

深部巷道围岩在频繁爆破扰动作用下微裂隙不断产生、扩展与贯通,形成宏观破裂,岩体失稳灾害日益突出。本文采用FLAC3D软件,考虑不同侧压力系数,开展高应力爆破扰动条件下巷道围岩损伤规律研究。结果表明：应力环境明显影响巷道围岩的损伤特征。初始应力条件决定巷道围岩的破坏区域和破坏形态分布,爆破扰动会加剧巷道围岩的损伤,加快破坏速度。与初始应力状态相比,爆破扰动造成巷道围岩松弛区变厚、应力集中程度和影响范围增大,同时改变围岩中位移的分布特征和范围,并增大围岩的最大位移量。巷道围岩所受双向载荷差值越大,爆破扰动作用后塑性区的深度就越深,破坏增量也越大,巷道围岩塑性区的范围远大于松弛区。支护工程应控制松弛区围岩,避免其发生垮落。研究为深部巷道围岩控制提供支撑。     

基于FLAC3D的层状岩石强度特征研究

利用单元切割法确定节理单元并赋予相应的本构模型进行计算,研究单轴与不同围压条件下的不同节理倾角层状岩石的力学特性。结果表明,无论是单轴压缩试验还是三轴压缩试验,节理对岩石强度的影响都很显著; 随着节理倾角增加,层状岩石单轴抗压强度先减小后增大,呈U型分布,在层理倾角呈60°时,抗压强度值最低; 从塑性单元个数可以看出,层理倾角0°~30°以及90°时,岩石以突然破坏为主,而层理倾角45°~75°时岩石破坏较缓慢; 随着围压增加,岩石抗压强度增加,岩石破坏时间延后,弹性段增长。研究结果可为岩石、岩体的各向异性问题的研究提供参考。     

岩体结构对岩石爆破效果的影响

分析了爆破冲击波的传播特点，指出了对岩石破坏最大的是拉伸应力波，并对岩体结构对岩石爆破效果的影响进行了探讨。     

嵌岩扩底灌注桩及MRR型基岩扩底钻头

简要介绍了国内外扩底技术现状、扩底灌注桩的特点、ＭＲＲ型基岩扩底钻头的结构及技术参数，结合工程实例对ＭＲＲ１０００钻头的使用效果进行了分析。