层状复合岩体力学的相似模拟

针对层状复合岩体力学中模拟试验的相似问题,用因次理论分析了处于弹性和粘弹性状态下的单一岩层和层状复合岩体模拟试验的相似关系,并确定了各物理量间的相似关系。     

层状复合岩体力学的相似模拟

针对层状复合岩体力学中模拟试验的相似问题，用因次理论分析了处于弹性和粘弹性状态下的单一岩层和层状复合岩体模拟试验的相似关系，并确定了各物理量间的相似关系     

深部层状岩体巷道承载特性的物理模拟试验研究

为研究深部高应力条件下层状岩体巷道的承载特性及失稳机理,采用物理相似模拟试验方法,并借助高速摄像机、静态电阻应变仪、位移计等手段,研究了不同支护方式(无支护、锚杆支护、锚杆索支护)层状岩体巷道的变形破坏特征和应力演化规律;同时,从压力拱的角度分析了层状岩体巷道的成拱特性。研究结果表明:无支护条件下,巷道围岩变形破坏严重,顶板大面积垮落,呈现倒V型破坏区,无法形成有效的压力拱结构;采取锚杆支护和锚杆索支护后,巷道围岩应力状态得到改善,能够形成有效的压力拱,围岩变形量减小。研究成果为类似地质条件巷道支护设计提供了依据。     

层状岩体地下开采物理模型试验研究

物理模型试验是岩土工程领域重要的研究手段之一。应用二维物理模型对地下开采进行模拟研究。首先是在遵循相似理论的前提下,确定模型试验的参数、相似材料的配比,根据现场工程地质情况,选择合适的剖面作为研究对象,之后进行模型的堆砌、开挖、变形的观测,最终总结出地下开采时围岩上观测点的位移矢量方向,变形的规律以及开挖所造成的影响范围。     

层状复合岩石双轴压缩的相似模拟实验研究

层状复合岩石是工程施工中常见的岩体结构.采用相似材料制作模型,通过双轴压缩实验研究单一岩石及水平和竖向层状复合岩石相似模型的荷载变形曲线及破坏形式,在特殊加载力的作用下,岩石破坏呈现出特殊拉-剪破坏规律,实验结果表明,在双向加载状态下,中间主应σ<,2>对试件的破坏强度有显著影响.     

高温后裂隙岩体锚杆锚固相似模拟试验研究

为研究高温后裂隙岩体锚固的一些机理,模拟现场情况制作试验模型进行单轴抗压试验.通过对试验结果的研究与分析,得到经历高温后的锚固岩体的一些力学特性变化规律.     

层状岩体高陡边坡底摩擦模拟试验研究

应用正交设计原理，进行了多因素的层状岩体高陡边坡底摩擦模拟，获得了层状岩体高陡边坡在自重应力作用下的变形规律和破坏机理，其试验结果对确定高陡边坡破坏模式等具有指导意义。     

岩体层面力学特性对层状复合岩体的影响

为了研究岩体工程中大量出现的层状复合岩体特殊力学性质,采用电子显微镜观察了他们的三维网状微结构特征和初始损伤．分析了层间结合状态和各亚层的应力σ1＋,σ2＋,σ3＋和应变εi;以及其他力学参数E,h,I等对层状复合岩体力学特性的不利影响．试验研究表明：层状复合岩梁中的应力σi与第j层的Et,层间抗剪强度τi以及荷栽性质密切相关,而挠度是复合岩梁尺寸及弹性模量等参数的函数．不同岩石构成的层状复合岩体表现出各自特殊的变形与破坏特性．岩体的工程强度及抗变形能力随着层间结合力的下降、 层间厚度的减小和岩石约束的降低而降低,而破坏的时间及变形量则会增大．     

倾斜层状围岩变形规律的相似模拟研究

为研究倾斜层状围岩薄矿体在开采过程中上覆岩层的变形破坏规律,以永昌铅锌矿矿体为物理试验模型,通过相似模拟材料试验建立二维地质模型,对在倾斜层状围岩条件下,薄矿体地下开挖后覆岩的变形破坏特征、力学特性和破坏过程进行研究。结果表明,顶板受第一次与第二次开挖影响最大,随着不断地开挖,沿着开挖方向的矿壁不断地变为间隔矿柱,每两次矿体开挖之间水平位移的方向均会发生一次反转;位于矿柱上方的围岩沉降值较小;覆岩水平变形与下沉的方向均指向采空区中心偏下区域;层状岩体易引起弯曲折断破坏;采场覆岩相对下沉增量和水平相对位移增量单调递减。     

直接顶稳定性的相似模拟试验

本文介绍了含裂缝的直接顶稳定性的相似材料模拟实验设计方法，实验达到了预期的效果，该方法对同类试验具有推广应用价值。     

顺层岩质边坡变形破坏规律的分析

使用RFPA边坡版有限元分析程序分析含软弱结构面的顺层岩质边坡的变形破坏情况。结果表明，边坡的破坏主要是沿滑动面附近的软弱结构面萌生并扩展，含多组软弱结构面的顺层岩质边坡下沉曲线具有呈阶梯式变化的特征。这对在安全位置监测边坡位移变化从而了解整个边坡的变形破坏有积极意义。     

层状岩体中矩形巷道顶板破坏高度

为计算层状岩体中矩形巷道冒落高度,考虑到层状岩体中矩形巷道顶板各层物理力学性质的不同,对其进行分层研究,建立岩梁计算模型同时应用结构力学两端固支梁模型计算层状顶板整体受力,再用弹性力学对每层岩层进行内力计算。考虑到岩梁两端固支处集中力作用对岩梁整体内力分布的影响即岩梁端部效应,利用弹性力学中半平面体受集中力作用的内力解,推算出岩梁上侧受拉破坏点位置,从而得到各层破坏面与垂向夹角,进而可推算出冒落拱的高度。通过与实际巷道冒落拱高度测试结果的对比,验证此公式较为符合实际工程情况。     

层状岩体爆破地震效应的测试

某山坡露天石灰石矿的一侧为顺层岩质高边坡,其稳定性是矿山安全的主要问题,而影响边坡稳定的主要因素之一是爆破地震效应。通过该矿深孔爆破振动效应的试验和分析,获得了该矿不同岩性和岩层走向对爆破地震波传播的影响规律,为爆破地震预测和减震爆破设计提供了依据。     

基于相似理论的采煤机滚筒截割煤岩仿真分析

在相似理论的基础上,利用量纲分析法对采煤机滚筒截割煤岩的截割模型进行了相似准则推导,得到了采煤机原型与模型的相似比。按照0.8的相似比建立了原型与模型的截割仿真模型,利用LS-DYNA进行了截割动力学仿真,得到模型与原型理论值的均值力误差为4.95%、峰值力误差为16.2%,验证了相似推导后模型的正确性。在此基础上,分别研究了直径为φ900 mm和φ600 mm的滚筒在截割煤岩时的受力情况,提取了滚筒在截割10%～50%岩石含量煤壁时,截割载荷的峰值力、均值力、标准差和变异系数,通过对比分析,得出其均值力随岩石含量的增加而增大,而变异系数随岩石含量的增加而减小。     

磷矿层状边坡变形失稳的灾变分析

以云南磷化集团有限公司尖山磷矿为工程背景,依据其陡倾层状斜坡变形失稳特征,采用尖点突模型分析了斜坡失稳的演化过程和内在控制因素,并结合层状岩体受力分析特点,对露天矿边坡开挖稳定性进行了研究。结果表明：①岩层厚度的增加可提高岩体的抗弯刚度,能有效控制边坡溃屈破坏的发生。采用岩土体锚固技术或分级顺层清方可降低该类边坡失稳的风险。②当斜坡岩层厚度一定时,斜坡的临界坡长随着岩层倾角的增大呈减小趋势,且岩层厚度越大,该递减的趋势越加显著;当岩层倾角一定时,斜坡的临界坡长随着岩层厚度的增加呈增大趋势,且岩层倾角的增大,该增大的幅度减小,同时,当岩层倾角大于40°时,随岩层厚度增加而致使斜坡临界坡长增大的幅度趋于一致。相关的研究成果可为该矿或类似条件下的露天采场运输工艺提供理论和技术上的指导和建议。     

基于相似材料模拟实验的留矿法开采围岩稳定性分析

结合石人沟铁矿-60 m水平的具体地质条件、采矿技术条件、岩体力学性质,采用相似材料模拟实验和现场监测数据结合印证的方法,对浅孔留矿法开采岩体应力扰动、位移及破坏规律进行研究。得出如下结论:留矿法开采过程中,矿柱经历了应力释放继而逐步承受上部压力最终达到平衡的受力过程;应力集中和变形主要集中在矿柱的下部,在回采靠近底板分层时变化最明显,随着回采高度的增加,矿柱和顶板的变形量逐渐增大,表明在施工过程中,应该加强对穿脉巷道的支护和监测,以维护巷道及间柱的稳定。通过对两种矿柱回采方案的比较,建议应采用上向水平分层法进行矿柱的回收。     

层状结构面对巷道稳定性影响的数值模拟分析

从岩石为非均匀性材料的认识出发,引入细观层次的微元体,采用损伤力学和统计理论的单元本构模型, 利用岩石破裂过程分析软件RFPA2D,对具有不同倾角层状软弱结构面岩体中隧道的变形破坏特征、隧道周边关键部位的位移和应力变化以及隧道的安全储备进行了分析。对于进一步深入理解具有软弱结构面中隧道破坏失稳机理并采取有效的加固措施等具有重要的理论和实践意义。     

劣化扰动因素下顺层岩质边坡稳定性及优化设计研究

顺层岩质边坡受天然地质构造影响,其稳定性相对较差。然而在暴雨、爆破和地震这些强大的劣化因素影响下其稳定性受到更大的威胁。因此以强度折减理论为基础,采用数值模拟的方法对某矿山顺层岩质终了边坡的稳定性进行了分析。研究该矿山在暴雨、爆破和地震3种工况下,拟设计方案和两种优化方案的顺层终了岩质边坡的滑动面位置、边坡的横向变形和应力变化规律。结果表明:地震对该矿山顺层边坡的稳定性影响最大,且在拟设计方案条件下边坡的安全系数低于规范值,边坡处于不稳定状态;通过对该矿山顺层边坡的优化研究,最终得出该矿山最优的设计方案。