眼前山露天矿边坡岩体损伤规律研究

综合运用损伤力学、断裂力学、FLAC-3D及三维节理网络模拟等理论与技术,建立了三维节理岩体损伤演化的分析模型和计算程序,使节理岩体损伤断裂分析与岩体边坡开挖数值模拟有机地结合在一起,为研究探讨节理岩体边坡损伤演化规律提供了一种方便实用的方法.通过对鞍钢眼前山露天铁矿南帮边坡的模拟分析,定量揭示了露天矿边坡节理岩体伴随采矿开挖的损伤劣化的演化规律,为评价露天矿边坡稳定性与可靠性的动态变化规律奠定了基础.     

基于三维摄影测量地质调查的边坡破坏模式分析

边坡安全是露天矿山安全生产的重要环节,准确计算分析边坡稳定性必须了解岩体节理产状。通过三维摄影测量系统进行工程地质调查,查明了图木尔廷-敖包锌矿岩体节理裂隙产状,并对每种岩体的节理裂隙进行了分析,得出了其可能导致的边坡破坏模式,为边坡稳定性计算提供了基本依据。     

节理岩体变形数学模型及其在工程上的应用

采用岩块及结构面力学参数对节理岩体的稳定性进行计算与分析,是一个值得探讨的课题。本文根据节理结构特征及节理岩体变形的时效特性,建立了断续节理和连续节理岩体的弹性粘塑性两种数学模型,并提出了节理岩体边坡安全度的计算方法。通过实验模型验算及边坡工程实例计算与分析,证明本文的数学模型与理论分析是正确而可靠的。     

露天矿节理岩质边坡稳定性分析

针对弓长岭露天铁矿东帮节理岩体边坡的结构特征,使用3GSM三维岩体不接触测量系统,进行了结构面调查及统计分析,获取了结构面倾向、结构面倾角以及节理迹长、节理间距的详细统计数据。基于Monte-Carlo随机模拟方法,使用结构面网络模拟的软件Frac Sim3D,得到节理岩体的三维网络模型。在建立的三维网络模型基础上,采用钻孔取样方法获取节理岩体的岩体质量指标RQD,结合现场点荷载强度试验,进而获取RMR指标,基于Hoek-Brown经验方法得到节理岩体的抗剪强度参数。通过FISH语言编程实现了对复杂节理岩体的精细建模,采用离散元软件UDEC对边坡进行稳定性分析。结果表明:边坡整体处于稳定状态,局部发生岩体变形,受顺倾结构面控制,边坡顶部岩体沿结构面产生楔体破坏,局部散体区域出现掉块现象。     

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。     

密集节理化岩体边坡破坏反分析的实用方法(一)

在边坡截切密集节理化岩体的场合,可能因大型节理与小型节理的联合而穿经岩体和岩石物质发生破坏。这类岩体强度的测定非常困难,因为实验室试验的代表性试样尺寸太大。这个困难可以通过采用非线性岩体破坏准则,或这样边坡的反分析估计岩体强度而得以克服。本文就服从非线性破坏准则(而不是线性破坏准则)的密集节理化岩体中开挖边坡所调动的抗剪强度参数的反分析提出实用方法和计算机程序。     

边坡抗剪性能强化的开挖力学效应分析

试验研究抗剪性能强化前后岩质边坡的力学效应,岩块抗剪性能强化后力学参数的变化表明:岩块峰值前平均剪切刚度和黏聚力有较大的提高,内摩擦角的提高幅度较小。基于理想弹塑性本构模型的Mohr-Coulomb准则,运用岩体力学理论、拉格朗日元数值方法,对节理岩质边坡抗剪性能强化前后应力场(最大主应力场、水平应力场、垂直应力场)的分布特征进行了模拟。模拟结果表明:提高岩体的抗剪性能能够提高节理边坡的稳定性,使岩体的应力场变得均匀和连续,节理面的拉应力区减小,计算结果可为工程应用提供指导。     

密集节理化岩体边坡破坏反分析的实用分析（一）

在边坡截切密集了理化岩体的场合,可能因大型节理与小型节理的联合而穿经岩体和岩石物质发生破坏。这类岩体强度的测定非常困难,因为实验室试验的代表性试样尺寸太大。这个困难可以通过采用非线性岩体破坏准则,或这样边坡的反分析估计岩体强度而得以克服。本文就服从非线性破坏准则（而不是线性破坏准则）的密集节理化岩体中开挖边坡所调动的抗剪强度参数的反分析实用方法和计算机程序。     

神经网络法在岩体抗剪参数选取中的应用

岩体抗剪参数取值研究是岩质边坡稳定性分析中的一个关键问题,是工程特性研究的重要内容之一.以前人的研究为基础,吸取了近年来在其它相关领域的一些前沿性的成果,尝试用人工神经网络系统中的B-P网络对岩体抗剪参数进行分析,借助MATLAB强大的计算功能完成了程序设计,最后对10个影响岩体抗剪参数的输入参数的作用强度进行了分析,分析结果表明,对摩擦角作用强度影响最大的3个参数依次为岩石的摩擦角、岩体结构、节理密度;对粘聚力作用强度影响最大的3个参数为岩石的粘聚力、岩石的摩擦角和岩体类别.     

基于模糊聚类和hoek-brown准则的裂隙岩体力学参数计算

节理裂隙边坡岩体稳定性研究首先需要确定可靠的岩体力学参数。通过提依尔金矿露天边坡节理裂隙测量数据的统计分析,运用模糊等价聚类和模糊软划分聚类分别求得节理裂隙的最佳分组和中心产状。依据模糊聚类的结果,利用Hoek-Brown法确定出裂隙边坡岩体的力学参数。提依尔金矿露天边坡岩体参数的计算过程表明采用模糊聚类分析结合Hoek-Brown准则来确定岩体参数的方法在工程实践中简便易行、实用性强,对相似矿山的边坡稳定性分析工作具有借鉴意义。     

边坡岩体裂隙水渗流的计算机模拟

本文在现场节理测绘的基础上，利用蒙特卡洛法建立起了与现场岩体节理分布等效的节理网络图，分析了边坡岩体中节理网络图内裂隙水的运动规律，计算出了水头水压等值线图。     

广义Hoek-Brown准则在露天矿边坡稳定性分析中的应用

Hoek-Brown屈服准则作为估计完整岩石或节理岩体剪切强度的半经验准则,已成为岩体强度预测和岩土工程计算领域应用最为广泛的准则。采用广义Hoek-Brown强度准则确定露天矿山边坡岩体力学参数,并结合FLAC3D对矿山露天边坡开挖进行稳定性分析,计算结果与矿山开采实际情况基本一致,现状边坡整体处于稳定状态,局部岩土体有变形破坏的可能。基于广义Hoek-Brown准则确定的边坡岩体力学参数可以用于分析和评价露天矿延伸开采边坡稳定性。     

节理岩体边坡渐进破坏的数值模拟研究

岩体边坡是含有大量裂隙且服从统计规律的损伤体。本文引入虚拟节理,应用数值模拟软件(UDEC2D),对只考虑自重作用下节理岩体边坡渐进破坏规律进行了数值模拟研究,得出了单组节理岩体边坡渐进破坏的规律,其模拟结果对确定节理岩体边坡破坏模式具有指导意义。     

台阶规模滑坡概率预测方法的探讨

台阶规模边坡,指的是露天矿正在生产中的台阶边坡,或者是公路,铁路路基边坡,高度大都是在十几米,针对这一类规模高度的边坡,称之为台阶规模边坡,国内对其滑坡问题研究甚少,现对其提出了一种滑坡概率预测方法的研究,研究过程:对某台阶边坡的节理进行布线测量,测出其产状(倾向、倾角),间距,迹长,均具有一定的随机性。首先根据蒙特卡洛模拟技术模拟产生出等效节理岩体模型,加入未来台阶的几何尺寸后,分离出所有可能产生滑动的楔体。根据节理面抗剪强度参数的概率分布,抽样产生节理面抗剪强度,计算台阶规模边坡的稳定系数,计算出足够的样本(1 000次)后获得台阶规模边坡的滑坡概率。研究的成果可用于露天矿台阶边坡、公路铁路边坡、基坑边坡等在未形成边坡之前的滑坡预测。     

基于强度折减法的节理岩质边坡支护稳定性分析

对于岩质边坡,强度折减系数法在边坡开挖计算中便采用降低的岩体参数,初始地应力计算和边坡初始状态不同,计算过程与强度安全系数定义不一致。提出了改进的强度折减系数法,充分考虑了岩质边坡初始地应力的影响,所得到的安全系数更加符合实际,并以四川九架棚大桥节理岩质边坡稳定性分析为例,采用改进的强度折减系数法对该边坡稳定性进行了分析。采用文中方法对九架棚大桥理县侧节理岩质边坡锚杆支护稳定性进行分析,分析结果表明,采用锚杆支护后的节理边坡塑性区分布较小,安全系数为1.2,支护后的岩质边坡处于稳定状态。     

节理岩质边坡稳定性的离散元分析

岩体中大量节理的存在导致其具有明显不同于完整岩体的力学性质,进而大大加大了其力学计算的复杂性。在对二维离散元法的计算原理进行讨论的基础上,利用二维离散元程序对一岩质边坡在自然和地震两种工况下的稳定性进行了计算分析,并对地震工况下的计算原理进行了详细分析,分别得到其安全系数为2.0和1.67,即边坡是稳定的。同时也说明二维离散元非常适合于计算节理岩质边坡的稳定性。     

爆破载荷作用下高陡节理岩质边坡 动态响应的3DEC模拟

运用三维离散元程序3DEC, 对某露天矿高陡节理岩质边坡在自然状态下的静态响应和爆破载荷作用下的动态响应进行了模拟, 分析了爆破载荷作用下边坡质点的振动速度以及位移和应力特征, 并将计算结果与现场监测结果进行了比较。结果表明, 两者吻合较好, 用3DEC模拟爆破载荷作用下节理岩体边坡的动态响应是适合的。     

节理岩体边坡损伤力学与FLAC-3D耦合分析

通过引入损伤张量模拟岩体的多裂隙性，将节理岩体视为含有损伤的连续介质，建立了节理岩体的损伤力学模型。应用FLAC-3D内嵌FISH语言，探讨了与FLAC-3D的数据交换方法，采用Visual Basic编制了损伤力学分析的计算机程序，实现了节理岩体损伤与FLAC-3D的耦合分析，并应用于鞍钢眼前山铁矿南帮边坡的模拟分析中。     

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。     

裂隙岩体加锚剪切试验及边坡岩体模拟研究

采用变角板法进行室内剪切实验,探讨了锚杆加固节理裂隙试件的力学机理,同时结合数值模拟对锚杆控制节理裂隙边坡岩体的变形进行了分析。研究表明:锚杆加固不仅能提高节理裂隙岩体的整体性,而且在工程实际应用中能很好控制节理裂隙边坡的变形量。