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。     

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Unwedge裂隙岩体围岩块体稳定性及巷道轴向分析

地下工程中,由裂隙切割形成的块体是影响岩体稳定性的主要因素。根据关键块体理论,结合围岩裂隙三维扫描及地应力测量结果,基于Unwedge程序对巷道块体稳定性及巷道轴线方向进行分析。计算结果表明,三山岛金矿某巷道走向北东55°,倾角0°,3组优势结构面与巷道临空面形成的块体最小安全系数为1.015,巷道块体掉落风险较大。施工过程中应避免该水平巷道轴向方位在北东57°~70°区间内。对于已经揭露的巷道围岩需进行有效支护,支护后的块体安全系数达到1.5以上,可以确保巷道稳定及工作环境安全。     

基于Sirovision节理岩体调查及岩体质量分级与支护研究

针对传统岩体结构信息测量方法工作效率低、岩体结构信息不准确、劳动强度大、危险系数大等问题,利用Sirovision岩石三维遥感测量系统对岩体结构面信息进行了测量分析.以沂南金矿-540中段左叉穿巷为工程背景,进行岩体结构面调查和岩体结构面数字化识别,对岩体结构面的产状、产状分布规律、优势节理等进行分析,并根据岩石RM ...     

九仗沟金矿岩体结构面数字识别及稳定性分级*

岩体结构面分布特征是评价岩体稳定性的重要指标之一。借助先进的三维数字摄影测量系统(ShapeMetriX 3D)对九仗沟金矿+220m中段巷道围岩进行现场原位节理扫描,获取岩体产状、节理组数、节理间距、结构面线密度等参数。在此基础上进行岩体稳定性分级,得出九仗沟金矿岩体等级为Ⅳ～Ⅴ级,巷道岩体稳定性均较差。实践证明,该研究为九仗沟金矿合理选择巷道支护形式提供了可靠的理论依据。     

基于摄影测量的岩体结构面数字识别及采场稳定性分级

采场岩体结构面的分布特征是评价采场及其围岩稳定的重要指标之一。为此,借助三维数字摄影测量系统(ShapeMetrix 3D)对新城金矿-630 m中段采场岩体进行现场原位节理扫描,获取采场岩体结构产状、节理组数、节理间距、结构面线密度等参数。在此基础上,结合地应力量测及岩石力学实验数据信息,采用巴顿岩体质量(Q)分类和岩体地质力学分类(RMR)方法对新城金矿的采场稳定性进行分级,并对2种分类方法的结果进行对比分析,得出新城金矿采场上盘、矿体以及下盘的岩体稳定等级为Ⅱ~Ⅲ级,采场总体稳定性均一般或者较差。该方法有效地对新城金矿采场稳定性进行分级,为合理选择采场结构参数及采场顶板支护形式提供可靠的基础数据。     

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。     

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。     

九仗沟金矿采场岩体稳定性分析及参数优化

为了研究采场稳定性分析方法与参数优化方法,对嵩县山金矿业有限公司九仗沟金矿试验采场进行了工程地质调查、数字摄影、矿岩力学试验等工作,获取了表征矿山岩体质量的多种指标。利用三维数字摄影测量系统（ShapeMetrix3D）对九仗沟金矿100中段进路采场岩体进行现场节理信息采集,分析得到采场岩体结构面产状、节理间距、节理组数、结构面体密度等参数。在此基础上,结合钻孔窥视及岩石力学试验数据信息,采用岩体地质力学分类（RMR）和巴顿岩体质量（Q）分类方法对采场岩体稳定性进行分级。根据获取的指标,利用Mathews图表法对试验采场的跨度进行优化设计,分析认为实际生产中应严格将进路采场跨度控制在7.5 m以下,以保证进路采场稳定性。     

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。     

福建德化安石坑矿区水泥用灰岩矿地质特征

安石坑水泥用灰岩矿赋存于船山—栖霞组地层中(C_3c~P_1q)。晚石炭世至早二叠世,该区接受沉积形成船山—栖霞组连续沉积的碳酸盐岩矿床,由于受后期断裂构造和岩浆活动影响,使岩石发生变质作用,形成变质大理岩化灰岩矿床。受F2断层切割,矿区分为东西两个矿段,东矿段产状160~175°∠18~22°,西矿段产状190~220°∠18~22°。矿区矿石类型主要为大理岩、大理岩化灰岩、微晶—细晶灰岩三类,矿石为Ⅰ级品水泥用灰岩。     

基于密度峰值改进的岩体结构面优势产状K-means聚类分析法

岩体结构面控制着地下洞室和岩质边坡等岩体工程的稳定性,在岩体力学工程模拟与分析计算中起关键作用。为对岩体结构面进行正确有效的分组,提出一种基于密度峰值改进的岩体结构面K-means聚类分析算法,解决了由于K-means算法选择聚类中心的随机性而易导致聚类结果局部最优的问题。首先,通过计算岩体结构面产状的局部密度和聚类中心距离,确定初始聚类中心并排除异常点,以此作为K-means算法的初始条件进行结构面优势产状的聚类分析,获得合理的聚类分组结果。最后将该算法应用于人工模拟和DIPS中的结构面产状数据,聚类结果表明,基于密度峰值改进的K-means算法的分组合理可靠,可以有效地实现结构面分组和优势产状的确定。     

基于三维点云的边坡岩体结构面提取方法与应用

结构面在空间上的展布是岩体稳定性的重要影响因素,为解决传统结构面调查风险高、效率低,一般智能识别方法不适用于结构面发育破碎区的问题,基于三维激光点云数据,提出了一种精准、简便提取结构面并获取其产状信息的方法。首先,基于局部邻域熵函数最小准则改进了点云主成分分析算法,获取点云法向量信息;然后,利用区域生长算法对点云法向量夹角及曲率阈值进行分析,识别出了结构面;最后,通过法向量坐标转化获取结构面产状信息并对其进行分组。以青海黄藏寺某裂隙岩体为例,现场识别测试结果表明,该方法可以精准、简便地提取岩体结构面产状信息。     

不同倾角结构面对巷道稳定性的影响

本文在实验室用立体相似模型研究在三向荷载作用下,结构面倾角为30°,45°,55°,65°和80°时,掘进巷道对其围岩稳定性的影响。通过试验分析得出:结构面倾角为45°时围岩稳定性较好,随着结构面倾角增大围岩稳定性减弱,当结构面倾角为80°时,围岩失稳较大。并得出巷道周围影响范围约为巷道半跨的五倍左右。     

吕梁山区岩体节理裂隙发育特征及其工程响应——以某高速公路沿线岩体节理裂隙特征为例

以吕梁山区某高速公路沿线构造行迹发育特征及其对公路隧道、高路堑的影响为例,分析研究了吕梁山区岩体,主要是变质岩岩体的构造节理发育特征;区内节理裂隙受吕梁山中东部块隆及狐堰山山字形褶皱带南部构造控制,优势发育3组节理裂隙,分别为走向近南北向(节理面直立)、近北东(120°～140°∠60°～70°)以及近北西向(30°～45°∠60°～80°),其中两组为共轭节理,易将岩体切割成碎块状,3组节理裂隙控制了区内岩体破坏方向,在区内进行公路隧道、高路堑防护以及其他建设项目设计中应针对3组节理裂隙发育面设计加强措施,以确保建设工程运营期的安全。     

安庆铜矿-400m以下岩体质量评价与分析

根据矿体开采要求,通过岩体工程地质调查(岩体构造调查、结构面产状统计)和质量综合评价(岩石坚硬程度、完整程度、基本质量分级、工程岩体质量级别划分)对安庆铜矿1#矿体-400m以下岩体质量进行综合评估,结果表明:岩体结构面可以分为5组,最发育结构面组优势产状与F1断层一致;开采最佳轴线方向为28°方位,重要工程(采场、凿岩硐室等)一般垂直矿体走向布置,属于稳定性有利方向;四种主要岩体属于坚硬或较坚硬岩,完整性程度较好,工程岩体级别为III级。所得岩体质量评价结论可为矿山后期开采提供基础数据支撑。     

基于AHP和模糊综合评价的焦家金矿岩体稳定性分级

为选择适合焦家金矿各矿区的采矿方法,对岩体稳定性进行分级。克服传统方法片面性,选取层次分析法和模糊综合评价方法相结合的方法,以焦家金矿-270 m中段为例,充分考虑各方面影响因素,建立综合评价指标体系。层次分析法确定各指标因素的权重向量,模糊数学原理和方法确定隶属矩阵,采用模糊综合评价法得出岩体稳定性综合评判向量为（0.052 1,0.556 2,0.246 9 ,0.135 4,0.009 4）,可确定此中段岩体较稳定,与矿山实际调查情况相同。     

结构面基本摩擦角和残余摩擦角统计分析

针对国内外有关结构面基本摩擦角、残余摩擦角的研究,对数据进行统计分析和对比。结果表明:基本摩擦角集中在20°~35°,残余摩擦角集中在25°~50°。对大多数岩石来说,残余摩擦角大于基本摩擦角;岩体结构面基本摩擦角和残余摩擦角是2个完全不同的概念,一些研究者以残余摩擦角代替基本摩擦角是不严谨的。     

ShapeMetrix3D系统在甲玛矿工程地质调查中的应用

针对目前岩体结构面信息获取,尤其在高原矿山上,主要是以人工现场接触测量为主,劳动强度大、效率低下的现状,借助先进的ShapeMetrix3D三维数字摄影测量系统,对甲玛矿4420m、4440m、4460m、4465m及4490m五个分段的巷道岩体结构面进行摄影测量,对获取到的结构面参数进行分组、分析,得到结构面几何特征参数的详细数据,并对其进行数理统计计算、分析,拟合出结构面各种几何信息的概率分布模型。通过选取典型测点进行结构面扫描分析,统计得到各分段各岩性结构面优势产状分布规律、所有分段各岩性结构面优势产状分布规律,结果表明:甲玛矿整体上岩体节理状态中等,个别中等偏下,其中,4465m分段最好,4440m、4460m分段次之,4420m、4490m分段最差。本文通过对甲玛矿地下巷道进行结构面几何参数统计,为甲玛矿下一步岩体稳定性分析等工作提供定量依据。     

反倾似层状硬质岩体边坡倾倒变形响应规律研究

倾倒变形常见于软硬岩互层状岩石边坡,对于一定坡面结构面产状条件下的似层状硬质岩体边坡,也可产生倾倒变形。通过对坡度、结构面倾角及坡面与结构面走向夹角3个因素作用下的324种组合形式边坡进行数值模拟研究,选择坡面多点位移作为倾倒变形程度评价指标,探讨3个因素作用下的三维反倾边坡倾倒响应规律。通过分析对比发现:随倾角增加易倾倒变形区域位置呈现类"C"状折线变化,在倾角60°左右坡面坡角对边坡倾倒的控制作用相对最小,而走向夹角的控制作用相对最大;当走向夹角自-20°增至20°,易倾倒区域先呈沿近+X轴方向不断移动并扩展再沿近-X轴方向不断移动并收缩;在坡角变化下,易倾倒区域位置稳定,都集中在结构面倾角55°～70°,走向夹角约为0°。