Application of rock mass weakening coefficient for stability assessment of slopes in heavily jointed rock mass

ABSTRACT

A geotechnical investigation in a large quarry was carried out in order 10 evaluate the rock mass strength parameters for designing slopes in jointed rock formations. The quantitative and qualitative parameters of rock miss discontinuities together with the laboratory strength parameters of intact rock were used for modifying rock mass weakening coefficient The RMR system and rock mass weakening coefficient in conjunction to Hoek and Brown empirical criterion was used to predict rock mass strength. It was found that the new rock mass classification system is consistent and cheaper alternative to the RMR rating system.     

基于Mamdani FIS模型及RMR法的岩体质量分级研究

为解决岩体质量分级中RMR法评价体系的评分阶梯性问题,考虑到工程应用实际价值,引入推理规则简单的Mamdani模糊推理模型,综合选择岩石单轴抗压强度、岩体质量指标、节理间距、结构面性状、地下水条件和节理方向等6个影响因子作为评价指标,构建基于Mamdani FIS模型及RMR法的岩体质量评价体系。将该评价体系应用到和睦山铁矿,并将分级结果与RMR法、Q值法和BQ法进行比较。结果表明,基于Mamdani模糊推理的RMR分析法更接近于矿岩的实际情况。应用实践表明,改进后的RMR法有效解决了和睦山铁矿在岩体质量分级时存在的指标评判区间和评分的边界问题。     

布沼坝露天矿高陡边坡失稳模糊数学分析方法

针对布沼坝露天矿高陡边坡的变形特点,采用模糊数学综合评判和极限平衡两种分析方法进行综合评价,其中,碎裂岩体强度采用RMR方法进行计算,求出其力学参数;极限平衡稳定分析采用垂直条分法、毕肖普法和克莱法3种方法进行计算与分析;通过综合研究,其结果令人满意,从而为工程决策提供了科学依据。     

岩体可崩性分类方法的模糊综合评判

冶金矿山工程的围岩稳定性和可崩性评价常用的方法有:RQD 分类法、岩体地质力学分类即RMR 法、巴顿岩体质量分类即Q 值法。针对某铁矿阶段自然崩落法可崩性评价中, 同时采用上述3 种方法的分级成果, 应用模糊数学综合评判法对其进行综合评价, 得出上述3 种方法在该矿可崩性评价时, 效果相似的结论, 为矿山在岩体可崩性评价实际应用中的方法选择, 提供了依据。     

露天矿高陡边坡稳定性评价及综合加固措施

以某露天矿高陡边坡为例,采用ANSYS有限元软件对边坡进行稳定性评价,针对A区边坡稳定性差且易风化的特点,采取预应力锚索和喷射混凝土护坡综合加固措施,有效增强边坡的整体稳定性。考虑岩体受断层、节理面、裂隙面等软弱结构面以及其中的岩体结构优势面等综合影响,利用经验法对岩体强度参数进行折减。为确保边坡在采矿过程中的安全稳定,利用ANSYS软件验算预应力锚索加固后边坡的稳定性,结果显示边坡稳定性系数达到规范要求,并采用GPS-RTK系统对边坡进行跟踪监测,为矿山的安全高效开采提供有效指导。     

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。     

开挖卸荷后节理岩质边坡的稳定性分析

在对节理裂隙受拉压不同状态的分析基础上,分别采用应力控制裂隙张开、应变控制裂隙闭合的判别准则,利用ABAQUS软件建立了倾角为90°的垂直节理和倾角为52.5°的倾斜节理组成的节理岩质边坡模型,并对该节理岩质边坡的稳定性进行了模拟分析。通过对节理岩质边坡破裂过程的模拟,直观地得到了坡体的滑移破坏面,证明了节理是控制岩质边坡破坏的主要因素,对于理解边坡的破坏形成机理具有重要意义,说明该判别准则能够较为准确地预测节理岩质边坡潜在破坏面的形状与位置,对于复杂的边坡稳定性分析可以提供相应的理论借鉴。     

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。     

基于强度折减法及雷达探测法的破碎岩质边坡的稳定性研究

露天矿山断层破碎带附近的终了边坡的稳定性是矿山开采过程中重点研究对象,也是近年来国内外学者所研究的重要地质灾害之一。为了研究某矿山岩质破碎终了边坡的稳定性,以强度折减法为计算核心,采用雷达探测法提供基础岩体数据,并通过室内岩石力学试验法和结构面检测法等综合技术手段对该矿山两处破碎带（Ⅰ-Ⅰ剖面和Ⅱ-Ⅱ剖面）的岩体性质及边坡的稳定性分别进行了研究。结果显示: Ⅰ-Ⅰ剖面和Ⅱ-Ⅱ剖面的岩体力学参数均相对较低,但是边坡的整体性相对较好,且通过三维数值计算得出两个剖面的最大剪应变的变化均不大,且两剖面最大剪应变的位置均出现在终了边坡的底部,边坡的上部和中部均没有产生大量的应变集中现象;通过对该矿区进行数值计算得出两处破碎带随着矿区的开采,台阶坡面角设计为60°时,边坡的安全系数分别为1.61和2.41,两个边坡均处于稳定状态。     

自然崩落法矿岩质量三维数字化评价方法

针对传统以岩体构造调查或岩石力学试验处的局部RMR 值来近似表征整个区域矿岩质量存在的片面性、经验性等缺点, 提出了一种矿岩质量三维数字化评价方法。该方法以钻孔和岩体原位调查数据为基础, 选取岩石单轴抗压强度、岩石质量指标、节理间距、节理条件和地下水条件作为矿岩质量评价指标, 研究各指标的空间变异特性, 基于区域化变量最优估值理论及RMR评价体系, 将各指标插值到离散后的矿岩空间, 建立起评价区域矿岩质量的三维数字化模型。最后以该模型为基础, 应用Laubscher崩落图对矿区初始和持续崩落水力半径进行预测。该方法在普朗铜矿的应用实践表明: 普朗铜矿平均RMR值为42.27, 矿岩可崩性为较好~好, 持续崩落水力半径为21.6~22.6 m, 与生产实际相符, 为普朗铜矿采用自然崩落法进行大规模开采提供了支撑和依据。     

岩石模糊强度理论及其应用

岩石强度是岩体工程设计的基本依据。它不仅与确定的因素有关，而且在很大程度上呈现出随机性和模糊性。这种双重非确定性使得岩石强度的准确描述十分困难。为了研究其随机性，基于薄弱环节理论的岩石统计强度得到了发展。岩石工程实践表明，一般情况下岩石破坏并非突变现象，而是一个渐进破坏过程，因而岩石破坏的准确描述应当采用模糊集。本文将模糊随机过程引入岩石断裂破坏研究，认为在复杂受力环境下岩体受损至破坏的演化服从扩散过程，进而导出了岩石模糊强度的表达式，并设计了计算程序。通过对某矿山矿柱强度分析，证实了模糊强度理论在这一领域中应用的合理性。     

白牛厂矿节理化岩体力学参数与采场安全跨度评价

白牛厂矿岩体节理发育、质量差,直接影响采场的稳定性。为了较真实地获得矿区岩体的力学参数,并准确评价采场安全跨度,先对扩展后的Hoek-Brown准则进行了部分修正。然后引入岩体节理间距Js,对传统的GSI确定方法进行了改进,以使节理化岩体结构的描述定量化;再结合Hoek-Brown准则的经典公式,对各种岩体力学参数进行处理。最后,推导了地质强度指标GSI与RMR、Q之间的数学关系,利用Barton提出的工程跨度经验公式,对矿区6种主要岩体采场安全跨度进行了评价,得出了井下无支护采场安全跨度应不大于10m的结论。所用的方法为节理化岩体力学参数的估计提供了一种简单、易行的途径,对采场安全跨度的评价也与生产实际相符,适合在同类矿山中应用。     

岩体边坡稳定性灰色聚类空间预测方法

岩体边坡稳定性受多种因素影响，没的边坡，各影响因素的影响程度不一。为评价多种因素对边坡稳定性的影响，提出了岩体边坡稳定性灰色聚类空间预测方法。该方法在清江卫河岩水电站进出口边坡稳定性分析中获得了良好的结果     

金属矿山岩体质量评价方法进展与展望

本文概述了岩体质量由定性单因素评价到定量多因素综合评价的发展历程,介绍了RMR和BQ两种矿山常用的传统岩体质量评价方法,总结了神经网络法、可拓理论法、模糊评价法与灰色聚类法等智能岩石力学评价方法在金属矿山的应用情况。通过研究现有的岩体质量分级方法在矿山的应用情况,分析其存在的不足,提出在未来金属矿山岩体质量评价中应先建立岩体力学数据库,借助综合信息管理平台,运用计算机技术进行快速、实时评价,并将评价结果进行可视化展示。同时,应根据深部开采的特点,建立适用于深部环境的岩体质量评价方法。     

铜录山矿陡边坡岩体质量的模糊层次分析

针对铜录山矿陡边坡设计与控制要求, 建立了岩体质量评判的解释结构模型, 并根据岩石强度、地质条件和地下水观测资料, 结合铜录山矿不稳定区域的实例, 先对系统模型化, 然后求解并评判, 工程实际应用证实所用方法有效。     

某矿顶板岩体可崩性评价及其经验

以大厂铜坑矿92号矿体顶板宽条带灰岩为研究对象，通过丰富的野外实测及统计资料，运用赤平投影和AutoCAD技术找出了三组优势结构面，同时利用国际上通用的RMR分类和Q系统分类进行岩体质量分级，得出矿岩体质量等级为Ⅲ级，根据Laubscher的岩体质量地质力学分级法，通过采动力系数修正，求出采矿岩体质量分值MRMR为Ⅳ级，最后根据MRMR和Laubscher的可崩性曲线来评定初步设计中三房两柱法的合理性．该项研究对92号矿体顶板的安全崩落具有重要的指导意义，对类似工程问题也具有参考价值。     

基于N阶多项式回归方程的RMR分级方法优化

为解决RMR岩体质量分级方法单一评价因素在某一特定强度值或完整性指标附近评分结果会呈现阶梯状突变的问题。利用N阶多项式回归方程,对RMR岩体质量分级体系中单轴抗压强度、点载荷强度、钻孔RQD指标和节理间距与评分体系之间的关系进行了非线性连续拟合,在此基础上优化了原评价体系。结果表明：优化后的RMR岩体质量分级方法消除了原评价体系中的局部突变,使评价结果具有连续性、客观性和现场适用性,该方法已为多个矿山的岩体质量工作评价提供了更为科学、准确的技术支撑和依据。     

渗流作用下边坡稳定性模糊评判与边坡角优化

引入渗透率这一指标,结合其他因素对大顶铁矿露天采场边坡稳定性进行模糊评判。在评判结果满足工程稳定要求的基础上,考虑适当增加边坡角,提出变边坡角优化设计方案。选取垂直高度最大和岩体条件最为复杂的边坡面,采用FLAC程序建立边坡流固耦合数值模型,分析各方案在水渗流作用下边坡水平位移特征和总体稳定性,并基于二分法原理确定最优边坡角,对于减少剥岩量,提高矿山整体经济效益具有重要的参考意义。     

分形理论在岩体质量评价中的应用及分级指标值的确定

为了更全面的评价岩体质量,克服传统的岩体质量等级分级方法如RQD,RMR和BQ等未考虑岩体中的节理、裂隙的不足,根据岩体结构面的自相似特征,应用分形理论来对其进行研究．运用盒计维数法对某地下工程岩体结构面分布的分形维数进行计算,验证了岩体结构面分布的分形特征．对计算结果数值分布的规律分析发现,分形维数越大,岩体质量越差,表明岩体结构面分布的分形维可以作为评价岩体质量的指标．并通过分维数D与RQD,RMR和BQ的拟合,给出岩体质量分级指标D值,从而提出一个以岩体结构面分形维数为分级指标的岩体质量评价方案．     

梧桐沟铁矿复杂地质地段巷道支护工程实践

为解决梧桐沟铁矿在复杂工程地质条件下的巷道支护问题, 开展了详细工程地质调查研究, 根据岩体地质力学分类法(RMR)将矿区围岩分为4类, 并指出影响该矿围岩稳定性的主要因素是岩体质量指标、非连续面条件和地下水。针对该矿围岩类型, 分别提出了4种支护方案。现场实施结果表明, 巷道能保持稳定, 坑内涌水量减少近20%, 改善了井下作业环境条件, 取得了较好的效果。