深部岩体大变形规律:金川二矿巷道变形与破坏现场综合观测研究

针对深部高应力下硐室和巷道时效大变形问题,重点开展了金川二矿深部巷道大变形破坏调查、多手段原位综合观察、大变形灾害安全管理标准等方面研究工作。首先针对不同围岩支护类型下大变形巷道破坏问题,从破坏表现形式的角度总结提炼了金川二矿巷道10种典型变形破坏模式并阐明其形成机制;进而依托1 150 m水平大巷的大变形试验研究段,采用巷道表面的三维激光扫描测量、岩体内部开裂的钻孔摄像观测、围岩不同深度变形的位移计自动量测相结合的方式,揭示了深部巷道表面变形的空间非对称性、围岩内部浅层与深层变形的非均匀性、时效变形增长的跳跃递进性等不同于浅部岩体变形特点和破坏方式的新特征,表明了金川二矿碎裂围岩时效大变形本质是高应力下巷道开挖诱发表层围岩开裂,并在重分布应力驱动下围岩开裂深度逐步向深部转移进而导致巷道围岩自身承载性能逐步劣化的机制,从而表现出持续的时效大变形;最后提出基于功能失效和结构失稳原则的深部巷道大变形安全管理标准,并在现场反馈分析与应用实践基础上总结出了控制二矿深部巷道变形灾害的"双层喷锚网+锚注"和"喷锚网注+单筋砼"复合支护技术,充分利用喷网混凝土的表面柔性支撑与围压效应、锚杆对围岩内部的抑制开裂效应、水泥浆的充填并粘合开裂缝效应、钢筋混凝土的强刚性抗压和恢复围压效应等组合功能,从而形成一种"由表及里、表里结合"改善围岩受力状态、重构围岩承载圈的支护理念。     

高陡边坡岩体力学环境的模糊综合评判研究

借用环境科学中环境质量评价的概念和方法，建立了高陡边坡岩体力学环境的多级模糊综合评判模型，并用该模型对我国大型铁矿－水厂铁矿高陡边坡岩体环境进行了综合评判。研究表明，用模糊综合评判方法评价高陡边坡的力学环境可以提供真实，全面的岩体信息，为工程决策提供可靠依据。     

关于影响空心包体应变计地应力测量精度若干因素的讨论

空心包体应变计法测量地应力较其他地应力测量方法具有精度高、一次可测得三维应力的特点。蔡美峰教授对测量探头进行改进对最初的围压率定公式进行修正，大大提高空心包体地应力测量的精度。但是目前，空心包体地应力测量在实际操作、电路情况、温度变化以及率定公式等方面仍然存在一些误差。通过对国内目前使用的两种空心包体应变计探头在测量电路和温度补偿方面产生误差的大小和原因进行综合比较、分析，指出13线探头在电路方面产生的误差较小，而15线探头在温度补偿方面性能更优。详细分析目前使用的围压率定修正公式，指出蔡美峰教授推导的围压率定修正公式虽然较最初的率定公式在精度上有很大提高但未考虑树脂层受压产生抗力的影响，因此与实际情况也存在一定出入，并推导了完整形式的公式。     

能源桩三维螺旋线热源的瞬态传热模型

将螺旋埋管等效为三维螺旋线热源,考虑螺旋埋管能源桩的传热过程,运用格林函数和第一型曲线进行积分,推导给出了考虑时间、空间位置、埋管参数和岩土体热物理性质4参数的螺旋埋管能源桩的温度场解析解,建立高精度三维螺旋埋管能源桩的传热模型。并通过在数值模拟软件中建立螺旋埋管能源桩三维模型,依据边界条件,求解得出三维螺旋埋管能源桩温度场数值解。对比结果表明:所建立的能源桩三维螺旋线热源模型具有很高的解析精度。最后,基于解析模型讨论了螺旋埋管能源桩换热温度场的空间分布和时间效应。      

围岩稳定性分类的灰色优化模型及其在新城金矿的应用

用灰色关联方法进行围岩稳定性分类 ,是一种能考虑多种因素和不确定性的综合分类方法 ,更能反映围岩的自然特性。本文介绍了灰色优化理论模型函数的建立方法及其在新城金矿围岩稳定性分类中的应用。     

应力解除法在某金矿地应力测量中的新进展

本文介绍了应力解除法在胶东某金矿地应力测量中的应用。在测量过程和结果计算中使用了改进型空心包体应变计,完全温度补偿技术,自动数据采集记录系统和双迭代法求解测点Ｋ系数、岩石弹性模量、泊松比和地应力的新方法,有效在保证了测量结果的精度。矿区地应力场实测结果和区域构造应力场显示了良好的一致性,有力地证明了实测结果的可靠性和正确性。     

爆破震动对公路边坡稳定性影响的数值模拟

山区公路的施工过程中，往往采用爆破的方法进行开挖。在爆破震动作用下，公路边坡的稳定与否直接涉及到施工的安全与经济，并对今后的运营安全有重要影响。用非线性动态有限元DYNA^2D程序对爆破震动作用下的边坡进行了数值模拟，分析了爆破过程中边坡体中应力、速度和加速度的分布和传播规律，以及边坡观测点的位移，并与实测结果进行了对比。研究表明；所采取的爆破方案是切实可行的，数值模拟结果为实际工程施工提供了依据。     

考虑洪水浸泡的黄河下游堤防稳定性预测

对黄河下游堤防土样进行浸泡后的强度试验,探讨了堤防土质在浸水后强度指标的变化规律及堤防稳定情况,并对洪水长时间浸泡后堤防的各项指标进行了预测.结果表明:黄河下游堤防堤身土被洪水浸泡120 h后,黏土的黏聚力降低72.6%,粉土的黏聚力降低62.8%,而两种土的内摩擦角均变化不大,堤防稳定安全系数降低58.2%;堤防土体被洪水浸泡480 h后.黏土压缩系数、压缩模量与浸泡120 h时相当,稳定安全系数降低73.4%.     

在役金属锚杆工作荷载的无损检测与应用

针对铁磁性材料具有巴克豪森效应,利用研制的CTY402多功能磁弹性仪对在役金属锚杆进行了噪声检测,然后将测试数据和实验室的标定值进行对比处理,得出锚杆的在役工作荷载;同时利用压力盒对金属锚杆工作荷载进行测试,将两种方法的结果进行比较,发现结果相当吻合,证明了无损检测方法的正确性,为在役金属锚杆的质量检测提供了方便可行的方法。     

基于Hoek-Brown准则的Morgenstern-Price法在边坡稳定性分析中的应用

针对目前边坡稳定性计算中破坏准则均为Mohr-Coulomb破坏准则的情况,根据相关准则和原理,推导了基于Hoek-Brown准则的Morgenstern-Price法计算公式.该法克服了一般岩体边坡稳定分析中岩体强度参数纯经验取值的缺点,使计算更为精确、合理.采用具体算例进行对比,探讨了不同准则下边坡稳定性计算的差异原因,并运用基于Hoek--Brown准则的Morgenstern-Price法对安家岭露天矿北端帮滑坡进行了分析.