基于Hoek-Brown准则的深部岩体力学参数及其应用

基于Hoek-Brown经验强度准则,采用最小二乘法拟合出岩体力学强度参数,并与H-B_02ed推荐的等面积拟合结果进行对比,结果发现两种拟合方法得出的岩体内摩擦角数值相差很小,但等面积拟合法得出的黏聚力强度远高于最小二乘拟合法。将两种强度参数拟合结果应用于深部矿体开采的数值模拟,发现采用最小二乘拟合法的岩体强度参数其模拟结果更接近工程实际。该方法对深部岩体力学参数的确定具有一定的借鉴意义。     

深部厚大矿体回采顺序设计及优化研究

针对高应力环境下的深埋厚大矿体,开展安全高效回采顺序设计及优化研究,基于产能、技术和经济指标要求,提出了5种合理的矿房回采顺序和4种矿柱回收顺序,并利用FLAC3D进行数值计算分析.计算结果表明:在回采矿房的5种合理方案中,先开采1#,5#,9#,16#,12#矿房,后开采3#,7#,10#,14#,18#矿房的“大间隔分散布置”的方案,应力集中程度最低,位移变化最小,采场安全性最高,即为矿房的最优回采顺序;在回收矿柱的4种合理方案中,先回收2#,6#,11#,15#矿柱,后回收4#,8#,13#,17#矿柱的方案,应力集中程度最低,采场安全性最高,为最优回采顺序.比较不同方案的应力分布规律和顶板位移变化规律,可以看出,盘区内采场回采后,压应力向盘区中央的矿柱迁移,在盘区内间柱处产生应力集中区,易导致间柱内采准巷道发生变形及顶板垮落现象,需加强支护工作.     

岩体力学参数反演的代理蜜獾优化方法

针对复杂地下工程岩体力学参数反演时因大量调用数值计算模型导致计算耗时大的问题,提出一种新的仿生优化代理反演方法,即蜜獾优化算法-高斯过程回归-三维快速拉格朗日数值计算(honey badger algorithm-Gaussian process regression-FLAC^3D,HBA-GPR-FLAC^3D)方法。该方法将围岩的实测位移与数值计算结果间的误差作为目标函数,将岩体力学参数作为优化变量,利用全局寻优性能优异的HBA搜索目标函数全局极小值,并采用牛顿优化算法进行当前最优算子邻域的局部寻优,局部寻优中采用GPR代理模型而非基于FLAC^3D计算所构建的目标函数作为算子适应度评价工具。研究表明,与基于单纯仿生优化算法的反演方法相比,在达到相同计算精度条件下,所提出方法的数值模型调用次数显著降低,适用于单次数值计算较为耗时的复杂地下工程岩体力学参数快速识别。     

基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演

基于现场变形观测资料的优化反演是确定边坡岩体力学参数的主要方法之一,其本质是一个岩体力学参数的寻优过程,因而,如何选择一个高效的优化算法是其核心问题之一.目前,粒子群优化算法已被应用于边坡工程力学参数反演,但其算法实现为同步模式,最优粒子的信息不能及时共享,降低了优化效率,使得反演耗时较多.鉴于此,提出基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演,该算法的搜索步伐并不一致,粒子间表现出异步性,因而寻优效率明显高于同步模式,可有效解决在边坡工程中岩体力学参数反演中存在的低效问题.在此基础上,构建了边坡工程岩体力学参数反演模型,并采用ABAQUS作为反演分析中的正分析工具,给出了边坡工程岩体力学参数反演的实现流程,完成了程序编制,进而通过算例分析,验证了所提出的方法和程序编制的可行性和高效性.     

基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演

基于现场变形观测资料的优化反演是确定边坡岩体力学参数的主要方法之一,其本质是一个岩体力学参数的寻优过程,因而,如何选择一个高效的优化算法是其核心问题之一.目前,粒子群优化算法已被应用于边坡工程力学参数反演,但其算法实现为同步模式,最优粒子的信息不能及时共享,降低了优化效率,使得反演耗时较多.鉴于此,提出基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演,该算法的搜索步伐并不一致,粒子间表现出异步性,因而寻优效率明显高于同步模式,可有效解决在边坡工程中岩体力学参数反演中存在的低效问题.在此基础上,构建了边坡工程岩体力学参数反演模型,并采用ABAQUS作为反演分析中的正分析工具,给出了边坡工程岩体力学参数反演的实现流程,完成了程序编制,进而通过算例分析,验证了所提出的方法和程序编制的可行性和高效性.     

岩体力学参数预测的新方法

提出了利用人工神经元网络预测岩石工程数值分析中所需的岩体力学参数的方法,其优点是神经元网络可以把岩体较多的非定量的地质描述,经过换算后作为初始参数参与运算．通过对岩体抗压强度和弹性模量的预测验证表明,预测结果与实测结果吻合较一致．     

基于块体体积和岩体波速的岩体力学参数估算方法

岩体力学参数的准确取值是岩土力学与工程领域关键科学问题之一.首先引入可考虑节理间距与数量的块体体积（Vb）参数,提出了基于Vb的地质强度指标（GSI）的计算公式,并将基于岩体波速（Vp）的岩体扰动参数（D）代入Hoek-Brown强度准则,提出了基于Vb和Vp的岩体力学参数估算方法.然后通过与已有GSI计算方法对比,验证了基于Vb计算GSI的正确性,并将基于Vb和Vp的岩体力学参数估算方法应用于田西高速的参数取值,同时将数值计算结果与现场调查、监测结果进行对比分析,验证了所提方法的可行性和准确性.该方法推广了Hoek-Brown强度准则的适用范围,并为工程建设初期试验资料不足情况下的参数取值提供了一种新的思路.     

基于岩体质量分级的岩石力学参数研究

通过现场声波测试等快速测试手段，结合工程地质定性评价，应用BQ体系和RMR体系，对岩石边坡进行岩体质量评价，并分析了BQ体系和RMR体系的相关关系．在此基础上估算岩石力学参数，为岩石工程设计和施工提供了依据．     

基于声波信息预测岩体力学参数的研究

基于Hoek-Brown强度准则中运用地质强度指标GSI求取岩体力学参数的方法。通过改进构建起钻孔声波测试所得岩体纵波波速vmp,岩石单轴饱和抗压强度σc与GSI值之间的函数关系,并应用于Hoek-Brown强度准则预测了沙坨水电站大坝坝基岩体力学参数,结果显示预测值与实验测试值之间基本吻合。该方法为资料不足情况下探知岩体力学参数提供了一种参考方式。     

基于压力拱理论的矿块间回采顺序数值模拟

合理的回采顺序能够有效地改善岩体的应力分布状态,有助于保证采场的稳定性。为确定新桥矿-300m中段合理的矿块间回采顺序,根据矿山现有条件,提出3种矿块间回采顺序方案,即平行推进、"品"字形推进、倒"品"字形推进;通过Midas有限元软件对各方案进行数值模拟,综合考虑拉应力、压应力和位移3个因素,运用压力拱理论对模拟结果进行对比分析。结果表明:矿体开挖之后,会在采空区周围形成压力拱,且随着采空区的增加,压力拱的外边界向岩体深部移动;"品"字形回采过程中,中部采空区与两侧采空区在上部可以形成一个更大压力拱,承担其自身和上覆的岩土载荷,其最大拉应力为2.288MPa,最大压应力为23.24MPa,最大位移为55.71mm,均远小于其他2种方案,相比之下,该方案更加合理。经该矿山生产实践表明,"品"字形回采顺序已在矿山推广应用,取得良好的经济、社会效益。     

东海煤矿深部回采工作面矿压规律

为了得到深部回采工作面的矿压显现规律,采用相似模拟、理论分析、数值模拟与现场观测相结合的方法,对东海煤矿32#煤层左九工作面顶板活动规律,上覆岩层移动、破坏规律以及支承压力的分布规律进行了理论分析与实践研究,得出了该工作面顶板活动的各项参数和上覆岩层移动、破坏的范围以及支承压力的分布变化规律。研究表明,深部开采工作面随着采深增加,支承压力有所增加,支柱载荷也增大,但顶板活动规律、上覆岩层移动规律与浅部开采相比变化不明显。该结论为龙煤集团同类矿井进入深部开采阶段采场围岩控制设计提供了参考依据,对其他同类矿井具有很好的借鉴作用。     

岩体力学参数的损伤—反分析优化性研究

岩体力学参数一直是困扰岩石力学和数值计算深入研究的难题,它在很大程度上决定了数值计算结果的准确性,客观性和实用性。本文在岩体损伤力学描述的基础上,提出了弹性波波速,损伤力学和反分析相结合的优化方法。     

兰右山边坡岩体力学参数研究

通过单轴压缩试验、三轴压缩试验、岩体现场声波测试和软层现场PANDA测试得出了兰右山边坡岩体基本质量值和地质力学权值,按Hoek-Brown强度准则估算了岩体力学参数,并以此参数作为兰右山边坡工程设计和施工的参考依据．     

基于GSI的裂隙化岩体力学参数的确定

裂隙化矿岩体的力学强度特征和参数,主要受到岩块力学参数和岩体的节理裂隙参数的影响。为确定井下开采裂隙化矿岩体的力学强度参数,引入节理间距和节理面粗糙度系数(JRC)对地质强度指标(GSI)系统进行定量化的分级和参数取值,建立了定量化的GSI评价体系,综合采矿活动的影响因子,实现了裂隙化岩体力学强度参数的计算。以锌铜矿体的裂隙化矿岩体结构为研究对象,在进行的岩体工程地质调查基础上,取得了上下盘围岩的节理裂隙间距和节理结构面粗糙度系数,定量确定了上下盘围岩的裂隙化岩体强度力学参数。研究结果表明,运用定量化的GSI方法,可以实现裂隙矿岩体结构强度参数的确定,得到了锌铜矿体的上盘和下盘围岩的强度特征参数,其弹性模量分别为5.749 GPa和4.483 GPa,内聚力分别为3.126 MPa和2.772 MPa,内摩擦角分别为24.56°和23.08°。这些力学强度参数指标为裂隙矿岩体的采矿工程设计提供了基础参数。     

水库泄洪洞岩体力学参数研究

通过室内岩石力学性质试验，现场原位岩体抗剪、变形试验和波速测试等研究，分析了水库泄洪洞洞室岩体的力学特性和变形特性．结合洞区岩体结构、构造特征及其风化程度，提出洞室区岩体力学性质基本参数，为洞室稳定性分析和工程设计施工提供了可靠依据．经施工开挖验证，所采用的工程岩体参数客观合理．     

边坡岩体力学参数反分析方法

为了提高数值计算结果的可靠度,基于正交设计、差分法和人工神经网络建立了新的边坡岩体力学参数反分析方法. 按照正交设计要求,选定反演参数的水平,确定数值模拟方案;用FLAC2D差分程序计算得出相应的神经网络分析样本;对RBF神经网络进行训练;利用现场监测位移,对某露天矿边坡岩体的力学参数进行神经网络反分析. 反分析结果与理论值的误差很小,满足精度要求,表明该反分析方法的可行性和精确性.     

基于Hoek-Brown准则的边坡开挖岩体力学参数研究

将边坡开挖弱化因子引入广义Hoek-Brown强度准则,并对其进行定量表述,以研究爆破开挖对边坡岩体力学参数的影响程度．工程实例表明：开挖对不同边坡岩体的力学参数的影响程度不同,对坚硬岩体的影响比对软弱岩体的影响大;开挖弱化因子与变形模量、黏结力和内摩擦角呈线性相关,与抗拉强度呈指数相关．     

基于改进神经网络的边坡岩体弹性力学参数识别方法

基于人工神经网络的 BP算法 ,建立了根据边坡开挖后岩体位移观测数据识别岩体弹性力学参数的数值方法 .在网络训练过程中采用改进的 BP算法 ,通过对学习算子的优化搜索 ,大大提高了网络的收敛速度 ,解决了 BP算法迭代过程中目标函数振荡问题 .通过算例表明 ,提出的改进的 BP算法有助于提高岩土材料参数识别收敛速度和识别精度 .图5 ,表 3,参 15     

工程岩体力学参数的模糊选择

利用模糊数学对工程岩体给出模糊综合评判。以此,对围岩计算参数提出了一种较简便的确定方法,可供围岩数值分析使用。     

根据工程岩体分级选择岩体力学参数的探讨

对比与分析工程地质力学分级（RMR）法和《工程岩体分级标准》中所推荐的岩体力学参数之间的关系。结果表明，两种岩体分级方法所推荐的岩体力学参数值基本一致。在武汉钢铁（集团）公司程潮铁矿矿岩工程质量分级的基础上，对该矿－330m分段矿岩的 力学参数进行了选择。