岩体物理力学参数测定及其工程处理方法的研究

在巷道工程和边坡工程稳定性分析中,力学参数的测定与选取会对计算结果产生重大影响.确定岩体力学参数的现场大型原位试验方法工程浩大、费用高昂,受到多种环境和技术条件限制.因此,本文采用Singh法、Kalamaras法和Hoek-Brown法等多种工程处理方法对由室内岩块试验获得的岩块力学参数进行了工程处理,考虑了岩块与岩体之间的差异,得到了符合工程实际情况的岩体力学参数.     

尾矿库稳定性及灾害防治

可怕的尾矿库灾害 尽管世界各国对尾矿库安全给予了高度重视,但是．由于历史的原因、技术的失误,亦或是其它一些主客观因素,频频发生的尾矿库事故,还是对矿区人民生命财产以及尾矿库周边生态环境造成了巨大的危害,并带来不可估量的损失。     

采空区对边坡稳定性的影响

采空区对地下开采与露天开采转换过程中的边坡稳定性存在一定的影响。为了研究空区对边坡稳定性的影响规律,利用强度折减法分析多种情况下边坡的稳定性。研究结果表明:空区在坡脚附近,边坡的安全系数降低达20%左右;边坡中部的空区对边坡的稳定性影响取决于空区几何中心相对于滑动面水平位置,空区几何中心在滑动带内将引起边坡稳定性增加,空区几何中心在滑动带外将引起边坡稳定性减小;空区在边坡脚下部时,在距边坡脚水平距离一定范围内,空区会引起滑坡体体积增大,边坡安全系数降低;在距边坡脚水平距离某一范围内的空区,由于自身顶板松动区的出现导致边坡体的下滑力降低,使边坡的安全系数增加;同一高度的空区,距坡面水平距离的不同会引起边坡滑动面位置发生改变;空区几何中心距离滑动面超过一定距离后,边坡的稳定性不再受空区的影响。该规律对地下开采与露天开采转换过程中的边坡工程施工具有一定的实践指导意义。     

岩石节理面粗糙度的分形效应与试件尺寸影响分析

 岩石节理面的粗糙度是影响岩体形变、位移和强度的主要因素,准确量测岩石节理表面的粗糙度对评价岩石力学特性非常重要.根据分形理论,岩石节理表面具有分形特征,可用分形维数描述节理表面的起伏度,但是岩石节理表面粗糙度一般不具有严格的自相似分形性质,因此,表面分形参数(分形维数D和截距A)的量测结果受到尺度的影响.本文运用三维表面激光形貌仪扫描10个不同尺度的试件(尺寸为100mm×100mm—1000mm×1000mm),结果表明,D和A随试件尺寸增大而减小,两参数都有尺度效应,但存在一个极限尺寸.综合考虑岩石表面尺寸、试件长度以及测量尺度对岩石节理表面粗糙度的影响,提出可靠的分形测量途径.     

某铜矿二次应力场的监测与分析

岩体的应力测量包括岩体初始地应力量测和洞室围岩应力量测,是现代岩体力学研究的重要组成部分,可为了解岩体稳定程度提供重要参数,为地下工程开挖提供设计参数.以某铜矿为例,首先测定原岩应力,矿区属中等级别的应力区;再采用光弹应力计监测岩体二次应力,结合观测数据,找出二次应力变化导致采场应力集中的部位,采取措施,使应力局部得到部分释放,再进行施工,以保证生产的安全进行,提高劳动生产率.     

正弦信号四参数的高精度估计算法

从正弦信号的任意间隔采样序列出发，结合频率的迭代法估计和幅度、相位以及直流偏移的最小二乘法估计，提出了估计正弦信号四个参数（幅度、频率、相位以及直流偏移）的新算法，即四参数估计法，并与直接快速傅立叶变换法和通用相位差法就估计精度进行了仿真比较。结果表明，四参数估计法不但精度较高、抗噪声能力较强，而且能对非等间隔采样信号进行参数估计。     

一种自由搜索边坡最危险滑动面的新方法

以边坡稳定性计算的Janbu条分法为基础，提出一种改进的遗传算法（MIGA），在无需对边坡滑动面形状进行假设的前提下能自由搜索最危险滑动面并计算其安全系数。MIGA法模拟了生物进化的过程，克服了传统方法容易陷入局部极小值的缺点，是一种全局优化算法，且具有比简单遗传算法（SGA）更高的搜索效率。在工程实例中，通过与其他方法进行对比分析，用MIGA法计算得到的安全系数最小，且搜索到的最危险滑动面最接近实际情况，证明了该方法的优越性。     

考虑流变固结效应和强度折减法的土质边坡安全系数

针对边坡的变形特点,探讨流变固结效应下土质边坡的稳定性,提出能完全反映土体流变3个典型阶段和非线性特点的流变模型—改进的西原流变模型。根据Terzaghi一维固结理论得出能反映流变固结耦合关系的流变固结控制方程和差分格式。利用强度折减技术分别建立流变作用和流变固结效应下强度折减法的计算式。并结合工程算例,得出Bishop法、常规弹塑性有限差分法、流变效应有效差分法和流变固结效应有限差分法的安全系数比较值。计算结果表明:流变固结效应下边坡的安全系数最大,Bishop法得到的安全系数最小,后者在工程设计中是保守的,研究结果对边坡的理论研究和工程实践具有一定的参考价值,建议在边坡工程的建设中应考虑流变和固结影响因素。     

水岩作用下岩石亚临界裂纹的扩展规律

采用双扭试件,利用常位移松弛法,分别进行自然状态以及水岩作用下大理岩和混合岩的亚临界裂纹扩展实验,获得2种环境下岩石裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系,并计算得到亚临界裂纹扩展参数A和n。通过对比,研究水对岩石亚临界裂纹扩展规律的影响。研究结果表明:对于大理岩,其A为自然状态下的8.07×1016倍,n由自然状态下的48.33下降到8.28;对于混合岩,其A为自然状态下的5.45×109倍,n则由自然状态下的60.20下降到21.86,说明对应于同一应力强度因子水平,水作用下的岩石亚临界裂纹扩展速度要快;水的存在使得岩石的断裂韧度KIC明显降低,对于大理岩,自然状态下的KIC为3.0316MN/m3/2,水岩作用后KIC为2.2070MN/m3/2,下降27.19%;对于混合岩,2种状态下的KIC分别为2.0877和1.9398MN/m3/2,下降7.08%。该实验结果可为复杂矿岩的稳定性分析提供可靠依据。     

高粘性铝土矿流动性及助流技术研究

利用力学理论、室内放矿模拟实验及数值分析,研究了高粘性铝土矿在矿仓内矿石结拱堵塞的机理、影响矿仓内矿石流动性的主要因素。研究表明：矿石含水量、漏斗壁面摩擦系数及装矿量为影响矿石在矿仓内流动性的主要因素。根据研究结果,提出了一种新的矿仓助流技术。经现场工业试验研究表明：该助流技术能有效解决高粘性铝土矿在矿仓内结拱堵塞的问题.