基于块体理论岩体稳定性分析及三维数值模拟研究.pdf

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1、第2O卷第5期中国矿业VoI_2O，NO．52011年5月CHINAMININGMAGAZINEMav2011基于块体理论岩体稳定性分析及三维数值模拟研究罗建林，刘兵(1．核3-业赣州工程勘察院，江西赣州341000；2．江西省煤田地质局，江西南昌330001)摘要：本文介绍了基于不连续变形方法的块体理论。以某金矿运输巷道为工程背景，详细论述了围岩中关键块体的判别及块体最大可动区域的确定，并通过BST和UNWEDGE程序进行关键块体计算。通过块体理论方法在围岩稳定性分析中的应用，分析了围岩稳定性的影响因素和关键块体的安全系数，对围岩塌陷区的加固机理进行了研究，并对围岩稳定性

2、进行了数值模拟研究(3DEC)，验证围岩塌陷区进行加固支护方法具有一定效果。关键词：块体理论；BST；UNWEDGE；关键块体；加固支护；3DEC模拟中图分类号：TD3I文献标识码：A文章编号：1004—4051(2011)05—0099—05AnalysisandThree—Dimensionalsimulationonstabilityoftherockmassinmined—outareabasedonblocktheoryLUOJianlin，IIUBing(1．GanzhouengineeringexplorationinstituteofNuclearindus

3、try，Ganzhou341000，China2．JiangxiCoalGeologicalBureau，Nanchang330001，China)Abstract：Theblocktheoryofdiscountdeformationmethodisintroduced．Basedontheprojectbackgroundthatisthetransportopeningofgoldmine，thekeyblockandthemaximummovabledistrictoftherocksurroundingaredefinedbytheblocktheory，BSTa

4、ndUNWEDGEmethods．Bytheapplicationofblocktheoryonthestability，thefactorsinfluencingtherocksurroundingstabilityandtheFsofthekeyblockareanalyzed．Fortherocksurroundingisinstability，SOthegroutingandboltingmethodsisusedtosupportingthecollapsing．The3DECmethodisusetOverifytheeffectofsupportingmeth

5、od．Keywords：blocktheory；BST；UNWEDGE；keyfractalblock；reinforcementandsupporting；3DECSimll1ation块体理论可广泛应用于地下硐室围岩和隧洞、切割成各种类型的空间分形块体，在自然状态下，巷道围岩的各种稳定性分析，涉及各类岩土工程。这些空间分形块体处于静力平衡状态。当工程开可对采空区块体稳定性进行模糊随机可靠性研挖后，这些分形块体失去了原有的静力平衡状态，究_1；对大跨度岩体隧道工程块体滑落的概率分沿着分形结构面滑移、失稳，进而产生连锁反应，析[2；对水利枢纽地下厂房进行稳定性分析。；对造成

6、岩体失稳。我们称首先失稳的分形块体为裂隙化硬岩硐室围岩稳定性进行概率分析E；对无“关键分形块体”。分形块体理论的目的，就是要压隧道进行稳定性分析l5；也可对考虑地应力的硐找出所有的“关键分形块体”，并探求对关键分形室块体稳定性进行分析]。块体理论在我国三峡工块体稳定性的影响Ig]。程的岩石边坡和地下隧洞中被广泛应用，并取得1．1．1分形方法及力学平衡方程了很好的成功l7_8_。分形块体理论充分吸收了矢量运算法和赤平1围岩稳定性块体理论计算分析投影法的优点，将赤平投影图解析化，提出了分1．1块体理论研究形块体理论赤平解析法。主要的分析步骤如下：在坚硬和半坚硬地层中，岩体被分形

7、结构面1)设有n组分形结构面，由各组分形结构面收稿日期：2010—1017P的产状，即倾角a和倾向口，求P出的赤平解100中国矿业第2o卷析方程。即：(—Rtanasinfl~)+(—Rtana~fl)一(R／cos~f)(1)式中R为参考圆半径。2)求出各分形结构面赤乎投影的交点，即No—N(，)，(￡)一1，2(2)3)正、负交点的判别。定义集合C一{(z，)I十Y≤R}，若N(z，Y)EC(i一1，2)，即+y≤R。，则N(i，Y)为正交点，反之为负交点。4)对分形结构面各种可能的相交组合，计算其各投影点是否