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《岩质边坡宏细观力学特性及开挖稳定性分析与控制研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、岩质边坡宏细观力学特性及开挖稳定性分析与控制研究随着露天矿山开采深度的增加,边坡加高加陡,开挖扰动引起工程岩体强度不断劣化,应力环境更加复杂。深入研究岩质边坡的力学特性及开挖稳定性,具有重要的科学及工程意义。本文依托国家科学自然基金重点项目“深凹露天矿高陡边坡稳定性研究(51034001)”,针对水厂铁矿露天境界外扩工程,以北采场II区岩质高陡边坡为研究对象,从连续-非连续、宏观-细观的角度,分析边坡岩体的宏细观力学特征和开挖扰动条件下的边坡稳定性,主要结论和成果如下:(1)调研现场地质概况,掌握
2、工程地质特征,开展现场地应力测量、室内岩石力学试验、结构面统计调查,获取了地应力场分布特征、岩体物理力学参数及节理裂隙的空间分布规律。(2)基于颗粒流理论,探讨PFC中细观参数与岩石宏观力学特性之间的响应规律,通过单因素分析、正交试验极差分析,获得了宏细观参数之间的关系,及各细观参数的影响度排序;利用Matlab神经网络,构建了从宏观力学参数到细观参数的预测模型,提出细观参数的标定方法,并以混合花岗岩为研究对象,标定了平直节理接触模型的细观参数;研究颗粒流模型中颗粒尺寸对岩石宏观力学特性的影响,得
3、到了内尺度比的取值范围,为颗粒半径的选取提供依据。(3)开展混合花岗岩的室内单、三轴加载试验、围压卸载试验,从应力-应变角度分析岩石破坏的宏观特征:基于PFC数值试验平台,进行了不同围压下的加、卸载数值试验,从能量演化、微裂纹扩展及破坏模式角度分析试件破坏时的细观特征,由此分析对比加、卸载条件下宏、细观力学特性的差异;以微裂纹数目为细观损伤变量,得到细观损伤变量与宏观变形模量和泊松比变化的关系式,在此基础上建立屈服阶段的本构方程。(4)基于边坡开挖过程中应力分布的变化情况,揭示了在开挖扰动影响下工
4、程岩体参数劣化的力学机制,指出其在工程稳定性分析中的意义与价值:通过试验分析不同围压卸载条件下变形模量的变化规律,得到工程岩体劣化系数A与水平应力降低比例的定量关系式,二次开发FLAC3D内置应变软化模型,构建工程岩体开挖扰动劣化模型,并用于水厂边坡开挖过程的稳定性分析:依据开挖扰动对岩体质量的影响,修正RMR评价方法,建立边坡岩体模糊综合评判模型,采用VisualC#语言,开发了基于Windows平台的边坡岩体质量智能评价系统。(5)基于等效岩体技术,结合现场结构面的调查结果,在PFC中实现了节
5、理岩体的表征,并确定了本文工况条件下表征单元体的尺寸,结合Hoek-Brown准则计算的岩体力学参数,对节理岩体的细观参数进行修正;建立水厂铁矿边坡模型,通过模拟开挖,探究边坡滑坡失稳的细观演化过程,基于张拉-剪切复合破坏准则,利用颗粒流细观强度折减法对边坡的稳定性进行分析:提出了水厂边坡稳定性控制的动态反馈体系,分析不同开挖顺序下边坡岩体的力学响应特征,结合现场和数值分析结果,提出灾害防治建议。制制
