摘要：为解决煤矿洞室锚固支护参数选取难题,提出基于不同安全系数下围岩塑性区分布特征的支护参数选取方法。通过离散元数值模拟技术,将岩块及结构面中的黏聚力、内摩擦角,按照折减系数进行赋值计算,得到不同安全系数情况下围岩失稳区域范围。根据支护及现场实际要求,分析锚固段位置与安全系数之间的关系,从而实现协同支护,定量获得支护参数。研究结果表明:依据强度折减方法,能够有效识别巷道交叉点等复杂洞室风险区域,并可以得到各部围岩安全系数的分布特征。在支护设计方案中,应该保障短锚杆锚固段在安全系数大于1的区域,顶部及两帮腰部等重要部位的长锚索锚固端设置在安全系数大于2的区域,中隔墙采用双控锚索其加固范围为安全系数小于1.3区域。协同支护加固下,实测交叉洞室围岩最大变形值为2.9 cm,矩形回采巷道变形最大值27.5 cm,数值计算结果与现场实测结果最大误差仅为0.5 cm,均表明该支护设计方法可靠性较强,为煤矿巷道洞室支护参数定量化设计提供科学依据。

摘要：基于长方体微凸体两种破坏模式提出了等效高差概念来反映微凸体几何参数对剪切强度贡献比例。不同剪切方向的等效高差分布不同可反映节理剪切方向性。进而提出了基于等效高差的节理三维粗糙度指标系统,其中平均等效高差表征了不同破坏形式的微凸体对强度的贡献,也可反映节理面的起伏方向性;分形维数表征了不同尺度粗糙度的关系,可从尺度上全面描述节理面信息,并且也可表示剪切方向性。最后基于三维测量系统获取了节理面离散点坐标值并计算出新指标系统具体数值,验证了指标系统可以描述剪切方向性,同时克服了采样间距的影响。新指标系统物理意义明确,可反映不同微凸体对强度贡献比例。

摘要：节理峰前剪切应力-位移曲线是研究节理剪切行为的重要内容。然而目前对于节理峰前剪切行为大多以线性描述,不能较好的描述非线性的特点。对于非线性的描述也仅仅是唯象描述剪切应力-位移曲线,未能反映影响模型的参数物理意义及影响因素。以峰前节理刚度软化行为为出发点,采用归一化的思想将节理剪切刚度与位移无量纲化,用双曲线函数表示出剪切刚度与位移之间的关系。提出了考虑刚度软化的峰前剪切本构关系,通过与试验结果对比验证了本构关系的合理性。影响该模型最重要的两个因素是初始剪切刚度与峰值剪切位移。以Greenwood和Williamson模型为基础在细观上探讨了初始剪切刚度的影响因素;抓住法向应力与节理粗糙度主要因素,探讨了影响峰值剪切位移的影响因素。对模型参数的研究有助于进一步阐明节理峰前剪切机理。

摘要：为使二维粗糙度指标能够反映岩石节理形貌的方向特征,同时可以克服采样间距取值对粗糙度指标大小的影响。将岩石节理面划分为一系列连续的长方体微凸体,提出一种确定长方体微凸体计算长度的计算模型。通过平均同一剪切方向上长方体微凸体的计算高度提出了一个新的描述形貌面粗糙度的指标c。指标c是由长方体微凸体2种破坏模式结合一种确定长方体计算长度的模型得到,可以将节理几何特征与剪切强度结合起来,进而将节理粗糙度与节理剪切强度结合起来,这就为考虑剪切方向性的岩石节理剪切强度公式的提出提供可能。粗糙度指标c可以将形貌面客观定量表示,同时具有方向性,即剪切方向不同时对应的c不同。以标准JRC曲线为例,基于图像分割技术提取了标准JRC曲线坐标信息,阐述了粗糙度指标c的计算过程。在某一测量间距下获取的粗糙度指标不足之处是比该测量间距较小的粗糙度将被掩盖,而小尺度的粗糙对于抵抗剪切的贡献不应被忽略。通过计算不同采样间距的粗糙度指标c,发现指标c随着采样间距增大而呈幂函数形式减小,显示具有分形特征。基于分形思想,提出可同时反映节理形貌面各向异性并且不受测量尺度影响的粗糙度评价系统。分析了粗糙度描述系统指标与JRC之间的关系,证明该描述系统指标可与节理剪切强度建立良好的关系。

摘要：交通领域针对滚石防护已开展大量研究工作,但对于矿山而言,因其工程扰动频繁、岩石破碎等特点,滚石防护专项研究甚少,常采用安全平台和清扫平台设计防治滚石。然而,随着开采深度和规模增加,上述方法已无法有效阻挡扩帮扰动产生的大量滚石,滚石伤人和损坏设备事故频发。针对上述问题,以南芬露天铁矿采场下盘边坡滚石防护为例,首先,基于正交试验原理,利用Rocfall程序分别对"安全平台滚石防护措施"进行3指标4因素数值模拟正交试验,对"安全平台上设计V形槽滚石防护措施"进行3指标5因素数值模拟正交试验;然后,对试验结果进行极差分析,揭示2种措施各个因素对滚石运动特征的影响规律;最后,确定2种方法的最优参数组合,并在南芬露天铁矿选择实验区,进行现场对比试验。试验结果证明V形槽结构能够有效防护滚石,可为露天矿山高陡边坡滚石防护提供借鉴。

摘要：露天矿排土场主要面临着滑坡和泥石流的严重威胁,排土场稳定性问题不仅是一个安全问题也是一个经济问题。堆载和降雨是影响排土场稳定性最重要的2个因素,但目前精准、高效的排土场滑坡监测预警一直是一大难题,亟待开展相关方面的研究。针对以上问题,以辽宁本溪南芬露天铁矿Ⅱ号全段高排土场为研究对象,以监测光纤组成监控网对Ⅱ号全段高排土场的相似物理模型开展堆载及降雨模拟实验。结合不同堆载条件下排土场变形的数值模拟和降雨影响下模型材料的电镜扫描结果,以物理、数值模拟及宏观、微观多重手段相交叉融合的方式进行不同堆载和不同降雨条件下排土场不同位置的变形分析,得出排土场变形与堆载增量呈正相关,但深度的增加使边坡变形敏感度降低;与单位降雨时长呈正相关,但随着降雨总时长推移排土场发生排水固结,变形量减小使得二者呈负相关的时空演化规律。数值模拟计算结果显示堆载作用下排土场边坡形成贯通滑动面的过程;微观分析结果表明排土场边坡在降雨影响下泥质胶结材料冲刷流失,颗粒间接触力减小,排弃物间隙变大形成潜在滑动面。堆载增加使降雨在边坡内部产生的潜在滑动面扩大最终形成贯通的滑动面。结合物理模型实验结果对滑动面进行精准定位,最后依据室内物理模型实验和数值分析结果,建议使用光纤传感技术作为排土场边坡变形失稳的监测手段。

摘要：A study was conducted to analyze the deformation mechanism of strongly weathered quartz schist in the Daliangshan Tunnel,located in the western Transverse Mountain area.A large deformation problem was experienced during the tunnel *** mitigate this problem,a support system was designed incorporating negative Poisson ratio(NPR)anchor cables with negative Poisson ratio *** model experiments,field experiments,and numerical simulation experiments were conducted to investigate the compensation mechanical behavior of NPR anchor *** large deformations of soft rocks in the Daliangshan Tunnel are caused by a high ground stress,a high degree of joint fracture development,and a high degree of surrounding rock fragmentation.A compensation mechanics support system combining long and short NPR anchor cables was suggested to provide sufficient counter-support force(approximately 350 kN)for the surrounding rock inside the *** the NPR anchor cable support system with the original support system used in the Daliangshan tunnel showed that an NPR anchor cable support system,combining cables of 6.3 m and 10.3 m in length,effectively prevented convergence of surrounding rock deformation,and the integrated settlement convergence value remained below 300 *** study provides an effective scientific basis for resolving large deformation problems in deeply buried soft rocks in western transverse mountain areas.

摘要：恒阻大变形(CRLD)锚索已广泛应用于许多边坡的预警和加固。为了分析恒阻大变形锚索的恒阻力,根据恒阻器的形状和尺寸,将其看作类似厚壁圆筒问题进行处理。厚壁圆筒问题不同于经典拉梅和薄壁圆筒两种问题,研究时需考虑径向应力及切应力对恒阻力的影响,为此建立三维弹塑性力学模型进行分析求解。若引入平面应变假设,则该三维解析模型回归为二维经典拉梅公式。为验证此方法的合理性,进行三组恒阻大变形锚索的拉伸实验,并将三维弹塑性模型所得恒阻力值与二维弹塑性模型及拉伸试验结果进行对比,三维弹塑性力学模型的解更接近室内实验力值,该模型可用于估算各种型号CRLD锚索的恒阻力值,并可为其优化设计提供理论支持。

摘要：为研究降雨滑坡的控制及临滑预警技术,以熊家山滑坡为原型,通过分析边坡变形的时空特征,设计了相似模型试验.以普通预应力锚索(简称PR锚索)和NPR锚索为加固材料,运用高速摄像机、孔压、土压和锚索力传感器,分析了降雨诱发的滑坡规律和锚索控制机理,并结合现场试验探究了滑坡牛顿力变化规律.结果表明:孔隙水压力突降与边坡局部滑塌近似同步;NPR锚索力突降,边坡内部产生局部变形;PR锚索因无法承受大变形被拉断失效,而NPR锚索凭借恒阻大变形特性产生高应力吸能控制功能,促使边坡达到二次平衡状态;NPR锚索在滑坡前表现出明显的“先突增,后突降”的变形-临滑动力学规律;现场试验揭示了滑坡全过程牛顿力演变规律,提前7.5 h发出临滑预警.

摘要：Radon is a polluting and radioactive gas released by rock fracture. Shear fracture is widely developed in surrounding rock mass of deep engineering. Nevertheless, the correlation between radon release and the shear fracture is undefined. In this study, the intact Jinping marble and Baihetan basalt were adopted as samples. Based on radionuclide content analysis, the intrinsic characteristics of radon emission were analyzed. Then a direct shear testing system was designed to synchronously measure radon release during rock fracture. The direct shear tests were carried out under different normal stresses. The relationship between shear fracture process and cumulative radon concentration was explored. The results indicated that radon release varied with the increase of shear displacement under the same normal stress. The general pattern showed a slight increase and fell in the initial loading phase, then increased rapidly to the peak release approximately corresponding to the peak of shear stress, and finally decreased to a stable level with the development of shear displacement after sample failure. The initial and peak radon concentrations increased linearly with the increase of normal stress. The same trend was found in shear failure surface area and cumulative radon concentration according to the rise angle(RA) value-average frequency(AF) distribution.