基于结构可靠度的自走铁矿矿柱蠕变特性及稳定性研究

发布时间：2017-09-26 21:06

  本文关键词：基于结构可靠度的自走铁矿矿柱蠕变特性及稳定性研究

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【摘要】：本文依托鲁电矿业公司自走铁矿12#线～17#线,1530m～1630m之间矿体的开采设计,结合现场调查、理论分析、数值模拟计算等多方面的研究手段,针对开采中的矿柱进行长期稳定性研究。同时,分析和总结点安全系数、可靠指标值以及矿柱强度(包括强度衰减过程)三者之间的规律,这对以后矿山生产设计中点安全系数合理取值或矿柱稳定分析具有指导性意义。综合全文,取得的主要研究成果如下：1、对采场岩体结构可靠度分析方法的一般步骤和计算过程进行了总结,并应用Matlab软件编写了响应面法+JC法的可靠度计算程序。2、通过对矿柱蠕变试验数据进行处理分析,选取西原加速模型作为最适宜的流变模型,并得到了蠕变全过程曲线和长期强度方程,矿柱的长期强度值为1.11Mpa。3、对自走铁矿矿柱抗剪强度参数进行统计分析,得出粘聚力和内摩擦角的数字特征,后经过分布假设和检验,结果表明其分布情况均符合正态分布。4、利用强度折减法,就单一间隔矿柱模型进行了强度衰减过程模拟计算。在模拟过程中发现,点安全系数值和可靠指标值呈明显的非线性关系；在安全系数值不变的情况下,随着强度的衰减,可靠度逐渐降低；在可靠指标值不变的情况下,随着强度的衰减,安全系数的合理值在不断增大。5、将上述结论和规律应用于自走铁矿工程实例中,对自走铁矿12#线～17#线,1530m～1630m之间的矿柱进行了长期强度稳定性分析研究,最后建议点安全系数合理取值为1.29。
【关键词】：矿柱稳定性 蠕变 随机参数统计分析 点安全系数 可靠度计算
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD861.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题的提出意义及研究背景11-12
• 1.1.1 课题的提出意义11
• 1.1.2 课题的研究背景11-12
• 1.2 课题研究现状及发展趋势12-14
• 1.2.1 地下矿山工程可靠度计算分析研究现状12-13
• 1.2.2 岩石(体)材料的蠕变特性研究13-14
• 1.3 主要研究内容及技术路线14-17
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 研究技术路线15-17
• 第二章 地下采场结构可靠度分析研究17-30
• 2.1 地下采场的不确定因素分析17-18
• 2.1.1 地下岩土工程中的不确定性17
• 2.1.2 统计引起的不确定性17-18
• 2.1.3 模型不准确引起的不确定性18
• 2.2 采矿工程可靠度分析一般过程18-19
• 2.3 时变可靠度的基本概念19-21
• 2.3.1 可靠度的基本概念19-20
• 2.3.2 时变可靠度分析思想20-21
• 2.4 极限状态方程21
• 2.5 可靠度计算方法21-30
• 2.5.1 一次二阶矩可靠度分析法21-26
• 2.5.2 响应面法26-30
• 第三章 矿柱长期强度特性研究30-43
• 3.1 蠕变理论的基本定义30-31
• 3.2 蠕变模型31-34
• 3.2.1 蠕变理论典型元件模型32-33
• 3.2.2 西原模型的改进33-34
• 3.3 矿柱蠕变特性试验研究34-39
• 3.3.1 试样的制备和说明35
• 3.3.2 试验设备35-36
• 3.3.3 单轴抗压试验36
• 3.3.4 单轴蠕变试验36-39
• 3.4 蠕变试验数据处理39-41
• 3.4.1 西原模型拟合39-40
• 3.4.2 西原加速模型拟合40-41
• 3.5 长期强度曲线方程的确定41-42
• 3.6 矿柱长期强度的确定42
• 3.7 本章小结42-43
• 第四章 矿柱力学随机参数统计分析43-57
• 4.1 样本容量43-44
• 4.2 随机变量的数字特征44-46
• 4.2.1 数学期望44-45
• 4.2.2 随机变量函数的数学期望45
• 4.2.3 方差、均方差及变异系数45-46
• 4.3 样本概率分布类型及其选择46-51
• 4.3.1 常用的标准概率分布类型46-50
• 4.3.2 分布类型的选择50-51
• 4.4 概率分布的显著性检验51-52
• 4.4.1 χ~2检验法51
• 4.4.2 K-S检验法51-52
• 4.5 总体参数估计52-54
• 4.5.1 矩估计法53-54
• 4.5.2 最大似然估计法54
• 4.6 自走铁矿矿柱随机参数统计分析54-57
• 第五章 单一矿柱强度衰减模拟研究57-74
• 5.1 采空区顶板—间隔矿柱力学研究分析57-60
• 5.1.1 突变理论分析方法57-58
• 5.1.2 顶板-间隔矿柱力学模型的构建及分析58-60
• 5.2 矿柱稳定性分析方法60-62
• 5.2.1 岩体强度折减法60-61
• 5.2.2 点安全系数法61-62
• 5.3 矿柱强度的衰减过程模拟研究分析62-68
• 5.3.1 模型的建立63
• 5.3.2 计算参数及约束边界条件设置63-64
• 5.3.3 计算方案64-65
• 5.3.4 计算结果分析65-68
• 5.4 点安全系数法分析研究68-70
• 5.5 可靠度计算分析研究70-72
• 5.5.1 极限状态方程的建立70
• 5.5.2 可靠度计算70-71
• 5.5.3 计算结果分析71-72
• 5.6 矿柱稳定性计算结果分析72-73
• 5.7 本章小结73-74
• 第六章 工程应用74-85
• 6.1 矿山概况74
• 6.2 矿床地质概况74-76
• 6.2.1 地层系统74
• 6.2.2 矿床赋存条件74-75
• 6.2.3 矿体特征75
• 6.2.4 矿石特征75
• 6.2.5 水文地质概况75-76
• 6.3 12线～17线开采现状76
• 6.4 矿柱长期强度数值模拟研究76-81
• 6.4.1 模型建立的简化和假设条件76
• 6.4.2 模型的建立和网格划分76-77
• 6.4.3 数值模拟参数及约束条件设置77-78
• 6.4.4 初始地应力场生成78
• 6.4.5 模拟方案设计78
• 6.4.6 模拟结果分析78-81
• 6.5 基于可靠度计算的点安全系数法结果分析81-84
• 6.6 本章小结84-85
• 第七章 结论及展望85-87
• 7.1 主要结论85-86
• 7.2 存在问题及展望86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-92
• 附录 (Mtalab单点响应面法可靠度计算程序)92-93
• 附录 (第六章单一矿柱最小应力云图)93-94
• 附录 (第七章部分矿柱点安全系数、可靠指标值云图)94-96
• 附录 (攻读硕士期间发表论文及参与科研项目情况)96

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本文编号：925709