基于关键块体理论的矿山边坡节理变形机理研究

发布时间：2020-04-18 03:26

【摘要】：近年来,随着露天矿开采范围不断扩大,露天矿山边坡岩体的稳定性问题逐渐凸显,给矿山安全高效开采带来困难,然而对于节理变形机理与边坡稳定性之间关系的研究较少,因此研究不同节理参数下边坡稳定性变化及节理变形机理就显得尤为重要。以河北钢铁集团研山铁矿节理岩质边坡作为研究对象,将理论分析与数值模拟相结合,研究了矿山边坡节理发生剪切变形机理。通过实际地质调查,采用Shape Metri X 3D进行节理边坡优势节理面统计分析,根据赤平极射投影方法和裂隙块体的矢量运算方法确定能够产生关键块体的优势结构面分组。结合3DEC数值模拟,研究露天矿节理不同节理发育程度下边坡的稳定性。根据优势节理面组合情况,建立三维节理边坡局部模型,分析关键块体在不同滑动面参数下稳定系数的变化情况,以此讨论了矿山边坡节理变形机理。研究表明:通过研山铁矿实地采集岩石样本,进行岩石力学室内试验测得节理岩石粘聚力为0.248MPa,内摩擦角为27.31°,为建立三维节理边坡模型提供基础,并且采用RMR法对节理岩体进行质量评价。由边坡扫描仪收集到的节理裂隙产状参数统计分析,得到四个优势节理面产状,根据优势节理面的组合情况以及可动块体的剩余滑动力情况,确定了三个能够切割产生关键块体的优势节理组合。通过分析3DEC数值模拟结果,露天边坡中节理越发育,边坡岩体越破碎,在重力作用下关键块体产生朝坡面方向的位移越大,且最大位移量与单位长度测线上节理数目呈指数函数关系。当滑动面倾角不断增大(小于坡面角)时,关键块体的稳定性系数不断减小,在滑动面倾角与边坡坡面角平行时达到最小,此时节理面发生剪切滑动变形的程度最大。当滑动面粘聚力和内摩擦角增大时,关键块体的稳定性系数随之增大,此时节理面由于关键块体滑动而产生的剪切变形程度减小。
【图文】：

部分完整岩石试件Fig.2Partofthecompleterockspecimen

图 3 部分节理较发育试件Fig.3 Part of the more developed test pieces利用上面的公式计算岩石单轴抗压强度，计算值取 2 位有效数字，所得计算结如表 1 所示。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD854.6

【参考文献】

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本文编号：2631661