›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (4): 1123-1128.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

矿山采动卸荷岩体力学参数劣化规律研究

胡建华,雷 涛,罗先伟,周科平,张超兰   

  1. 中南大学 资源与安全工程学院 湖南省深部金属矿开发与灾害控制重点实验室,长沙 410083
  • 收稿日期:2010-10-09 出版日期:2012-04-13 发布日期:2012-04-26
  • 作者简介:胡建华,男,1975年生,博士,主要从事高效安全采矿技术与工程稳定性方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家十一五科技支撑计划(No. 2006BAB02A02);湖南省自然科学基金资助项目(No. 09JJ4025);国家自然科学基金资助项目(No.51074178);国家自然科学基金重点资助项目(No. 50934006);中南大学自由探索计划资助项目(2011QNZT087)。

Study of mechanical parameters deterioration laws of rock mass in mining unloading

HU Jian-hua,LEI Tao,LUO Xian-wei,ZHOU Ke-ping,ZHANG Chao-lan   

  1. Hunan Key Lab of Mineral Resources Exploitation and Hazard Control for Deep Metal Mines, School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China
  • Received:2010-10-09 Online:2012-04-13 Published:2012-04-26

摘要: 矿山开采对采动影响区域内的围岩形成扰动,弱化岩体力学性质,其参数劣化规律是数值模拟与分析计算的主要问题之一。以铜坑矿92#矿体连续采矿顶板诱导崩落试验采场为对象,运用卸荷岩体力学理论,确立了开挖卸荷岩体力学参数计算模拟的计算流程。结合有限元数值模拟方法,建立了岩体卸荷等效模型,进行了6步连续卸荷的计算,得到了地下连续采矿顶板卸荷岩体力学参数的变化规律,并运用多项式实现了卸荷岩体力学参数与卸荷量变化值的函数拟合,获得了采动卸荷岩体力学参数的劣化规律。结果显示,卸荷第6步时,计算不收敛,表明此时顶板已经完全破坏而发生崩落;在卸荷过程中,岩体力学参数均呈逐渐弱化的趋势,其中内摩擦角、凝聚力和弹性模量随开挖卸荷的推进呈逐渐减小的趋势,最终的参数分别相当于初始值的55%、50%和50%,但泊松比呈逐渐增大的趋势,最终值相当于初始值的1.15倍。其结果说明了采动卸荷导致了岩体质量的劣化,卸荷岩体力学参数与卸荷量的函数为采动卸荷力学响应的动态分析提供了理论基础。

关键词: 连续采矿, 卸荷岩体力学, 力学参数, 卸荷等效模型

Abstract: Rock mass in the excavation disturbed zone (EDZ) would be disturbed under the process of mining, and the mechanical properties and strength parameters will be deteriorated in EDZ. The main problem is how to make sure the deterioration laws of the mechanical properties. Taking the object of test stopes on induced caving roof which is based on the continuous mining method in the No.92 ore of the Tongkeng mine, based on the unloading rock mass mechanics theory, the calculation procedure is established to simulate and analyse the rock mass mechanical parameters under excavation unloading. Combined with FEM, the equivalent model of rock mass unloading is built; and the 6 steps of continuous unloading calculations are carried out. The deterioration laws of the mechanical properties of the roof rock mass unloading are obtained in underground continuous mining. The relation functions between unloading rock mass mechanical parameters and the unloading percentage are fitted by polynomial fitting method. The results show that, after the 6th step unloading, the calculation is non-convergence. It indicates that the roof has totally been destroyed and fallen. As to the rock mechanical parameters, it shows a gradual weakening trend, including the internal friction angle, cohesion and the modulus of elasticity. These values gradually decrease to 55%, 50% and 50% of the initial value. For Poisson's ratio, it gradually increase to 1.15 times of the initial value. It is demonstrated that the rock mass mechanical parameters are deteriorated under mining unloading. The dynamic analysis theoretical basis of mining mechanical response is provided by the relation functions of unloading rock mass mechanical parameters and the unloading percentage.

Key words: continuous mining, unloading rock mass mechanics, mechanical parameters, unloading equivalent model

中图分类号: 

  • TD 851
[1] 谌民, 张涛, 单华刚, 王新志, 孟庆山, 余克服, . 钙质砂压缩波速与物理性质参数关系研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2275-2283.
[2] 姜光成,胡乃联,洪根意,李国清,方京珍,. 基于GSI值量化和修正方法的岩体力学参数确定[J]. , 2018, 39(6): 2211-2218.
[3] 宿 辉, 杨家琦, 胡宝文, 高 轩, 马 辉, . 颗粒离散元岩石模型的颗粒尺寸效应研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4642-4651.
[4] 崔 臻,盛 谦, . 裂隙岩体等效力学参数结构效应的计算机模拟试验研究[J]. , 2018, 39(10): 3830-3840.
[5] 苏承东,韦四江,秦本东,杨玉顺,. 高温对细砂岩力学性质影响机制的试验研究[J]. , 2017, 38(3): 623-630.
[6] 江 权,崔 洁,冯夏庭,刘国锋,王百林,刘 挺,吕勇刚,. 玄武岩力学参数的随机性统计与概率分布估计[J]. , 2017, 38(3): 784-792.
[7] 冯 帆,邱信蛟,张国新,管俊峰,王 丹,. 基于施工期变形监测的特高拱坝力学参数反演研究[J]. , 2017, 38(1): 237-246.
[8] 温 勇,杨光华,汤连生,徐传堡,黄致兴,黄忠铭,张玉成, . 广州地区花岗岩残积土力学特性试验及参数研究[J]. , 2016, 37(S2): 209-215.
[9] 王开禾,罗先启,沈 辉,张海涛. 围岩力学参数反演的GSA-BP神经网络模型及应用[J]. , 2016, 37(S1): 631-638.
[10] 胡 政 ,刘佑荣 ,王平易 ,田茂中,. 基于开挖卸荷劣化的边坡岩体宏观力学参数USMR分析评价方法及验证[J]. , 2016, 37(12): 3491-3498.
[11] 马 非 ,贾善坡,. 泥岩巷道围岩弹塑性参数反演分析与长期稳定性预测[J]. , 2014, 35(7): 1987-1994.
[12] 刘成禹 ,何满潮,. 古建筑风化石质构件力学参数的确定方法[J]. , 2014, 299(2): 474-480.
[13] 申艳军 ,徐光黎 ,杨更社 ,叶万军,. 基于岩体精细化描述的围岩分类及力学参数概率分布特征分析[J]. , 2014, 299(2): 565-572.
[14] 安春秀 ,黄 磊 ,黄达余 ,龚晓南 . 强夯处理碎石回填土地基相关性试验研究[J]. , 2013, 34(S1): 273-278.
[15] 陈 辉 ,韦昌富 ,胡国辉 . 利用溢出量数据确定非饱和土-水力学参数[J]. , 2013, 34(2): 347-352.
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[1] 张广明,刘 合,张 劲,吴恒安,王秀喜. 储层流固耦合的数学模型和非线性有限元方程[J]. , 2010, 31(5): 1657 -1662 .
[2] 林 杭,曹 平,李江腾,江学良,何忠明. 基于Hoek-Brown准则的三维边坡变形稳定性分析[J]. , 2010, 31(11): 3656 -3660 .
[3] 冉 龙,胡 琦. 粉砂地基深基坑渗透破坏研究[J]. , 2009, 30(1): 241 -245 .
[4] 李俊才,纪广强,宋桂华,张 琼,王志亮,严小敏. 高层建筑疏桩筏板基础现场实测与分析[J]. , 2009, 30(4): 1018 -1022 .
[5] 赵嘉喜,齐 辉,杨在林. 含有部分脱胶的浅埋圆夹杂对SH波的散射[J]. , 2009, 30(5): 1297 -1302 .
[6] 魏 宁,李小春,王 燕,谷志孟. 城市垃圾填埋场甲烷资源量与利用前景[J]. , 2009, 30(6): 1687 -1692 .
[7] 牛文杰,叶为民,刘绍刚,禹海涛. 考虑饱和-非饱和渗流的土坡极限分析[J]. , 2009, 30(8): 2477 -2482 .
[8] 王可良,刘 玲,隋同波,徐运海, 胡廷正. 坝体岩基-橡胶粉改性混凝土现场抗剪(断)试验研究[J]. , 2011, 32(3): 753 -756 .
[9] 鲁晓兵 ,张旭辉 ,崔 鹏. 碎屑流沿坡面运动的数值模拟[J]. , 2009, 30(S2): 524 -527 .
[10] 刘钊春 ,柴军瑞 ,贾晓梅 ,秦 磊 ,孙旭曙. 压入式通风掘进面有害气体浓度扩散数值模拟[J]. , 2009, 30(S2): 536 -539 .