復雜環(huán)境應力作用下礦山巖體響應特征及其致災機制

目錄
序
前言
1 緒論 1
1.1 緩傾斜薄至中厚難采磷礦床深部開采面臨的關鍵技術問題 1
1.1.1 裂隙巖體相當普遍 1
1.1.2 強降雨誘發(fā)地質(zhì)災害情況日趨嚴重 2
1.1.3 巖體流變現(xiàn)象突出 2
1.1.4 巖體復合采動卸荷狀況日益增多 3
1.2 復雜環(huán)境應力作用下露天礦邊坡災變機制研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 裂隙巖體破裂演化特征及其機制研究 4
1.2.2 降雨入滲作用下巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究 7
1.2.3 采動應力影響下巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究 8
1.2.4 裂隙巖體流變力學特性研究 9
1.2.5 應力—滲流耦合下裂隙巖體工程穩(wěn)定性研究 10
1.3 研究內(nèi)容 12
2 工程概況和邊坡巖體物理力學性質(zhì)試驗 14
2.1 礦區(qū)位置、交通狀況 14
2.2 礦區(qū)工程地質(zhì)條件 14
2.2.1 地質(zhì)條件 14
2.2.2 地質(zhì)構造特征 15
2.2.3 礦床構造特征 17
2.2.4 礦床構造特征 18
2.3 工程巖體穩(wěn)定性分析 19
2.3.1 高邊坡巖體變形破壞統(tǒng)計分析 19
2.3.2 結構面對邊坡巖體穩(wěn)定性的影響 24
2.4 采場邊坡失穩(wěn)破壞模式分析 31
2.5 邊坡巖體物理力學性質(zhì)試驗 35
2.5.1 現(xiàn)場取樣 35
2.5.2 試樣制備 36
2.5.3 試驗設備及儀器 37
2.5.4 試驗過程 38
2.5.5 試驗數(shù)據(jù)整理 40
2.6 本章小結 45
3 含水狀態(tài)下裂隙邊坡巖體變形破壞特征 46
3.1 巖樣制備及裂隙預制 46
3.1.1 試驗精度要求 46
3.1.2 試驗步驟 47
3.1.3 試驗儀器設備 48
3.1.4 含水率測定試驗 52
3.1.5 超聲波波速測試 52
3.2 單軸壓縮條件下裂隙巖體力學特性及破裂特征 53
3.2.1 不同含水狀態(tài)下巖樣力學特性及裂隙擴展分析 53
3.2.2 飽和狀態(tài)下不同裂隙長度巖樣的力學特性及裂隙擴展分析 59
3.2.3 飽和狀態(tài)下不同裂隙傾角巖樣的力學特性及裂隙擴展分析 64
3.3 本章小結 69
4 開挖卸荷過程中露天裂隙邊坡巖體變形破壞特征 71
4.1 概述 71
4.2 開挖卸荷應力路徑及試驗方案 71
4.2.1 裂隙巖體模型 71
4.2.2 開挖卸荷應力路徑 72
4.2.3 開挖卸荷對比試驗方案 72
4.2.4 數(shù)值模擬試驗方案 74
4.3 數(shù)值試驗結果分析 75
4.3.1 模型伺服及參數(shù)標定 75
4.3.2 加卸載條件下巖樣變形特征分析 76
4.4 本章小結 88
5 孔隙水壓與采動卸荷對巖體宏觀變形和強度的影響效應 91
5.1 孔隙水壓與采動卸荷耦合概述 91
5.2 耦合條件下對比試驗方案的確定 91
5.3 數(shù)值試驗結果分析 93
5.3.1 耦合條件下巖樣變形特征及裂隙擴展分析 93
5.3.2 耦合條件下巖樣裂隙演化特征分析 95
5.4 本章小結 98
6 磷礦層群采場應力分布規(guī)律 99
6.1 原巖應力的分布規(guī)律 99
6.2 原巖應力測試及計算 101
6.2.1 原巖應力測試原理 101
6.2.2 取樣、試件制備及試驗 103
6.2.3 試驗成果整理 106
6.3 采場應力分布規(guī)律 108
6.3.1 數(shù)值軟件簡介 108
6.3.2 數(shù)值模型建立 111
6.3.3 初始應力場分布 113
6.3.4 *采磷礦層(2#磷礦層)應力分布規(guī)律 114
6.3.5 重復一次(3#磷礦層)開采應力分布規(guī)律 118
6.3.6 重復二次(8#磷礦層)開采應力分布規(guī)律 119
6.3.7 傾斜方向磷礦層應力分布規(guī)律 120
6.3.8 磷礦層底板應力分布規(guī)律 122
6.4 本章小結 127
7 采場應力對深部磷礦軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性的影響分析 129
7.1 停采磷礦柱合理尺寸 129
7.2 軟巖巷道受重復采動影響圍巖穩(wěn)定性分析 132
7.2.1 數(shù)值模型的建立 132
7.2.2 重復采動下巷道圍巖變形規(guī)律 135
7.2.3 重復采動下巷道圍巖應力分布規(guī)律 137
7.2.4 重復采動下巷道圍巖屈服區(qū)分布 141
7.2.5 重復采動下圍巖剪應力分布 143
7.3 巷道受工作面垂直距離的影響 145
7.4 巷道受工作面水平距離的影響 146
7.5 本章小結 147
8 深部磷礦軟巖巷道圍巖控制理論及方法 148
8.1 圍巖控制理論 148
8.1.1 巷道圍巖控制原理 148
8.1.2 軟巖巷道支護原則 149
8.1.3 現(xiàn)有上山在布置、支護方面存在的問題 149
8.2 預應力錨桿錨索支護“雙拱”理論 149
8.2.1 錨桿組合拱理論 149
8.2.2 預應力錨索加固拱理論 155
8.2.3 預應力錨桿錨索“雙拱”理論 158
8.3 受采動影響的軟巖巷道支護設計 159
8.4 本章小結 164
9 現(xiàn)場工業(yè)試驗 165
9.1 測區(qū)布置及測站安設 165
9.2 測試結果 166
9.2.1 頂?shù)装寮皟蓭褪諗糠治?166
9.2.2 支護效果分析 169
9.3 本章小結 170
10 結論與展望 171
10.1 結論 171
10.2 展望 173
參考文獻 175