冰碛土临近边坡稳定分析与网孔参数优化探讨

通过对太和铁矿冰碛土边坡爆破的工程实际分析，探讨边坡爆破的计算以及影响因素，并通过不同装药高度对爆破影响的阐述，得出随着每孔装药量的增大，爆破作用增强，可扩大孔网参数，增大炮孔密集系数，降低单位炮孔药量使爆破量增加，最后对爆破网孔参数进行优化，符合太和铁矿的现场爆破条件。     

太和铁矿西端帮边坡工程地质模型及其三维剖分方法

在太和露天铁矿详细工程地质勘察的基础上，为西端帮边坡稳定性分析，量化地圈定出冰碛土边坡体的空间几何形态和可视冰碛土-辉长岩界面，依据冰碛土组成和结构特点，构造出西端帮边坡工程地质模型。同时，借助于有限元软件ANSYS实现地质模型的三维剖分，以及ANSYS与HAC^3D的对接。     

以滚石运动确定冰碛土边坡安全平台宽度初探

在试验的基础上，运用动力学理论，总结了太和铁矿冰碛土边坡滚石的运动形式、特点，建立了滚石在冰碛土边坡上运动的数学模型，探讨了以滚石运动确定冰碛土边坡安全平台宽度的合理性，为冰碛土边坡安全平台宽度的确定提供了新的依据。     

工程岩体抗剪强度参数的可靠度分析

本文以溪洛水电站工程为例 ,根据可靠度原理 ,对坝区工程岩体抗剪强度试验资料进行了分析计算 ,得出了不同保证率下的抗剪强度参数值 ,并与传统的分析方法进行比较 ,结果表明 ,采用可靠度分析方法比较有效 ,有利于抗剪强度参数的合理确定。     

某工程岩体抗剪强度参数综合取值

某工程岸坡失稳、危岩、崩塌等重大地质问题突出，需要加强岸坡稳定性分析，而岩体抗剪强度参数的合理性直接影响分析结果的准确度。该文以室内实验获取的岩块抗剪强度参数为基础，采用折减法、工程岩体分级法、Hoek-Brown经验公式法、工程类比法分别确定了岩体抗剪强度参数，以各方法的可靠性排序设置权重因子，采用加权平均法确定了岩体抗剪强度参数建议值。经检验证明，建议值合理可靠，可在边坡稳定性精细化分析和设计优化时使用。     

露天矿坑封底关键层回填体配比优化研究

露天坑回填治理是实现露天开采矿区生态治理和解决尾矿地表堆存问题的有效途径,本文以鞍钢集团大孤山铁矿为工程背景,通过前期试验探索初步确定了料浆配比的浓度、灰砂比等参数的范围,在此范围的基础上进行全面试验,测定胶结体试件的单轴抗压强度、抗剪强度参数。基于全面试验的试验结果分析得出了灰砂比、料浆浓度、养护龄期等因素对胶结体单轴抗压强度和抗剪强度参数的影响规律,为后续路天坑回填治理提供了可靠的参考依据。     

工程岩体抗剪强度参数选取的支持向量机模型

影响工程岩体抗剪强度参数的因素复杂，且具有不确定性，由于支持向量机模型不仅能考虑定量因素，而且能考虑定性因素的影响，因而支持向量机适用于解决非确定性的工程岩体抗剪强度参数的选取问题。文中建立了选取工程岩体抗剪强度参数的支持向量机模型，利用大量工程资料对模型进行训练和测试，得出了一些有意义的结论。     

水岩耦合作用下研山铁矿东帮顺倾边坡稳定性研究

为全面了解地下水长期作用对含层理顺倾岩质边坡稳定性的影响规律,以研山铁矿东帮边坡N26勘探线所在边坡剖面为研究对象,结合不同饱水时间岩体抗剪强度参数弱化规律,对不同饱水时间作用下顺倾边坡稳定性进行分析。结果表明:饱水时间对岩体抗剪强度参数和边坡稳定性均具有显著影响,随饱水时间的增加,岩体抗剪强度参数和边坡安全系数均呈降低趋势,当边坡岩体饱水15,30,45,60,75d和90d后,边坡在安全系数为1.25的情况下,最终边坡角分别为37.5°,36.8°,36.1°,35.7°,35.4°和35.2°,研究成果为制定研山铁矿东帮边坡滑坡防治措施提供了依据。     

含水量对昆明非饱和土抗剪强度影响的试验研究

在岩土工程领域,绝大多数土体位于地下水位以上,处于非饱和土状态,尤其是公路、坝体、浅层边坡等工程。非饱和土的抗剪强度与其含水量(饱和度)或基质吸力关系密切。利用改进的直剪仪,对不同初始含水量状态下的昆明地区非饱和土体进行抗剪强度试验,获得了含水量与非饱和土体抗剪强度及其指标参数之间的关系,结果表明,在相同试验条件下土体的抗剪强度随着含水量的减小而不断增大。     

基于离散元模拟试验的路基砂土抗剪强度研究

砂土的抗剪强度测试可采用三轴试验进行,而利用仿真手段进行三轴抗剪强度模拟试验可以减少实际试验的工作量。本文利用离散元分析软件建立了路基砂土三轴试验试样的离散元模型,通过一系列围压下的模拟三轴排水剪切试验,获取了模拟试样的宏观力学响应(应力-应变关系、弹性模量等)与颗粒参数(法向接触刚度、刚度比等)的关系,通过与实际试验结果进行对比对颗粒参数进行了标定。在此基础上,探讨了宏观力学参数随围压的变化特点,得出了模拟试样的强度包络线,分析了轴向应变对黏结破坏和能量的影响规律。结果表明:所建立模拟试样在颗粒级配及各向同性上均与实际试样接近,实际试验中出现的应力-应变非线性、剪胀等特征都可以被模拟试验所反映,标定后模拟试样的弹性模量、泊松比、剪胀角都与颗粒参数存在明显的线性关系;模拟试样的抗剪强度与实际试验结果比较接近。     

基于颗粒流理论的深海沉积物剪切特性模拟研究

基于深海沉积物的微观物理性质, 提出以膨润土、硅藻土和水等物料为主成分的模拟沉积物配方, 配制了与深海沉积物相似的模拟沉积物, 并开展其十字板剪切实验, 从宏观上获得其应力-转角的剪切特性曲线。基于颗粒流理论, 采用接触粘结模型, 构建了具有高孔隙比、高含水率和粘聚力等特性的沉积物颗粒流模型, 开展其十字板剪切过程数值模拟, 从细观上获得其应力-转角的剪切特性曲线。研究表明, 模拟沉积物具有与深海沉积物相同的极低剪切强度和剪切变稀特性, 其剪切特性的细观数值模拟曲线与宏观实验曲线吻合, 验证了粘性的沉积物颗粒流模型和数值模拟方法的正确性, 探明了沉积物颗粒的细观参数, 表明粘结强度决定沉积物宏观的剪切强度, 为海底采矿车行走性能实验和从细观层面研究深海沉积物剪切特性提供了坚实基础。     

FX和MK模型在细粒土土-水特征曲线中的应用

土-水特征曲线(SWCC)是非饱和土力学研究的重要组成部分,同时它也是预测分析非饱和土渗透参数和剪切强度参数的重要基础。因而在众多的SWCC模型中,确定一个合适的模型来描述不同种类土的SWCC是至关重要的。鉴于此,为了比较FX(Fredlund & Xing)方程和MK(Modified Kovács)模型在描述细粒土SWCC时的效果和差异,选取了3类典型的细粒土,即黄土、冰碛土和残积土,采用最小二乘回归分析的方法对试验数据进行了拟合,并特别关注了残余基质吸力(ψr)在两类模型中的获取方法。结果表明,这2个模型在描述细粒土的SWCC时均有较好的效果,但FX方程整体上优于MK模型。     

晋城无烟煤结构面剪切参数的试验测定与估算方法

为研究晋城无烟煤的煤体结构面剪切强度及相关参数,通过对取自寺河煤矿3号煤层的含结构面煤体试样进行不同法向应力下的直剪试验,并对结构面形貌进行三维摄影测量,得到了剪切强度的试验值及估算值。试验结果表明:在低法向应力水平下,煤体结构面的法向刚度取值为13. 0～39. 2 GPa/cm,剪切刚度取值为3. 1～26. 6 GPa/cm,中等法向应力水平下,煤体结构面的法向刚度取值为13. 8～62. 0 GPa/cm,剪切刚度取值为4. 3～18. 2 GPa/cm,煤体结构面黏聚力平均值0. 67 MPa,峰值摩擦角平均值37°,同时结构面法向刚度、剪切刚度、剪切强度都随法向应力增大而增大,实验结果可为数值模拟中参数的选取提供一定参考。对比估算剪切强度值与试验剪切强度值表明,运用JRC-JCS模型能较好的预测煤体结构面剪切强度。     

模拟冰碛土结构的元胞自动机模型

冰碛土强度值的合理选取一直是制约冰碛土体工程设计和评价的瓶颈,无论实验室试验还是原位试验,均难以获取冰碛土体可靠的强度和变形指标.原因在于冰碛土特殊的粒度组成和沉积结构特性.通过简单的元胞自动机演化规则,模拟冰碛土复杂的沉积动力过程,编制出能模拟冰碛土结构的程序.该程序可在试件尺寸、单位长度、初始条件以及砾石含量(确定性的和不确定性的)等多方面供用户选择,"制备"逼真的表现砾石"聚团"几何形态、足以代表冰碛土体组成和结构特性的"三轴试验试样",以备将来进行三轴数值模拟试验所用.     

云南红土抗剪强度指标的神经网络模型研究

以水泥加固红土的直剪试验结果为基础,运用人工神经网络理论建立起云南红土抗剪强度指标的神经网络模型。该模型的输入层向量包括水泥加入比例和试样养护时间两个影响因素,输出层向量为粘聚力和内摩擦角两个抗剪强度指标,隐层传递函数确定为正切函数,输出层传递函数确定为对数函数,隐层神经元数目确定为5。预测结果表明,该神经网络模型能够反映水泥加入比例和试样养护时间对红土抗剪强度的影响,预测的抗剪强度指标与实测值接近,预测效果较好。     

岩石节理粗糙度新指标及新的JRC确定方法

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。     

散体矸石力学参数标定与矸石山边坡稳定性分析

以李家壕煤矿矸石山为例,对矸石山边坡稳定性问题进行了较为全面的研究。对于散体矸石无法直接制作成样测试力学强度参数的问题,借助模拟软件PFC3D对散体矸石的力学参数进行了反演,通过侧限压缩试验和三轴压缩模拟试验测得了散体矸石的抗剪强度参数;利用试验所得抗剪强度参数,用FLAC3D数值分析软件对李家壕煤矿矸石山边坡进行了整体的剪切塑性区分析,得出潜在剪切破坏区域对工业广场安全性基本无威胁;二维稳定性分析得到的安全系数在1.2左右,该计算结果表明该矸石山边坡整体暂时处于较为稳定的状态,根据位移云图确定防护区域应该集中在上部2个台阶位置,能够有效避免局部失稳。同时为了保证长期的稳定性,结合矸石山的特点,提出了相应有效的治理措施。     

锚喷支护巷道喷射混凝土力学性能试验研究

为研究煤矿锚喷支护巷道喷射混凝土的力学性能，采用“喷射大板法”在煤矿井下施工现场制作混凝土标准试块，通过实验室试验全面、简捷地测试了喷射混凝土在不同养护龄期下的抗压、抗拉、抗弯、抗剪系列强度以及粘聚力和内摩擦角等力学参数。试验结果表明：喷射混凝土的抗压、抗拉强度随时间呈对数式增长规律，前期增长迅速、后期增长缓慢，第7天的增长幅度高达373%～406%，第28d的增长幅度仅为9%～12%；抗弯、抗剪强度随时间呈抛物线式变化规律，前期一直增长，至21d左右达到峰值，最大抗弯、抗剪强度分别为5.04MPa、5.26MPa，之后呈下降趋势，28d抗弯、抗剪强度降幅分别为18%、19%；喷射混凝土28d基准抗拉、抗弯、抗剪强度为3.04MPa、4.11MPa、4.29MPa，分别为抗压强度的7%、9%、10%；喷射混凝土的粘聚力、内摩擦角分别约为C=0.20MPa、φ=50°。试验结果为喷射混凝土力学性能评估和数值模拟参数选取提供了依据。     

三相泡沫钻井液流变特性研究

三相泡沫钻井液流变模式可通过灰色关联分析法进行优选。卡森模式是描述该钻井液流变特性的主要模式。该钻井液表观粘度高，切应力较大，剪切稀释特性强。流变参数主要受气液比和基浆性能影响。