基于裂隙量测法的新立矿区工程岩体渗透性分析

新立矿区主要可采矿体分布于海底岩体中,查明矿区工程岩体的渗透特征对保障海底采矿安全具有十分重要的意义。在综合分析新立矿区水文地质工程地质特征的基础上,以现场调查的岩体结构面几何数据为基础,开发了渗透系数张量计算程序,计算了岩体综合渗透系数,根据前期的压水试验结果修正了计算结果,修正后的结果表明矿区-105,-135水平工程岩体整体上呈弱透水性,局部呈微透水性,-165水平岩体整体上呈微-弱透水性;岩体渗透性随深度的增加而降低。     

金川二矿区14行风井返修支护效果分析

针对金川二矿区14行风井的返修支护方案,本文根据金川矿区高应力破碎岩体的条件,从锚杆、喷射混凝土、钢筋网三方面,分析了该方案中喷锚网支护的作用机理,并通过数值方法分析了该返修支护方案的效果。研究结果表明:14行风井的返修支护措施对竖井围岩移动、变形有一定的限制作用,但效果不是很好;随着开采深度和规模的扩大,井筒围岩还将产生较大的位移,并有可能重新发生破坏。     

基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型

矿井突水严重威胁矿区安全生产,快速准确地判别突水水源,对有效防治矿井突水灾害有重大意义。根据鹤壁矿区6个主要含水层水化学成分的差异性,选取了Ca2+、Mg2+、Na++K+、CO2-3、HCO-3、Cl-、SO2-47个指标作为突水水源判别的评价因子,并选用鹤壁矿区294个水样作为学习样本,以Matlab为平台,先采用主成分分析法提炼出三个主成分Z1、Z2和Z3。然后把这3种主成分的值作为贝叶斯判别指标,建立了鹤壁矿区突水水源判别模型。利用该模型对鹤壁矿区随机选取22个突水水样进行水源判别,判别正确19个,错误3个,精度达到86%。判别错误的原因,主要是因为有的含水层水化学类型相似或者几个含水层之间存在一定的水力联系。研究结果表明,基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型能够满足矿井生产要求,可为防治水工作提供决策依据。     

基于颗粒流的直切槽式巴西圆盘裂纹扩展分析

利用颗粒流程序（PFC) 对直切槽式圆盘试样进行巴西试验模拟,分析了不同的裂隙倾角和裂隙长度对直切槽式圆盘试样裂纹扩展规律的影响。根据起裂位置的不同,主裂纹可分为从裂隙尖端萌生的Ⅰ型主裂纹和从裂隙尖端一定距离处萌生的Ⅱ型主裂纹;次生裂纹可分为从加载点附近萌生的Ⅰ型次生裂纹和从远离加载点的一侧萌生的Ⅱ型次生裂纹。当裂隙长度保持不变而增大裂隙倾角时,主裂纹从Ⅰ型过渡为Ⅱ型,次生裂纹则从Ⅰ型转变为Ⅰ型和Ⅱ型共存,最后又变为Ⅰ型。当裂隙角度保持不变而增大裂隙长度时,主裂纹保持不变,次生裂纹则由Ⅰ型逐渐过渡为Ⅰ型和Ⅱ型共存。另外,当径向应力达到峰值应力之后,试样内会有大量的微裂纹萌生、扩展,造成了圆盘试样的破坏。从力链和能量角度来看,巴西圆盘试样的破裂过程是试样内部拉应力集中产生的颗粒间黏结破裂以及应变能释放的过程。     

基于GIS的矿山地表移动信息管理与分析系统

以金川矿区为例,介绍了应用GIS进行二次开发来构建矿山地表移动信息管理与分析系统的方法、过程以及该系统的主要功能。该系统包括地表移动信息管理、地表移动分析与评价、地表移动预测3个模块,充分利用了GIS强大的空间数据管理与分析能力,实现了GIS与Surfer结合进行矿山地表移动分析与评价,GIS与Matlab结合进行监测数据的非线性神经网络时序预测。该系统不但有助于提高金川矿山地表移动信息的检索和分析效率,对其他矿山地表移动信息系统的建立也具有借鉴意义。     

深切河谷区河流陡峭指数与岩体质量的空间分布特征及其相关关系研究

河流下切作用是深切河谷区地貌演化的重要地质营力。它常常通过对河道的下切和侧蚀过程等影响着河谷两侧斜坡的稳定性状态和斜坡演化。目前,在河流下切作用下斜坡岩体质量的空间分布特征及两者的定量化关系等方面研究较少。这在一定程度上制约着深切河谷区斜坡岩体稳定性预测及地质灾害易发性评价的发展。基于上述背景,本文依托青藏高原深切河谷区(澜沧江—金沙江)和G214左贡—虎跳峡段,基于岩体质量评价BQ系统和河流水力侵蚀模型,利用现场调查、统计和Matlab、Topotoolbox、ArcGIS、Origin等工具手段,研究了研究区河流陡峭指数(k_sn)和岩体质量指标的空间分布特征、相关关系和内在机制。结果表明:在研究区,岩体质量与断裂密度、k_sn、工程岩组的皮尔逊相关性系数分别为:0.52、0.67、-0.11,即岩体质量与k_sn的相关性程度最高。基于横剖面形态提取和河谷边坡应力特征区分析发现:本文所研究岩体质量的特征分布区主要为对河流下切作用作出实时敏感响应的斜坡段,即河流下切作用的强烈影响段。基于研究结果,本文提出在深切河谷区,k_sn应该作为重要评价指标在表征河流下切作用对崩塌灾害易发性评价中进行考虑和使用。     

南方结晶岩区天然矿泉水水文地球化学过程研究——以广东省中山市为例

广东省中山市结晶岩地区富含优质的低钠低矿化度偏硅酸型矿泉水。本文基于区域地质背景及主要水体的水化学测试结果,对该地区的天然矿泉水开展了水文地球化学过程研究,包括水文地球化学特征分析、主要成分来源分析、矿泉水年龄分析以及水化学的反向模拟等。对比分析结果显示:结晶岩区的矿泉水与普通民井水和河湖水等具有近似的形成条件,但硫酸根、氯离子和镁离子浓度偏低;矿泉水与地热水的形成条件则存在较大的差异,地热水与海水存在明显的混合作用。而矿泉水主要组分的相关性分析和反向模拟结果表明:矿泉水化学组分的来源除了与含水系统的造岩矿物密切相关外,还与母岩风化或交代蚀变矿物密切相关,在水循环过程中溶滤了碳酸盐、硫酸盐和岩盐等矿物,矿泉水特征组分偏硅酸主要源于斜长石水解作用,与二氧化硅相关矿物关系不大。在矿泉水的形成过程中,碳酸平衡体系起着重要作用,水化学的形成需要有充足的二氧化碳气体,导致此类微矿化水多数呈弱酸性反应。本研究为进一步深入研究南方结晶岩地区微矿化水的形成机制提供了参考依据,对类似的矿泉水资源勘查评价具有一定的指导意义。     

基于遥感的青岛市区土地利用动态变化研究

基于青岛市区2005年4月和2015年4月的TM影像,利用ENVI中监督分类法,结合人工目视解译,得出2005年和2015年青岛市区土地利用类型分布情况。利用土地利用类型动态模型,分析了10年间青岛市土地利用类型的变化规律。认为2005—2015年,青岛市土地利用类型产生了较大的变化,建设用地、耕地、水面、草地、林地的面积变化显著。其中,建设用地面积增加200.98 km~2;耕地面积减少105.89 km~2;水面面积减少76.68 km~2;草地面积减少69.53 km~2;林地面积增加54.45 km~2;未利用土地面积减少。说明青岛市区处于土地利用发展的时期,政府应该注重土地资源的合理利用。     

含偏置裂纹的三点弯曲梁破坏过程颗粒流模拟

为研究三点弯曲梁在荷载作用下的破坏模式,采用颗粒流程序PFC2D对含不同位置和高度的预置裂隙的三点弯曲 梁破坏过程进行了模拟。结果表明：预制裂隙的长度与位置共同影响梁的破坏;当预置裂隙的位置离加载点较远时,主 要是预置裂隙的高度对梁的破坏产生影响,当裂隙高度超过70 mm时,试件的破坏模式发生变化;当预置裂隙高度一定 时,预置裂隙的位置是试件发生破坏的主要影响因素,当距离支撑点的距离超过100 mm时,试件的破坏模式发生了改 变;试件的破坏过程伴随着能量的积累和释放。相比较于有限元法和有限差分法,离散元法能更好的模拟出材料裂隙产 生和发展的过程。     

含偏置裂纹的三点弯曲梁破坏过程颗粒流模拟

为研究三点弯曲梁在荷载作用下的破坏模式，采用颗粒流程序PFC2D对含不同位置和高度的预置裂隙的三点弯曲 梁破坏过程进行了模拟。结果表明：预制裂隙的长度与位置共同影响梁的破坏；当预置裂隙的位置离加载点较远时，主 要是预置裂隙的高度对梁的破坏产生影响，当裂隙高度超过70 mm时，试件的破坏模式发生变化；当预置裂隙高度一定 时，预置裂隙的位置是试件发生破坏的主要影响因素，当距离支撑点的距离超过100 mm时，试件的破坏模式发生了改 变；试件的破坏过程伴随着能量的积累和释放。相比较于有限元法和有限差分法，离散元法能更好的模拟出材料裂隙产 生和发展的过程。