岩体破坏突水失稳的水压致裂机理及工程应用分析

首先从渗流-损伤耦合角度深入研究水压致裂破坏机理,探讨水压致裂过程的渗流-损伤耦合效应,提出了研究水压致裂的难点是破坏模式及失稳压力的确定.针对矿山采动岩体破坏突水问题,系统解释了渗透系数、有效应力系数在突水机理研究中的工程意义.其次,通过对煤层开采过程中底板突水实例模拟,分析了渗流-损伤耦合作用,从稳态和瞬态两个方面探讨了不同有效应力系数条件下煤矿底板突水过程的渗流-损伤耦合效应.研究结果表明:岩层破坏突水不仅和岩层的应力状态和力学强度密切相关,而且还受控于岩层的渗流力学指标;煤层底板有效应力系数越大,突水失稳临界水压越小;渗透系数越大,突水失稳临界水压越小,这对深刻理解岩体破坏突水的渗流力学本质和突水系数的内涵,具有重要的理论和实用价值.     

基于数字图像的岩石非均匀性表征技术及初步应用

依据数字图像处理理论,研发出一种基于数字图像的岩石非均匀性表征技术。该技术描述的非均匀性更接近于岩石的真实非均匀性,并将其映射到有限元网格中,与原有的岩石破裂过程分析系统（RFPA）相结合,建立一种更能准确反映岩石细观结构的数值模型,从而弥补传统数值方法所采用统计理论表征岩石非均匀特性的不足。通过对2种常规试验（单轴压缩和单轴直接拉伸）的数值模拟,再现花岗岩试件在荷载作用下的真实破裂过程。数值模拟结果表明：岩石的细观结构对岩石的力学性能和破坏过程有重要影响。该方法为进一步研究岩石、混凝土等非均质材料的力学特性和破坏机制提供一种新的手段。     

CFG桩复合地基桩土应力比试验分析

对CFG桩复合地基进行了现场堆载监测和载荷试验,并对两者试验结果进行了分析。结果表明：在刚性荷载和半柔性荷载条件下桩土应力比的变化规律存在着差异,半柔性荷载条件下的复合地基的桩土应力比载荷板刚性荷载下的桩土应力比小,半柔性荷载条件下的复合地基,在沉降过程中,桩和桩间土的沉降存在差异性。     

矩形钢管混凝土短柱破坏过程的数值模拟

采用RFPA3D(Realistic Failure Process Analysis)软件对轴心受压的矩形钢管混凝土短柱进行了数值模拟。分析了极限承载力与钢管混凝土柱长度的关系以及混凝土截面面积对极限承载力的影响等问题。研究结果表明,钢管混凝土柱的极限承载力随着柱长度的增加而降低,随着截面面积的增加而增加。在钢管混凝土承载力方面,数值模拟结果与试验结果比较吻合。数值模拟的特色在于再现了核心混凝土的变形、损伤与破坏过程。数值模拟结果证明了RFPA3D软件模拟钢管混凝土结构的有效性,其模拟结果可为工程设计提供参考。     

大孤山露天矿西北帮边坡稳定性分析及治理措施研究

大孤山矿进入深部开采,边坡逐渐增高加陡,边帮岩体始终处于动态演化过程,边坡岩体台阶出现开裂、局部小滑坡等灾害的概率不断增多,严重影响了矿山安全开采。基于大孤山露天矿地质条件调查结果,结合室内岩石物理力学试验和岩体参数转化等研究手段,建立了边坡延深开采数值模型。以监测信息为基础,采用FLAC3D软件对大孤山露天矿西北帮边坡进行了开挖施工和削坡治理的数值模拟分析。讨论了西北帮边坡变形破坏是由量变累积到质变的渐进发生过程,由坡体内部潜在滑面逐渐破损并扩展至滑面贯通。通过对比分析开挖至-330 m境界和-438 m境界时的边坡变形场、塑性区,分析了大孤山浅部边坡与深部边坡破坏机制的不同点,研究了开挖对边坡破坏的影响,即开挖会使边坡软弱带变形剧烈增加,进而引起整个边坡失稳。通过对削坡后边坡施工开挖的模拟分析,评价了削坡工程对边坡的治理效果。削坡治理后边坡最终境界安全系数由0.98提升至1.1,边坡稳定性提高,但较设计规范的边坡永久安全系数1.2相比仍偏小,边坡仍处于欠稳定状态,需采取多种手段进行综合治理,即采用挂网喷射混凝土护面及局部设全长黏结锚杆防护的措施治理F14断层出露部分,采取预应力锚索与肋柱相结合的方法稳固楔形体边坡整体变形,采取地梁与锚桩组合的方式加固-210 m平台坡脚。