地下铁矿床灰岩顶板突水机理模拟研究

根据水和岩石间力的传递过程的基本理论,利用SURPAC生成的真实地质模型,运用FLAC3D模拟了真实矿体开挖、填充对顶板稳定性的扰动.结果表明:矿房顶板的拉应力、沉降和塑性深度都随开挖步的进行逐渐增加,在开挖完5层后,拉应力的影响深度为10 m左右;矿房顶板的沉降为9.2 mm;矿房顶板的塑性深度为25 m;最大孔隙水压力随开挖步的进行逐渐减小.此时矿房顶板和注浆灰岩顶板在扰动下的塑性区都还没有贯通,注浆灰岩的隔水性能够得到保证.

不同卸荷速度条件下灰岩力学特性的试验研究

对灰岩试样进行加轴压、卸围压破坏试验,研究了不同卸围压速度下灰岩的变形特征和力学参数变化,取得了一些新的结论:卸荷岩样的破坏是沿卸荷方向的强烈扩容所致;随着卸荷速度的增加,岩样的破坏特征从主剪切破坏、共轭剪切破坏逐渐变为劈裂加剪切破坏;在相同的卸荷初始围压下,卸围压速度越快,岩样破坏的应力差越小;在相同的卸荷速度下,随着卸荷初始围压的增加,岩样破坏的应力差逐渐增加;在相同的卸荷速度下,卸荷初始围压越大,轴向应变的回弹值愈大,环向应变突跳值愈小;随着卸荷速度的增加,岩样黏聚力c逐渐增加,内摩擦角Φ逐渐减小。

岩石卸荷破坏的变形特征及本构模型

对闪长岩试样进行了加轴压、卸围压试验,研究了卸荷条件下闪长岩的变形和破裂特征.结果表明:与加载试验相比,卸荷试验中岩样轴向应变没有明显的应变强化过程,轴向应变峰值较小,弹性模量与围压呈非线性关系降低,泊松比与围压呈非线性关系增加,岩样破坏特征以主剪切破坏为主.基于试验认识,采用损伤力学理论,通过岩石强度的随机分布假设和摩尔-库仑强度理论,引入比例系数,建立了一个能够反映岩石卸荷特征的三维损伤本构模型.基于试验结果给出模型参数,模型能够反映岩石卸荷条件下的强度及脆化特征,理论结果和试验结果吻合较好.