成岩地质体的初始应变能状态及其对开挖引起位移场的影响

针对成岩地质体初始应变能状态开展3个试验,在试验中注意到一些有趣的、以往不理解的现象。以这些试验现象为依据,提出一个与现有理论不同的关于成岩地质体初始应变能状态的假说。该假说认为,成岩地质体的初始应变能密度处处为0。以这一假说为依据编制的新计算程序能较好地模拟出开挖引起围岩位移场中各部位位移矢量的方向和相对大小。此外,还讨论了在经历构造运动的地质体中,开挖时其初始应变能状态是否能引起竖直回弹应变的问题。

岩体在工程状态下间断面的力学效应

通过对岩体工程地质现象和实验现象的观察、分析,并对一些物理模拟和数值模拟的结果进行了研究和总结,试从12个方面,在定性的意义上阐述了岩体中间断面对其力学性能和行为影响,并对这些影响分别作了简要的论证和解释。

关于滑坡预报问题

边坡观测点位移－时间曲线出现变陡段作为滑坡预报的判据是不充分的。还有一些判据也是不充分的。本文对这些观点从经验和理论上作了阐述。

自重体积力作用下弹性体位移与尺寸间非线性关系的推导

本文用相似理论推导了线弹性体在自重体积力作用下原型与模型间的位移关系式。根据对这个关系式讨论的结果，以及对竖直立柱自重压缩问题的解析，得到了位移与尺寸间的非线性关系。

测定一块岩石成岩压力的可能性

用一种超低弹性模量（约为０．０１ＭＰａ）且具有光弹性的软材料铸模的自重卸荷实验证明了固体材料对它的固化压力具有“记忆”的属性。根据成岩地质体在开挖条件下实测位移场特征和用具有“记忆”性能的相似材料所做的开挖模拟实验结果分析，岩石很可能也具有这种属性。这就为测定岩石成岩压力的可能性提供了重要的理论依据。

线弹性半无限体中开挖引起围岩位移与参数关系的相似方法研究

根据用相似理论导出的、在自重体积力作用下开挖引起围岩位移的一般关系式,借助于量纲分析,并与数值模拟结果比较,给出了在线弹性半无限体中开挖引起围岩位移与岩石材料的单位体重、弹性模量及开挖几何条件的定量关系,并讨论了这种定量关系成立的条件及使用方法。所得到的一个重要结论是,在不完全满足几何相似律和所给定的其他条件下,巷道围岩中一点的位移与其横断面尺寸和几何中心(或形心)到地表的距离的乘积成正比。

边坡及其它类工程地质问题研究

本文提出有关边坡工程地质研究方面的一些新概念、看法和问题，并概述了属于这一专题的边坡及其它各类工程地质问题的研究成果。

露天开采与地下开采引起岩石移动的一些主要区别

本文通过总结抚顺煤田三十多年来开采监测中的一些资料,借鉴其它矿区经验,用对比的方式,讨论了露天开采与地下开采在引起岩石移动方面的一些主要区别,同时也指出了研究这些区别的意义.

大型开挖对环境的影响研究

岩土体开挖对环境的影响问题，实质上是开挖引起岩土体移动、变形、破坏和失稳的问题。主要从对环境影响的意义上，阐述了有代表性的两种大型开挖——露天开挖和地下开挖引起岩土体移动、变形和破坏的一些规律性问题。

岩体破坏时对弱面的迁就规律及滑坡预报问题例谈

本文以实例为根据,提出一个关于岩体破坏时如何迁就和利用其中弱面的基本假定,指出节理裂隙岩体破坏的基本轨迹,在一定条件下与等效材料的完整岩体在大模样上是相似的。 本文的另一个内容是以抚顺西露天矿W200 3号点的边坡位移观测曲线为例,说明位移—时间曲系的撬尾现象作为滑坡判据的不充分性,并讨论了这种现象的本质。

金属矿充填开采岩体移动对竖井围岩的变形破坏

采用数值模拟和地质力学分析的方法,对甘肃金川二矿区地下开采条件下,#14行风井变形破坏问题进行了研究,研究结果表明:#14行风井位于地下开采引起的岩体移动盆地的拉张区,受岩体移动变形影响剧烈,地下开采已经成为了影响竖井安全稳定的主要因素;无论是富矿开采还是贫矿富矿联合开采,竖井井壁的位移和应力分布规律大体相同,其大小与分布特征受断层影响突出,断层所在的部位仍然是竖井井壁的脆弱部位;地下开采引起的#14行风井的破坏是以穿过井筒的断层出现活化为触发因素,以井壁发生错动、破裂、冒落为主要形式的断层效应的集中体现,这也将成为现阶段生产条件下竖井可能再次发生变形、破坏的模式。

GPS技术在金川露天矿边坡变形监测中的应用

本文结合金川露天矿边坡变形ＧＰＳ监测研究，主要论述监测基点的选择，基点ＷＧＳ－８４坐标的确定，变形监测网的布设，ＧＰＳ数据采集、处理和质量，坐标转换的实施等，给出反演推出的若干四等三角点及其它控制点的变形数据，这些数据和造成变形的物理成因符合得很好，最后概括出ＧＰＳ技术应用于变形观测的若干优点。

高应力区露天转地下开采岩体移动规律

以金川龙首矿为例,基于2003―2008年长达12期的GPS实测数据,按照时空分布比较分析总体变形趋势,得出整个矿区的地表沉降特征、平面位移特征、行线(勘探线)随时间变化的沉降和平面位移特征。据此分析了以水平构造应力为主导的高应力区露天转地下开采引起岩体的变形规律,并与该矿闭坑之初的变形规律比较,通过理论分析的方法对产生差异的原因进行初步解释,并用数值模拟的方法加以验证,其研究结果对认识露天转地下开采引起的岩体移动、破坏特征,指导矿区安全生产有积极意义。

自重体积力作用下坡体张应力及坡面位移的变化规律

为了提高对边坡体力学行为的认识,借助于FLAC有限差分软件的数值模拟,并结和相似理论的推导验证,研究了在仅有自重体积力作用的条件下,线弹性边坡体的一些力学特征及其与相关变量或物理力学参数的相关关系。没有外载荷影响时边坡地表最大主应力和最小主应力分别平行和垂直于地表,当深度增加时,主应力的取向逐渐变成竖直和水平两个方向,坡面处既有张应力区也有拉应力区,坡脚处亦存在较大的张应力,这是自重体积力作用下边坡体应力分布的一般性特征,在本文和前人的研究中都能体现。本文还重点揭露了:坡角线性增加时坡顶最大张应力的变化速率表现为:快——慢——快;沿坡顶面竖直向下张应力随深度增加线性减小;小变形条件下边坡应力场与弹性模量无关;最后验证了满足相似理论的坡体,坡面对应点的位移比是其几何尺寸比的平方倍。本文不仅是对既有研究成果的进一步补充,而且为以后研究复杂条件下边坡体的力学特征奠定了基础,对于理论和实践都有一定的启发意义。

尺度相似变换中边坡工程行为变化的定性分析

本文应用相似理论和已有的岩土体边坡研究成果，探讨了边坡在几何尺寸相似放大过程中所表现出的应力场、位移场及强度等工程特性的变化规律，对运用已有边坡研究成果认识高边坡力学行为有重要的指导意义。

地下开挖引起地表局部上升的弹性地基梁效应

通过分析金川三矿区的地表移动GPS监测数据,发现在矿山开采初期,地表局部岩体出现了轻微上升现象。参照弹性地基梁的受力变形特征,对这种现象进行了解释,并称之为"地下开挖引起弹性地基梁效应"。借助数值方法,对开采不同倾角矿体时这种现象发生的条件、过程及其特点进行了分析。结果表明:不论矿体倾角如何,都会出现地表局部上升现象;开采倾斜矿体时这种现象最明显,而且地表上升区出现的位置、分布范围和上升幅度都具有不对称的特点。

陡倾矿体充填法开采引起地表移动的实例分析

监测表明,长期采用充填法开采的大型金属矿山也会发生显著的地表变形破坏现象。为了掌握金川镍矿地下开采引起的地表移动、变形和破坏规律,借助GPS技术作为地表移动的监测手段,建立了覆盖矿区地表的GPS监测网。持续的监测数据表明,金川矿区地表最大沉降量已达2400mm左右,以现场调查与地表长期监测数据为依据,给出了地表移动的范围与特征,分析了与岩体移动、变形和破坏现象发生相关的条件和规律,并提出了一些具有预测性的观点,为工程地质-岩石力学条件大致相同矿山的工程技术人员和研究人员提供了一个有借鉴意义的实例。

开挖引起巷道变形的弹性软材料物理模拟实验研究

通过室内模拟试验的方法再现工程现场的巷道变形现象,是研究巷道变形发生条件和机理的一个重要途径。鉴于传统水平固化法在模拟开挖位移场方面的不足,本文基于成岩地质体无初始应变能的"记忆"固化压力假说,配制超低强度材料,并通过相似理论分析证实了所选材料的可取性。采用竖直固化的方法并利用自制的实验装置,得到具有记忆固化压力的、无初始应变能的模型体,利用该模型可有效模拟材料在固化或固结过程中物理力学性质随深度变化的特性。对此,以金川二矿区14行剖面为原型,模拟了在自重体积力作用下由于双中段开挖引起的巷道变形现象和规律,模拟结果与现场实测以及数值模拟结果相符合。在此基础上,对开挖引起巷道变形现象的发生条件和机理进行了分析。

关于岩石“固结应力”记忆模型的探讨

１前言大量的现场位移监测资料表明，在边坡、露天矿与基坑的开挖中，相当多的情况是开挖后位移方向指向坑内，即坡体的较上部分以及地表的垂直位移分量向下，水平分量指向采坑。最具代表性的是基坑的开挖。基坑可以视为边坡的一个特例，从几何上讲是边坡开挖的极限状态。...

有限变形下变质量体系热动力学关系

本文认为水与气的流动而导致固相介质中质量的流动是一种热动力学的过程，固相介质在此为一非线性耗散型材料。在假定流体为不可压流体，气体为理想气体后，获得了能量率平衡条件下系统比熵的显式，并据Ｃｌａｕｓｉｕｓ－Ｄｕｈｅｍ不等式得到了有限变形框架下不同４维空间中的约束方程。这些方程与Ｃｏｌｅｍａｎ等所建立的约束方程间的区别与特性，亦在文中予以讨论。