大红山铁矿深井大规模开采岩爆综合评价

大红山铁矿是特大型深埋矿床,在深井开采时遇到的一个技术难题就是岩爆。为评价岩爆倾向性烈度,对该矿深部5种岩样进行室内岩爆倾向性试验,并采用声发射方法确定岩石接近峰值强度时的卸载点;通过地应力现场实测和三维有限元数值模拟,获得深部最大主应力和巷道开挖后最大切向应力;采用最大主应力判别法、切向应力准则、强度脆性系数法、变形脆性系数法、弹性应变能储存指数法这5种评价方法,对岩样的岩爆倾向性进行单项指标评价,分别得到各矿岩岩爆倾向性烈度。然后采用模糊数学法,对各单项指标评价结果进行综合评价。结果表明:深部主要矿岩体总体上具有发生中等岩爆和强烈岩爆的倾向性。最后,通过评价结果,在岩层图上绘制典型水平岩爆倾向性分布区域,可为深部开采和岩爆防治提供参考依据。

岩石破坏前的损耗比及加卸载响应比特性研究

以多种岩石循环加卸载声发射试验为基础,针对岩石损耗比和加卸载响应比特性进行了研究,探索岩石在受载过程中的内部损伤演化和破坏前兆特性。结果表明,在循环加卸载下角岩等三种岩石损耗比变化特性一致:低应力水平阶段损耗比较大,呈明显下降趋势;中等应力水平阶段比值下降趋势较平缓;高等应力水平阶段比值趋于稳定,在0.08~0.10时,试样破坏。而钨钼矿等三种岩石加卸载响应比变化特性一致:低应力水平阶段卸载时几乎没有声发射,加卸载响应比较大;中等应力水平阶段卸载时声发射较活跃,比值下降至1左右;高等应力水平阶段卸载时声发射很活跃,当比值重新大于1时,试样破坏。试验结果都体现了岩石内部损伤从很小到稳定扩展再到不稳定扩展的过程。可见,损耗比和加卸载响应比的变化特性均可用于评价岩石损伤情况,也可用作岩石破坏预测的参考依据。

深埋隧道地压多通道微震监测技术应用研究

针对北武夷山隧道大埋深、大跨度、多头掘进汇合处的高地应力以及可能诱发的岩爆灾害等问题,采用全数字型多通道微震监测技术开展监测和预警研究。提出了结合微震事件率倍比、微震能量倍比与微震定位事件簇群密度三个参数的综合预警方法,首次将微震事件率倍比与微震能量倍比两个微震参数应用于铁路隧道岩爆动力破坏监测预警中,首次根据各微震参数的理论意义与专家经验提出不同参数在岩爆发生概率中的权重值,把各参数的预警指标与隧道埋深和围岩分级联系起来,制定了基于多微震参数的岩爆发生概率的综合定量评分体系。该研究在实际监测应用中多次对岩爆进行了有效的监测预警,对安全施工起到了很好的指导作用。

泉州和昌贸易中心深基坑施工变形监测分析

以泉州和昌贸易中心大深基坑为研究背景,对基坑的支护结构安全和周边环境变形问题进行监测。基于现场监测数据,重点分析了施工过程中不同深度下围护桩的水平变形规律,支撑梁钢筋应力随时间的变化规律,分析结果表明基坑的支护结构是安全的。同时,分析了基坑周边建筑物、地表、地下管线沉降量随时间的变化规律,得出建筑物整个沉降过程呈近似线性变化,而地表和地下管线沉降分为快速线性沉降、低速线性沉降、沉降速率增长、沉降速率减小、沉降趋于稳定5个阶段。以上沉降变形均在设计允许范围内,表明该工程设计达到了预期效果。

增量循环加卸载下岩石峰值强度前声发射特性试验研究

为了研究岩石峰值强度前声发射前兆特性、加卸载过程的声发射特性,以指导声发射技术在岩体工程监测和灾害预警中的应用,采用花岗闪长岩、角岩、矽卡岩、铜矿、钨钼矿和铅锌矿共6种岩石分别开展单轴压缩、增量循环加卸载和增量稳压循环加卸载3种不同加载方式的试验,主要对岩样峰值强度前声发射相对平静期、卸载过程的声发射特性、对2种不同循环加卸载方式下的Felicity比以及加卸载响应比的变化情况进行研究。试验结果表明,3种加载方式下部分岩样始终存在"相对平静期"现象,多种岩样的AE事件峰值频率在破坏前总是低频成分显著增加,且越接近破坏,大振幅AE事件就越多。在2种不同循环加卸载方式下,当应力水平达到峰值强度的50%～60%时,Kaiser效应逐渐消失,Felicity效应出现。Felicity比和加卸载响应比在低应力水平阶段均大于1,进入中等应力水平阶段后在1附近波动,但相对比较稳定;进入较高应力水平以后,岩石内部裂纹不稳定扩展,Felicity比逐渐减小,到0.64～0.89时,试样破坏。试验表明,相对平静期、Felicity比和加卸载响应比等可作为预测或判断岩石失稳破坏的参考依据。

工程微震监测信号参数统计分析

有用微震信号的提取是微震监测技术在工程应用上的一个难点,制约着该技术的应用效果。以香炉山钨矿为背景,采用经验辨识方法对岩体破裂微震信号、爆破信号、人工敲击信号、凿岩和铲运设备作业信号等的参数如振幅、主频、上升时间、衰减时间和相对能量等进行了详细的统计分析,得到了这些参数的统计数据;采用Flouries变换和wavelet变换理论方法对复杂信号的去噪效果进行了分析,获得了较好的去噪效果,将所得到的各种微震信号参数以及所采用的理论分析方法制成了统计表格,可为进一步的信号分析提供参考。