变角度空间块体滑落平台研制及在岩体力学实验教学中的应用

在有关岩体的三维物理模型结构面教学中,现有的模型存在角度限制、试块难以重复利用等问题,为此,基于工程岩体开挖过程中形成的楔形体岩块类型,该文研制了变角度空间块体滑落模型实验平台,既保证了与岩体物理量的相似性,又能模拟实际工程中碎裂岩体结构面的各种产状,直观地反映不同方位(倾向、倾角)岩块滑落的真实情况。利用该实验平台在岩体力学试验教学中开展相关系列试验,取得了较好的教学效果。

块体滑落模型实验与三维数值分析

针对岩体边坡块体滑落过程,利用自行研制的变角度空间块体滑落模型平台,开展块体滑落系列实验,并与基于离散元法开发的3DEC程序对岩质边坡进行三维模拟分析,建立关键块体的非连续变形动态分析模型,模拟了块体滑落过程,得到动态位移图,最终得到楔形块体双面滑落与单面滑落的分界角度在40°～50°这个区间,对边坡工程的开挖支护有一定借鉴意义。

变角度空间块体滑落模型试验及其稳定性分析

工程岩体被不同产状类型的结构面切割,在空间上形成嵌固的块体。在边坡和隧道开挖过程中,由于受到工程扰动,某些块体将失去原有的静力平衡状态,成为关键块体,并沿着结构面滑移,导致局部塌落,进而产生连锁反应,造成一定范围内岩体的局部失稳。针对关键块体在不同角度的滑落及稳定性问题,本试验利用东北大学自行研制的变角度空间块体滑落试验平台,通过制备楔体实物模型,分别选取大理岩和水泥砂浆块体,模拟块体与结构面的相互关系,并研究滑落规律和范围,通过极限平衡法计算块体的稳定性。试验结果表明,块体滑落的倾斜角与试验模型旋转角之间有一定的联系,块体滑落的角度和理论计算的安全系数基本相符。

采场块裂体滑落冒顶的矢量分析

本文采用矢量计算法解算采场块裂结构块体滑动力、抗滑力及关键块体保持稳定所需的支架水平支护力，并在分析有关影响因素基础上确定滑落冒顶的控制原理与技术措施。