重构裂隙网络定量描述方法及各向异性特征研究

错综复杂的裂隙网络为岩体渗流提供了主要通道。定量角度表征裂隙网络各向异性特征是裂隙岩体渗流研究的重要基础工作。基于离散裂隙网络重构技术,依托RJNS3D三维裂隙网络重构平台,探讨了离散裂隙网络有效定量描述指标,采用测窗法定量研究了离散裂隙网络的各向异性特征。研究结果表明:裂隙密度、裂隙分维、CI值以及相对无量纲密度四个指标能够较好地定量描述裂隙网络的无序性和连通性;当测窗垂直于具有裂隙平均产状的平面时,易于形成复杂程度较高、连通程度较好的裂隙网络,其定量描述指标明显高于其它方向,呈现出明显的各向异性特征;相对各指标平均值而言,二维裂隙密度差异性系数达到0.111~0.493,裂隙分维差异性系数达到0.015~0.072,CI值差异性系数达到0.007~0.180,相对无量纲密度差异性系数达到0.008~0.724;以往用裂隙分维这一单定量指标描述裂隙网络各向异性特征有所欠缺,选取多指标或者选取差异性最为明显的相对无量纲密度较为合理。工程应用分析表明,裂隙网络重构技术和测窗法的运用能够实现裂隙网络各向异性特征的定量描述,为裂隙岩体渗流特征研究奠定基础。

金山店铁矿裂隙岩体中大断面巷道稳定性分析

金山店铁矿拟引进大型出矿设备,原有巷道断面尺寸与大型设备所需工作空间不匹配,亟须增大巷道的断面尺寸。裂隙岩体中巷道施工困难且难以保持长期稳定性,合理选取巷道断面尺寸对于矿山安全高效生产具有重要意义。以金山店铁矿张福山西区为研究背景,使用DFN对矿区裂隙进行重构,并通过3DEC数值模拟对不同断面尺寸巷道的围岩位移、应力和塑性区进行分析。得出结论:巷道收敛量随着巷道断面尺寸的增大而增加;巷道断面尺寸越大,应力越容易在巷道表面释放,不利于巷道的稳定;裂隙围岩拉剪破坏共存,且围岩剪切破坏体积要明显大于拉伸破坏体积。

金山店铁矿裂隙岩体巷道支护方案优选

金山店铁矿张福山矿区地下岩体裂隙发育,原支护方案下巷道稳定性较差。针对此问题,在原支护方案的基础上改进支护措施,并使用3DEC数值模拟软件对方案的位移、应力和塑性区进行计算分析,最后优选出可靠的支护方案。结果表明:锚索能有效限制巷道围岩的位移,尤其是对控制巷道顶板沉降具有更好的效果;巷道围岩侧帮主要受拉应力作用,顶底板的近部岩体主要受拉应力作用,远部岩体主要受压应力作用;塑性区受裂隙产状控制明显,巷道围岩拉剪破坏共存,且剪切破坏体积远大于拉伸破坏体积。综合各支护方案的位移、应力分布和塑性区范围情况,使用喷锚网+锚索的支护方案,巷道稳定性最好。