某地下厂房块体稳定性研究

影响地下硐室安全性的因素很多,不稳定块体是威胁地下硐室安全性的重要因素之一,因此在地下硐室开挖前,根据勘探平硐的资料,搜索出地下硐室围岩的不稳定块体,对于保证施工安全和完工后地下硐室的安全运营是非常必要的.文章介绍了SASW(边坡块体稳定性分析系统)程序在地下硐室中的应用,通过此方法,搜索出地下硐室围岩的潜在不稳定块体,为地下硐室的开挖和运营消除安全隐患.     

深埋硐室高围压条件下的围岩动力学响应

地下硐室开挖过程中,应力波对硐室周围围岩位移及其应力应变变化规律起着十分重要的作用,准确分析应力波对硐室围岩的影响规律,不仅可以作为检验施工设计的依据,而且可以预测预报围岩的稳定性和调整开挖方式、支护设计等,从而合理地指导施工。利用三维快速拉格郎日法(Flac3D有限元分析程序),以冬瓜山铜矿某破碎硐室为实例,在硐室围岩模型的上边界施加动力载荷,以模拟外界动力扰动对硐室围岩稳定性的影响,再通过加载峰值,来考察动载强度对硐室围岩的影响,得出了硐室围岩在不同时刻的应力和塑性区分布情况。研究表明:当扰动应力波来自硐室围岩竖直方向时,其对硐室拱顶和底板围岩的稳定性影响较大;当扰动应力波来自硐室围岩水平方向时,其对硐室侧壁围岩的稳定性影响较大。     

城市地下空间开发利用的地质安全评价内容与方法

城市地下空间地质安全评价是地下空间资源开发利用的基础,但尚未见针对其评价原理、内容和方法进行的系统研究。文章以主要服务于控制性详细规划和修建性详细规划为目标,提出了城市地下空间开发利用地质安全评价三方面的内容:（1）地下空间自身稳定性评价,分浅埋、深埋硐室对围岩稳定性计算方法进行了评价,在修正的芬纳公式的基础上提出了以硐室围岩表面刚好达到剪切塑性极限为临界条件的围岩稳定性计算方法;同时通过构建地质模型,模拟不同工况下硐室稳定性,获取大量样本数据,利用神经网络方法分析建立求解器,从而建立地下空间自身稳定性的快速评价系统。（2）城市地下空间开发引起的邻近工程稳定性影响评价,从地下空间开发对地面工程的影响以及地下工程之间相互影响两方面梳理了评价的内容。（3）后建地面工程对地下工程稳定性的影响评价,提出了通过原位监测、数值分析及工程类比等方法对后建地面工程对地下工程稳定性的影响进行评价。     

晴隆县冷饭田铅锌矿硐室围岩稳定性分析

围岩稳定性是影响地下工程施工进度和安全的问题,因此评价地下硐室围岩稳定性对地下工程施工具有重大的现实意义。以晴隆县冷饭田铅锌矿硐室围岩为研究对象,采用BQ值法、RMR值法评价围岩稳定性,采用Hoek-Brown强度准则对围岩稳定性进行定量计算,通过三种方法的分析对比,冷饭田铅锌矿硐室围岩质量级别为Ⅲ类偏下,硐室跨度5 m时,围岩不稳定,在开挖过程中需要及时对围岩进行支护,硐室在5 m跨度下围岩能基本稳定一段时间,若未支护时间超过1周,需要采取支护工程。     

某水电站地下厂房硐室群岩爆预测与防治研究

拟建某水电站的大型地下厂房硐室群处于中等偏高的地应力环境中，在前期的勘探过程中已发现一些与岩爆密切相关的地质现象。因此合理地评价其开挖过程中岩爆发生的可能性、岩爆的烈度、分布范围以及相应的预测防治措施具有重要的工程意义。基于此，文章首先从岩爆发生的基本条件、地质宏观评价的角度对硐室群施工过程中岩爆发生的可能性进行了评估；然后，分别采用定性方法和工程地质类比法对该地下硐室群岩爆发生的烈度进行了评价；进而根据三维有限元模拟结果对岩爆发生的部位进行了圈定。最后，针对所研究的地下硐室群的具体情况，提出了相应的防治措施，即加强监测和超前预报，并采用以围岩弱化为主，围岩强化为辅的治理措施。     

一般块体方法理论解验证

裂隙岩体一般块体方法能够解决任意大小裂隙、任意形状工程岩体的岩石块体识别及稳定性计算问题。它在块体识别的过程中,将复杂的块体分解为若干个简单的凸形块体,从而使复杂块体的一系列问题大大简化。边坡和地下硐室是野外最常见的岩体建筑物,本文分别选择了一个边坡和一个地下硐室,从块体识别、块体规模、下滑力、摩擦力、粘滞力、稳定性系数等角度对该方法进行了验证。通过解析的方法求得上述两种模型中各个物理量的解,然后把求得的这些解析解与一般块体算法和程序的求解结果进行了比较。结果表明,一般块体方法的算法与程序是正确的。     

兰山采场下盘边坡岩体结构面的分析与研究

通过对兰家火山露天矿边坡岩体中结构面的研究分析，论述了不同类型的结构面对边坡稳定性的影响程度，强调生产矿山开展岩体结构面分析研究的重要意义。     

下车亭隧道硐室围岩稳定性分析

有压或无压输水隧道硐室的围岩稳定性分析是隧道硐室勘察设计技术的关键问题，本文通过对下车亭输水隧道硐室的围岩稳定性分析，提示大家在弛下硐室勘察设计中围岩稳定性分析应注意的几个问题。     

“钟”形采空硐室结构特征参数分析

古人根据长期采矿经验,在长屿硐天矿区开挖形成了无柱式"钟"形硐室,并根据NS走向和SW-NE走向地形坡度不同的情况,采用不同的断面跨度,导致硐室底部呈近似椭圆形。为深入探寻长屿硐天华玄硐群与花居硐群"钟"形硐室结构特征的科学规律,深入总结古人工程技术经验,进一步分析大型硐室群屹立千年不倒的影响因素,本文深入开展"钟"形采空硐室结构参数特征的研究,以地形坡度、硐室跨高比、硐室埋深与高度比为因素,采用FLAC进行数值模拟计算,对硐室围岩的应力以及塑性区进行了深入分析,得出了结论为:在缓坡方向,硐室跨高比宜小于1.44,硐室埋深与硐高比宜小于1.8;在陡坡方向,跨高比宜小于1.28,硐室埋深与硐高比宜小于1.8。勘查的24个硐室中有67.7%硐室符合该规律,可见古人采用了较为合理的"钟"形硐室结构形式,为洞室千年稳定奠定了良好基础。     

基于统计分析的地下厂房边墙最大收敛变形多指标预测方法

准确预测围岩变形是大型地下硐室科学设计与安全施工的重要前提之一。现有地下硐室围岩变形预测方法主要基于已施工部位围岩变形情况来预测未施工部位围岩的变形趋势,难以满足工程勘察设计阶段准确预测围岩整体变形的要求。在统计分析国内31例大型地下硐室实测资料的基础上,提出了一种适用于工程勘察设计阶段的大型地下厂房边墙最大收敛变形多指标预测方法。该方法分析了31例工程案例的实测数据,发现单轴饱和抗压强度与地应力的比值(强度应力比R/σ)、地质强度指标(GSI)和完整岩石的材料常数m_i对围岩变形影响较大,并给出了相应的计算方法,同时采用最大收敛变形与硐室高度比(相对变形值U/H)评价了围岩变形量值的大小。通过大量的统计分析建立了地下硐室相对变形值U/H与3个指标之间的预测公式。通过工程实例验证了所提大型地下厂房边墙最大收敛变形预测方法。结果表明,该预测方法的计算结果与实际结果非常接近,说明了所提方法的合理性。     

井工开采对露天矿高边坡稳定性影响的研究

以山西平朔安太堡矿露井联合开采为例,通过数值模拟及现场位移监测资料对比分析,探讨了露天矿高边坡在顺坡、逆坡及侧向切坡开采3种情况下的复合应力场和位移场的分布特征及规律。研究表明,边坡内井工开采不利于边坡稳定性,但由于工作面推进方向不同,边坡受采动影响部位的顺序不同,因而对边坡稳定性的影响存在一定的差异。逆坡开采时,随着工作面向坡内推进,边坡前、后期表现出两种完全不同类型的变形位移,前期以倾倒型崩塌破坏为主,后期稳定性有所增强;顺坡开采时,边坡保安煤柱宽度不断减小,在侧向偏压作用下,边坡将产生沿软弱结构面的推动式剪切滑动;边坡下切坡开采时,边坡除发生沿软弱结构面的推动式剪切滑动外,还可能发生后缘沿采空裂隙、下部沿软弱层面的张拉滑动变形。     

向家坝水电站地下厂房围岩稳定的黏弹塑性有限元分析

考虑流变作用,建立三维有限元模型进行数值计算,以洞室变形和点抗滑安全系数为指标,针对向家坝水电站地下厂房围岩的特殊性进行稳定性研究,结果表明,随着围压的增高,流变速率逐渐减小,初始应变逐渐减小;软弱夹层处流变速率较其他岩体减小缓慢,且开挖后流变达到稳态状态时软弱夹层最终流变位移较大;黏弹塑性下围岩位移分布及变化规律与弹塑性一致,但黏弹塑性下计算位移明显要比弹塑性大;流变效应对岩体变形和稳定性,以及对支护结构有重要影响;黏弹塑性情况下,洞室围岩特征点抗滑安全系数比弹塑性条件下小,软弱夹层出露处和拱顶点抗滑安全系数较低,点抗滑安全系数分析还表明,软弱夹层对其稳定性影响明显,验证了位移分析结果。     

Effect of Underground Mine Blast Vibrations on Overlaying Open Pit Slopes: A Case Study for Daye Iron Mine in China

Investigating the propagation and attenuation of blast vibration in rock slopes is the key point to assess the influence of underground mine blasting on overlaying open pit slopes stability and determining the potential risk. In this paper, Daye Iron Mine in China has been chosen as the case to study the effect of blast vibrations on overlaying open pit slopes due to underground mine blast. Firstly, the characteristics of blast loadings are analyzed by the dynamic finite element method. Then, a three dimensional (3D) numerical model of the open pit and the underground mine is made, which is verified by the field monitoring data to prove its reliability. The effect of blast vibration on overlaying open pit slope due to underground mine blasting are discussed based on the peak particle velocity (PPV) and the peak effective tensile stress (PETS) distribution characteristics which are calculated and analyzed by inputting the obtained blast vibration data into the numerical model. The results show that the effect of present mining blasting on the stability of pit slopes are limited because the simulated maximum PPV and PETS of monitoring point on slopes are all < 0.747 cm/s and 0.738 MPa. At last, according to numerical simulations of the underground mine blasting, the PPV predicting formulas for the slopes in Daye Open Pit Iron Mine is proposed based on the classic Sadaovsk formula.     

复杂断层网络环境下地下洞室群三维地质分析与应用

断层构造是制约地下工程设计与施工的关键因素。综合考虑复杂地质构造与地下洞室群结构的耦合关系,采用三维地质建模方法建立实现了地层体、断层体与地下洞室群结构的统一模型。基于三维模型提出了断层复杂度的概念,为水利水电工程地下厂房洞室群的选址方案分析提供了一种新的手段。针对地下围岩稳定性问题,提出基于断层与断层、断层与开挖面相互切割的曲面块体识别方法,搜索地下厂房洞室群内可能的失稳区域。上述方法已成功应用在某水电工程地下厂房洞室群分析中,在设计方案优化分析中取得了良好的效果。     

温岭大型古地下采石场长屿硐天凌霄硐洞室群工程地质条件评价

世界地质公园大型古地下采石场长屿硐天位于浙江省温岭市新河镇。据调查,这一由28个洞室群,占地面积约16km2的大型古地下采石场的采石史可追溯到1500a前的南北朝。凌霄硐洞室群是上述28个洞室群之一。其主洞的高度、跨度分别达55m和28m。问题是这些巨型洞室何以千年不倒,为了回答这一问题,也为了为这些重要古洞室的保护和安全旅游提供基础资料,本文开展了以凌霄硐为例的有关长屿硐天大型古洞室群的工程地质条件的研究。     

Numerical Analysis of Block Caving-Induced Instability in Large Open Pit Slopes: A Finite Element/Discrete Element Approach

This paper addresses one of the most challenging problems in mining rock engineering—the interaction between block cave mining and a large overlying open pit. The finite element modeling/discrete element modeling (FEM/DEM) approach was utilized in the analysis of block caving-induced step-path failure development in a large open pit slope. The analysis indicated that there is a threshold percentage of critical intact rock bridges along a step-path failure plane that may ensure the stability of an open pit throughout caving operations. Transition from open pit to underground mining at Palabora mine presents an important example of a pit wall instability triggered by caving. Using combined FEM/DEM-DFN (discrete fracture network) modeling, it was possible to investigate the formation of a basal failure surface within an open pit slope as a direct result of cave mining. The modeling of Palabora highlighted the importance of rock mass tensile strength and its influence on caving-induced slope response.     

水电站大型地下洞室长期稳定性数值分析

围岩的流变特性是影响地下洞室变形及长期稳定的重要因素。在长期荷载作用下岩体会发生流变现象,特别软弱夹层在较高应力作用下其流变特性更为显著。以某水电站大型地下洞室为例,针对该地下洞室附近围岩存在着软弱夹层,且有些软弱夹层与开挖的洞室相互交汇,基于大型岩土工程分析软件FLAC3D,采用黏弹塑性流变本构模型（Cvisc）,模拟了地下洞室围岩的流变力学行为;根据主厂房顶拱位移变化率规律确定出了开挖洞室2次支护的时间,对比分析了瞬时弹塑性条件下与考虑流变特性条件下洞室开挖后围岩的位移变形、应力场及塑性区的分布。数值模拟结果表明,由于着软弱夹层的影响,洞室围岩发生较大的变形,特别是在开挖洞室与软弱夹层的交汇处围岩随着时间的长期变形量会更大,这对洞室的稳定性有着一定的影响;对于水电站地下洞室的长期稳定性分析,充分考虑岩体流变效应是非常重要和必要的。     

彭水地下电站围岩稳定性分析

在分析彭水地下厂房地质条件的基础上,采用3DEC程序建立了3#机组部位三维离散元数值计算模型,对地下厂房开挖支护全过程进行了计算,详细分析了围岩变形情况、应力状态、塑性区分布及稳定性影响因素。计算结果反映：按基本计算条件,地下厂房开挖支护后,围岩整体稳定性良好。受开挖及结构面空间组合作用,上、下游边墙部位变形量在15? 35 mm左右;边墙变形主要发生在从其开挖往下的2?3级开挖步之内,从整个厂房开挖来分析,223.0?201.0 m高程开挖阶段对围岩稳定影响最重要;围岩稳定主要受层面、软弱夹层及贯通节理特性及其切割块体在开挖临空面的位置控制,局部分布的页岩本身变形及地应力因素对围岩稳定性影响相对较小。     

Rock Mass Deformation Characteristics in High-Steep Slopes Influenced by Open-Pit to Underground Mining

In Daye Iron Mine, the open-pit mining has ended and the underground mining started in 2003. The present pit slopes are as high as 430 m and the slope angle is up to 43°. During the process of open-pit to underground mining, the high-steep pit slopes would be affected by both open-pit mining and underground mining, and its deformation characteristics would become more complex. So in this paper, the trinity method of numerical simulation, model experiment and field test was adopted to analyze the displacement and stress fields systematically. The results show that: (1) Prominent rebound deformation occurs near the slope foot, which is induced by the unloading in open-pit mining. When it is backfilled to 0 m level, the rebound deformation decreases, which indicate that backfilling mass can restrict the deformation and improve the slope stability; (2) Subsidence dominates the slope deformation in open-pit to underground mining and it increases with an increasing elevation of monitoring point; the maximum horizontal displacement occurs in the lower part of the slopes, because the backfilled part is squeezed by both the north slope and the south slope, and it has a lower elastic modulus than the previous orebody; (3) The stress and its variability near the slope foot are much larger than other places, indicating that the slope foot is most affected by stress redistribution and stress concentration may occur here; the stress at other stress monitoring points changes little, indicating that the influence of open-pit to underground mining is local; (4) The effect of underground mining on the deformation of the faults is not prominent; (5) Mining operations in near-ground part affect more on the variation of deformation and stress of pit slopes than that in deeper part.