關于礦區(qū)巖體力學參數(shù)確定方法的討論

2021-12-30 09:02:55賈志奇

家園·建筑與設計 2021年3期

摘要：礦區(qū)的巖體力學參數(shù)的確定對于采礦作業(yè)十分關鍵的一環(huán)。本文討論了礦區(qū)取樣靜力學實驗，利用RMR法對數(shù)據(jù)進行修正，介紹了霍克布朗強度準則和巖體抗壓、抗拉強度計算方法。

關鍵詞：采礦;巖體;力學參數(shù)

礦區(qū)的巖體力學參數(shù)其主要目的是用于理論分析與數(shù)值分析軟件模擬，因此得首先獲得礦區(qū)巖石的力學參數(shù)，接下來由具體公式計算出巖體的力學參數(shù)，再結合礦區(qū)的工程資料綜合分析。值得我們注意的是，從礦區(qū)巖體力學參數(shù)確定的方法不僅需要工程資料提供的數(shù)據(jù)，室內實驗室提供的數(shù)據(jù)還需要強度準則換算公式，最后通過計算機數(shù)值模擬才能得出對實際工程有指導意義的參數(shù)數(shù)據(jù)[1]。

1. 礦區(qū)取樣靜力學實驗

本文主要通過礦區(qū)提供的基本資料、取樣結果，進行實驗以及根據(jù)強度準則換算公式[2]等獲得礦區(qū)邊坡巖體必要的力學參數(shù)。主要包括為：單軸抗壓強度、彈性模量、泊松比等。

本文主要是對采場西區(qū)域的巖體進行重點研究，根據(jù)地質資料介紹，區(qū)域主要巖石主要是：角礫巖、黏土層、灰?guī)r以及斑巖。因此本次取樣的巖石主要包括：灰?guī)r、斑巖以及角礫巖。

從礦區(qū)取回的樣品，根據(jù)巖石力學實驗基本要求，進行切割、打磨制成標準試件為50mm、100mm。實驗利用600KN 電液式壓力試驗機，通過軸向位移控制。

根據(jù)單軸抗壓強度[3]計算公式（1）：

2. RMR法數(shù)據(jù)修正

RMR法于1973年Bieniawski首次提出，是一種巖體質量評價常用的方法[4]。主要包括：單軸抗壓強度、巖石質量指標、節(jié)理間距、節(jié)理條件及地下水5種指標以及一個修正評分值。

RMR巖體質量評價修正數(shù)據(jù)方法將數(shù)據(jù)按照5種指標分別分類為R1＼R2＼R3＼R4＼R5，并根據(jù)數(shù)據(jù)和實際情況賦予評分值。最后按照節(jié)理走向或傾角分非常有利、有利、一般、不利、非常不利進行修正賦分。

最后將6個評分值相加即為相對應的RMR數(shù)值

3. 巖體力學參數(shù)轉換計算

3.1霍克布朗強度準則

巖體是一種特殊材料，巖體力學特性，特別是反應力作用狀態(tài)下的力學特性，受成巖缺陷和構造損傷所形成的軟弱結構面所制約，其強度屬損傷破裂后的殘余強度值。其工程設計所需的有關力學參數(shù)，難以由單純的室內外科學試驗的成果來確定，須采用試驗加經驗法來確定。所謂經驗法是指由比尼沃斯基1973年提出的巖體權值（RMR）系統(tǒng)，也稱地質力學分類，并在眾多工程應用中得到了很大改進。1980年霍克-布朗提出使用RMR分類確定巖體強度的準則。他們匯總了大量實際工程資料，通過試驗，采用理論與試驗相結合，建立了巖石破壞時，應力之間的數(shù)學表達式。

3.2 巖體抗壓、抗拉強度計算

通過RMR值可以推導出GSI值：

灰?guī)r：GSI=RMR-5=25-5=20

斑巖：GSI=RMR-5=30-5=25

角礫巖：GSI=RMR-5=21-5=16

根據(jù)各種巖石的Mi的參數(shù)值，代入（5）式中得到三種巖石的m，s值。

再根據(jù)H-B破壞準則表達式中，令 =0 時，即得到相對應巖體的抗壓強度：

而巖體的抗拉強度采用巖體抗壓強度的 1/10，因此，三種巖體的抗壓、抗拉強度參數(shù)分別為：

4. 小結

通過對礦區(qū)進行現(xiàn)場調查，獲取礦區(qū)地勘部分資料，以及現(xiàn)場取樣進行室內試驗得到了各種巖體的抗壓強度參數(shù);利用霍克布朗強度準則以及地質強度指標推算出mi、s的值，然后推導出各種巖體的抗壓強度、抗拉強度。

參考文獻：

[1]南英華. 安家?guī)X井工1礦開采沉陷數(shù)值模擬巖體力學參數(shù)確定[D].中國地質大學（北京），2012.