水巖作用下金川二礦區(qū)深部礦巖時效力學特性和穩(wěn)定性研究.pdf

1、金川二礦區(qū)目前已開采至850米水平，距地表已接近或超過1000米。隨著開采進入深部以來，開采中各種問題接踵而來，如巷道斷面收斂、地下水的影響突出、上部充填體的穩(wěn)定性等都嚴重影響礦區(qū)深部的安全生產(chǎn)，為此，金川集團公司設(shè)立了第一個以深部巖石為研究對象的科技攻關(guān)項目——《金川二礦區(qū)高強度采掘條件下的深部巖石力學研究》，研究金川二礦區(qū)深部巖石干燥和飽水兩種狀態(tài)下基礎(chǔ)力學特性及其應(yīng)用，本文結(jié)合此科技攻關(guān)項目，開展了金川二礦區(qū)深部巖體力學參數(shù)取值、

2、巖石亞臨界裂紋擴展、巖石粘彈塑性及水影響的研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)統(tǒng)計以往地應(yīng)力資料，提出了深部地應(yīng)力預測的擬合方程，根據(jù)已有850-1000米水平地質(zhì)資料，采用有限元軟件Midas-GTS模擬分析了850-1000米水平的地應(yīng)力;根據(jù)深部巖石力學實驗及深部地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，將現(xiàn)有巖體力學參數(shù)取值方法結(jié)合，給出了金川二礦區(qū)深部巖體力學參數(shù)建議值。
　　(2)針對深部存在的較完整巖體巷道，圍巖裂紋的擴展、貫通造成破壞的

3、特點，選取大理巖與花崗巖作為研究對象，采用雙扭試件常位移松弛法研究了兩種巖石飽水與干燥狀態(tài)下亞臨界裂紋擴展規(guī)律，分析了水對亞臨界裂紋擴展及門檻值的影響;在斷裂力學基礎(chǔ)理論與應(yīng)力腐蝕基礎(chǔ)上，進行了亞臨界裂紋擴展理論工程應(yīng)用的初步研究。
　　(3)深部巷道斷面收斂嚴重，具有很強的流變特性，且水的存在對其影響巨大，為此，選取了含輝橄欖巖及斜長角閃巖試樣，采用分級增量循環(huán)加卸載的流變試驗方案，研究了兩種巖石在干燥和飽水狀態(tài)下粘彈塑性，分析

4、了水對兩種巖石的粘彈塑性的影響。依據(jù)試驗結(jié)果，選取了廣義開爾文模型模擬試驗結(jié)果，確定了其流變參數(shù)，分析了水對流變參數(shù)的影響。
　　(4)對廣義開爾文模型進行了改進，使其能適應(yīng)巖石的破壞特點;基于流固耦合理論，推導了流固耦合作用下巖石有限元流變模型，為進一步程序開發(fā)研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　(5)利用有限元軟件Midas-GTS模擬分析了850米水平深部巷道的穩(wěn)定性，依據(jù)分析結(jié)果，給出了巷道位置及斷面選擇的建議;利用有限差分法