采矿工程中的监测和模拟 (1)

在Santa Fe 2022上，有6篇论文讨论了采矿工程中的监测和模拟(Monitoring and modeling in mining)，这个笔记介绍其中的三篇。

(1) 分布式光纤传感边坡稳定性监测方案的验证(Verification of a distributed fiber optic sensing slope stability monitoring solution)

本文介绍了英国地质调查局(BGS)运营的基于分布式瑞利传感(DRS, Distributed Rayleigh Sensing)边坡稳定性监测系统的测试。DRS系统利用埋在地下光缆的后向散射光确定光纤沿线任何一点的应变和温度，其距离超过50km，可以对地层移动、含水量变化和温度变化做出反应。光纤的输出结果与基于已知的边坡地质和其他仪器(如倾斜仪和含水量传感器)的预期结果作了比较。除了长期的应变和温度测量外，该系统还可以感应到声学振动并可用于进行主动和被动的地震测量，能够提供地层状态的全景三维图形。结果显示DRS系统可以提供更好的空间和时间分辨率和灵敏度，能够对滑坡预测方法和预警系统作出改进。

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(2) 硬岩同时钻孔爆破产生的三维损伤模式的数值研究(Numerical Study of Three-dimensional Blast-induced Damage Patterns resulting from Simultaneous Borehole Blasting of Hard Rocks)

在间隔较近的钻孔中同时引爆炸药是一种常用的岩石破碎技术，由于力学变形、断裂和破碎的复杂性以及所涉及的空间尺度，爆破波模型必须考虑到三维独立波之间的互相干扰。本文使用三维有限元方法研究了硬岩隧道由爆炸诱发的破坏。使用Johnson Holmquist-2弹塑性损伤模型量化岩石的剪切和拉伸破坏。在两个相隔一米的爆破孔的模拟中，钻孔的损伤模式相互作用，形成自组织的"断裂状"结构。结果显示，自由边界的损伤程度最高，两个爆炸波之间的干涉没有诱发新的损伤区，二者相互作用的结果是一个爆破孔的损伤区向另一个爆破孔的损伤区重叠和轻微扩展。

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(3) 扰动因子分布函数对露天矿稳定性的影响 (Effect of Disturbance Factor Distribution Function on Stability of an Open Pit Mine) 

扰动因子(D)是广义Hoek-Brown破坏准则的一个参数，它代表了在开挖过程中由于爆破和应力松弛而对岩石材料特性造成的破坏。在假定的破坏区域内，D=0~1，0代表未受扰动而1代表全部受扰动。通常在整个损伤内假设D是一个常量，很少有人研究D的变化对边坡稳定性的影响。本文研究了D在损伤区域内各种分布函数，如常数、线性变化和指数变化对边坡稳定性的影响，比较了极限平衡和有限元分析确定的边坡破坏面和安全系数，发现D的分布函数会显著影响边坡的破坏面和安全系数。

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