地下开采诱发地表下沉的应变极限准则(Fracturing Limits)

1 引言

大规模的地下开采会导致地面出现沉降，沉降的范围取决于崩落带的范围和岩石断裂带的范围，如下图所示。控制沉降的一个主要评价指标是断裂极限(Fracturing Limits), 即岩石多大的应变是可以接受的。

在过去的文章中，讨论了地下开采引起地表沉降的影响因素以及沉降预测的经验方法，参考以下的链接。 

崩落采矿诱发地表沉降预测的经验方法

丘基卡马塔铜矿由露天开采转入地下开采

地下采矿引起的地表沉降分析

采矿引起地表沉降的影响因素

2 断裂极限准则

位于智利的埃尔特尼恩特(El Teniente Mine)铜矿是世界上规模最大的地下矿山，因而地表沉降是一个必须关注的问题。Cavieres, P., et al. (2003) 使用3DEC对埃尔特尼恩特矿大规模地下开采诱发的断裂极限进行了三维数值模拟，他们通过数值反分析(数值反分析(Numerical Back-Analysis))确定出断裂极限准则由总应变超过0.005(0.5%)的区域来定义，从而校验大规模地表出现裂缝的极限状态。虽然这个准则是通过埃尔特尼恩特的断裂极限进行反分析而制定的，但Itasca(2018)通过对世界上其它4个矿山的反分析表明，总应变 0.005在数值模型中划分断裂限制是合适的。Zhao X. and Zhu Q. (2020) 从文献中总结了其它一些应变准则， 如下图所示。在我们的研究中，使用0.005作为应变极限准则。

3 参考文献

[1] Cavieres, P., et al. (2003) Three-Dimensional Analysis of Fracturing Limits Induced by Large Scale Underground Mining at El Teniente Mine. pp. 893-900.

[2] Sainsbury D. et al. (2010) Investigation of caving induced subsidence at the abandoned Grace Mine. 16p.

[3] Zhao X. and Zhu Q. (2020) Analysis of the surface subsidence induced by sublevel caving based on GPS monitoring and numerical simulation. 21p. 

[4] Morales K. (2019) Development of a rock mass classification framework for caveability prediction. Ph.D. Thesis. 272p. 

[5] Itasca(2017) Assessment of Surface Subsidence Associated with Caving Resolution Copper Mine Plan of Operations. 44p.

[6] Sainsbury B. et al. (2010) A historical review of the development of numerical cave propagation simulations. 14p.