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Bousquet mine的岩石工程参数---凝灰岩(tuff)

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1 引言

无论是采矿工程还是土木工程的稳定性分析,在计算之前必须进行岩体物理力学参数的校核,因为它们直接影响着设计方案的选择。即使项目本身已经作了一些岩石力学试验,也需要与数据库中的数据进行对比,以增强输入参数的正确性。本文的初始意图是调查凝灰岩(tuff)的强度参数,Bousquet mine是本调查的第一个研究对象,围岩的主要岩石类型是凝灰岩,因此本文回顾了该矿的岩石工程参数,用于项目的参考和校核。Bousquet mine是采矿岩石力学数据库中131个矿山案例的其中之一,因此借此机会也同时更新了Bousquet mine的数据库内容。

2 矿山概况
Bousquet矿(坐标48.25, -78.466667)位于加拿大的Quebec省,先前的矿主是巴里克黄金公司(Barrick Gold),后来改变为Agnico-Eagle Mines Limited,目前矿山似乎已经关闭,它的东侧紧邻着Laronde矿【LaRonde金矿的岩石力学研究(开采深度3.2km)】。Bousquet矿是变形的黄铁矿多金属玄武岩金矿床,位于强烈的延性-脆性变形区内,一条大的断层穿过#2,如下图所示。
下图所示的是对应的卫星图像。主要的采矿方法是纵向爆破空场法(Longitudinal blasthole stoping)[(2009) New 3D engineering curves for predicting stope stability and mining dilution in longitudinal blasthole mining operations]。

3 凝灰岩(tuff)参数
下面的参数来自文献[2],包括在RocProp数据库中,试件直径46mm, 长度91mm,围压5.00~20.00MPa, 主要的参数如下:
(1) 单轴抗压强度 50.83MPa
(2) 杨氏模量 58790MPa
(3) 泊松比 0.29
(4) 抗拉强度 9.95MPa
(5) 单位重量 0.02865(MN/m3)
(6) Intact Hoek-Brown Constant, m=3.72
(7) Residual Hoek-Brown Constant, m=2.72
(8) Residual Hoek-Brown Constant, s=0.04
文献[3] 给出了凝灰岩的工程岩体分类值:
(1) 上盘(Hanging-wall): 
RQD=35
RMR=50
Q=0.47
UCS=111.7MPa
E=53.3GPa
PR=0.21
(2) 下盘(Footwall): 
RQD=30
RMR=49
Q=0.25
UCS=183.75MPa
E=63.1GPa
PR=0.17
估算的岩体参数值如下表所示:
在此基础上,文献[6]给出了更详细的参数值:
RQD=35
RMR/GSI=50
Q=0.47
UCS=112MPa
PR=0.21
mi=10
Density=0.028(MN/m3)
m=1.677
s=0.0039
E_rm=10GPa
岩体抗拉强度=0.258MPa
整体岩体抗压强度=19.5MPa

4 Mohr-Coulomb拟合
使用最新版的Hoek-Brown准则对上述参数进行Mohr-Coulomb拟合,同时也验证了上述结果。
(1) 输入参数:
UCS=112MPa
GSI=50
mi=10
D=0
IM=58790MPa
(2) Hoek-Brown准则:
mb=1.677
s=0.00387
a=0.506
(3) 岩体参数:
Tensile Strength=0.258MPa
UCS=6.745MPa
Global Strength=19.525MPa
Modulus of Deformation=18.095GPa
(4) 破坏范围包络线:
application=tunnel
Sig3max=16.48MPa
(5) Mohr-Coulomb拟合:
cohesion=3.982MPa
friction angle=34.888°
Hoek-Brown准则参数拟合的详细解释参看:
  
5 结束语
本文调查了Bousquet mine的岩石工程参数,主要围岩是凝灰岩(tuff),RQD=30~35, 与我们研究项目的RQD=19-38相近,因此这个案例有助于校核其输入参数值。下一步将对RocProp数据库中的所有凝灰岩(tuff)值进行统计,以便确定出最终的计算参数值。
6 参考文献

[1] Scales, M. (1985) Bousquet: A master of problem solving. Canadian Mining Journal, Vol. 106, no. 5, pp. 61-66.

[2] R.Jackson, B.Gorski, M.Gyeng(1995) Geotechnical Properties of Rock: A Data Base of Physical Properties of Canadian Rock Including Both Intact and Residual Strengths.
[3] (1998) Ground Control Strategies at the Bousquet 2 Mine
[4] Bawden, WF & Lausch, P (2000). The use of SMART cable bolt instruments toward the design optimization of underground rock support systems. In Proceedings, 53rd Canadian Geotechnical Conference, Montreal.
[5] (2001) Slope blast designs at Bousquet 2 mine
[6] (2007) Evaluation of Long-Hole Mine Design Influences on unplanned ore dilution 

来源:计算岩土力学
Deform岩土试验
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首次发布时间:2023-03-18
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