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