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采矿岩石力学基础(Fundamental Rock Mechanics in Mining)

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1 引言
岩石力学是研究岩石和岩体在不同物理和环境条件下的力学行为。岩石力学对采矿工程至关重要,因为它为设计和优化地下和地面结构,如隧道、竖井、边坡、矿柱和空场提供了基础。岩石力学还有助于评估和减轻各种地质灾害,如岩爆、沉降、滑坡和地震,这些灾害可能影响采矿作业和周围社区。

2 论文

(1) 3DEC Simulations of Dynamic Direct Shear Tests Considering Joint Roughness Coefficient (JRC)【地面激光扫描仪TLS在岩土工程中的应用(2)---节理粗糙度JRC

(2) Prediction of ground movements under dipping seam conditions【Cording E.J. : 2020年太沙基讲座 (TL56): 地下结构设计和性能分析
(3) Characterization of Fracture Propagation in Granite under Uniaxial Compression Test through Digital Image Processing and Discrete Element Method【Longformer模型向ChatGPT模型的进化---对答岩石边坡问题
(4) Replicating S-Shaped Composite Strength Response Using Grain-Based Modelling: Capturing Dual Nature of Extensional Versus Shear Fracturing of Brittle Rock Mass【岩石开挖的脆性破坏 (Brittle Failure in Excavations)
(5) Incorporation of a water condition factor into the stability graph method using software mineroc【地下金属矿顶柱稳定性分析(Crown Pillar Stability Analysis)
(6) A PD-FEM Coupling Approach for Modeling Cracks Propagation in Brittle Rock under Compressive Load【离散断裂网络(DFN)[P4]: 创建一个合成岩体SRM

3 总结

岩石力学基础是岩土工程领域的关键研究方向之一。近年来,一些新的研究方法和技术被用于探索岩石的性质和行为。例如,地面激光扫描仪TLS被广泛应用于节理粗糙度JRC的研究,通过3DEC模拟动态直剪试验可以更好地考虑JRC因素。此外,数字图像处理和离散元素法(DEM)的结合,可以对花岗岩在单轴压缩试验中的断裂传播进行表征。对于岩石的破坏行为,利用基于颗粒的建模方法可以复制S形复合强度响应,捕捉脆性岩体的拉伸和剪切破坏的双重性质。同时,水条件因素也被纳入稳定性图方法中,用于分析地下金属矿顶柱的稳定性,这项研究使用了mineroc软件。最后,采用PD-FEM耦合方法可以对脆性岩石在压缩载荷下的裂纹扩展进行建模。这些研究方法和技术可以为岩石力学的研究提供新的思路和途径,同时也有助于提高岩土工程的设计和施工质量。


岩石力学是岩土工程的重要基石。3DEC等数值模拟软件可以较好地研究岩体中的节理特征,如JRC值在岩石动态直接剪切试验中的作用。此外,在倾斜煤层条件下的地表变形预测也是研究热点。Cording的讲座可以较好总结此方向的理论与应用。 

除此之外,图像识别技术与离散元方法可以较好地表征岩石在单轴压缩试验下裂隙的扩展规律。Longformer模型等最新AI技术的出现也为此提供了新的分析手段,如可以更高效地回答相关岩石边坡的问题。同时,颗粒级数值模拟方法可以较好地再现脆性岩体在拉伸与剪切破坏下的S形强度响应关系。这也是理解脆性岩体开挖破坏特性的重要途径之一。

在实际工程应用中,矿山顶柱稳定性评价也是常关注的问题。将水体条件系数引入稳定性图方法可以考虑水体作用,mineroc软件提供了此类分析的工具。除此之外,基于PDFM耦合方法的裂隙扩展模拟也成为近年来研究的新途径。它可以在较大范围内模拟脆性岩体在压缩荷载下的断裂传播规律。

综上,岩石力学涉及从基本原理到工程应用的各个层面。节理特征参数、地表变形预测、图像识别与离散元方法、颗粒级数值模拟、顶柱稳定性评价与裂隙扩展规律研究都是该学科活跃的前沿方向。这些研究可以为理解岩体的力学行为与工程化设计提供基础支撑。未来,这一领域的发展还会更加广泛深入。

来源:计算岩土力学
断裂岩土离散元裂纹理论3DEC试验
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-07-04
最近编辑:1年前
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