[发明专利]一种岩体结构面剪切破坏表面形态演化规律系统

说明书

本发明公开了一种岩体结构面剪切破坏表面形态演化规律系统，包括文献查阅、现场调研、数据资料整理分析及岩样采集与加工；常规岩石力学实验；实验测试操作、三维物理模型实验、FLAC、PFC数据模拟及理论分析操作；对强降雨入渗‑采动卸荷岩体变形的特征进行操作分析；裂隙岩体结构面损伤力学模型与裂隙演化机制分析；裂隙岩体非线性流变模型建立与破裂失稳分析；揭示降雨入渗与采动卸荷耦合下高陡岩质边坡裂隙岩体的破坏失稳机理。本发明具有便于对矿山边坡安全管控与稳定评价的优点。

技术领域

本发明涉及地质技术领域，具体为一种岩体结构面剪切破坏表面 形态演化规律系统。

背景技术

采矿业是提供原料和能源的工程领域，是国民经济的基础。我国冶金矿山 80％的矿石量来自于露天矿山,露天矿山对我国冶金工业的可持续发展具有重要 意义。经过几十年高强度开采，我国绝大多数大中型露天矿山均进入深凹开采 阶段，部分矿山已经转入地下开采阶段。进入21世纪以来，随着矿山岩体工程 技术与现代化机械设备的快速发展,矿山岩体工程的规模与深度持续快速增长， 垂深超过400m、坡面角大于40°的大型高陡岩质边坡不断涌现，边坡安全管理 与维护的技术难度空前，复杂地质与外部扰动环境条件下高陡岩质边坡的长期 稳定性与安全问题已经成为我国大型露天矿山深凹露天与露天转地下开采面临 的重大难题。

因此，对身处露天与地下复合采动卸荷环境、同时承受强降雨入 渗作用高陡岩质边坡裂隙岩体的变形破裂演化特征、流变力学特性、 工程稳定性演化机制及多场互响应特征开展系统深入的研究,有助于 从理论上揭示复杂环境应力(地表强降雨入渗渗流场、深凹露天或露 天转地下采动卸荷应力场耦合作用)长期作用下裂隙高陡岩质边坡失 稳的渐进破坏机理。成果不仅对金属矿山边坡的安全管控与稳定性评 价具有较强的理论意义和实际应用价值，也是对岩石力学理论体系的 进一步完善与有益补充。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的复杂环境对矿山开 采影响的缺陷，提供一种岩体结构面剪切破坏表面形态演化规律系 统。所述一种岩体结构面剪切破坏表面形态演化规律系统具有便于对 矿山边坡安全管控与稳定评价等特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种岩体结构面剪切破 坏表面形态演化规律系统，包括以下步骤：

(1)：文献查阅、现场调研、数据资料整理分析及岩样采集与加工；

(2)：常规岩石力学实验；

(3)：实验测试操作、三维物理模型实验、FLAC、PFC数据模拟及 理论分析操作；

(4)：对强降雨入渗-采动卸荷岩体变形的特征进行操作分析；

(5)：裂隙岩体结构面损伤力学模型与裂隙演化机制分析；

(6)：裂隙岩体非线性流变模型建立与破裂失稳分析；

(7)：揭示降雨入渗与采动卸荷耦合下高陡岩质边坡裂隙岩体的破 坏失稳机理。

优选的，步骤(1)中操作包括矿山开采现状的了解、地质构造 特征的掌握、工程地质概况、水文地质情况、矿区历年降雨特征、矿 山开采设计及图纸资料、边坡概况。

优选的，步骤(2)中的实验包括裂隙面剪切实验、单轴压缩实 验、三轴压缩实验、巴西劈裂实验。

优选的，步骤(3)中实验测试包括岩石细观结构SEM测试、矿 物细观成分MLA分析、裂隙演化特征CT实时测试和岩体流变特诊GDS 测试。

优选的，步骤(3)中三维物理模型实验包括模型概化与相似常 数确定、材料配比与物理模型制作、模型开挖扰动过程模拟、同步降 雨入渗耦合模拟、应力、位移、采动场演化过程全程实时监测。