西藏邦铺矿区花岗岩剪切流变本构研究及其开挖边坡长期稳定性分析_王新刚
川藏线季节性粗颗粒冻土工程特性研究及边坡稳定性分析
川藏线季节性粗颗粒冻土工程特性研究及边坡稳定性分析由于拟建川藏铁路沿线穿越了大量的季节性粗颗粒冻土地区,目前对于这类季节性粗颗粒冻土的工程特性在冻融作用下的参数变化规律研究较少,能够借鉴的资料有限,同时对于粗颗粒冻土工程性质研究的试验仪器和方法,现有的相关规范和研究成果还没有明确的规定和统一的标准,这对粗颗粒冻土的工程特性研究带来了极大的不便。
为此本文结合季节性粗颗粒冻土的特点,研制了一套适用于粗颗粒冻土工程性质研究的试验装置,并明确了相关的试验方法。
根据现场调查发现拟建沿线的季节性粗颗粒冻土边坡存在大量的破坏现象,这种破坏现象对铁路的设计、施工及运营构成了威胁。
但目前对于川藏线季节性粗颗粒冻土边坡的破坏机理及稳定性的研究还相对较少,因此本文通过研究川藏线季节性粗颗粒冻土边坡的破坏机理、分析边坡的稳定性影响因素,最终建立了一种适用于季节性粗颗粒冻土一般和特殊边坡的稳定性计算方法,并对防治冻土边坡病害的工程措施提出建议。
本文的主要研究内容和取得的成果如下:(1)对研究区具有代表性的季节性粗颗粒冻土进行野外试验和现场取样,确定了土体的密度、含水率和颗粒组成;(2)研制了一种测试季节性粗颗粒冻土热物理参数的试验仪器,并明确了试验方法。
通过试验测得不同干密度、不同温度和不同含水率条件下季节性粗颗粒冻土的导热系数和比热容,分析了其变化规律,为季节性粗颗粒冻土边坡温度场计算参数的选取提供了依据;(3)研制了一套测试季节性粗颗粒冻土水理性质的试验仪器,并明确了试验方法。
通过室内试验研究了土体容水性、持水性和渗透性在冻融作用下的变化规律,重点研究了不同级配土体在负温条件下渗透系数的变化,同时通过野外试验测得了现场土体的渗透系数,这些研究成果为季节性粗颗粒冻土水理参数的选取提供了依据。
(4)研制了一套测试季节性粗颗粒冻土力学性质的试验仪器,并确定了试验方法。
通过室内试验测得了不同级配和不同含水状态的季节性粗颗粒冻土在冻融作用下的抗剪强度、压缩特性和冻胀力,并研究了其变化规律,为季节性粗颗粒冻土工程力学参数的选取提供了依据。
矿山开采边坡稳定性评价与控制
结合多种评价方法，综合考虑 地质、环境、工程等因素，对
边坡稳定性进行全面评估。
评价流程与步骤
资料整理与分析
对收集的资料进行整理、分类 、分析，为后续评价提供基础 数据。
实施评价
按照所选评价方法进行边坡稳 定性评价，得出评价结果。
现场调查
收集边坡的地质资料、气象资 料、工程资料等，进行现场踏 勘。
结论
提出了针对性的控制措施，包括加强 地质勘察、优化开采方案、完善排水 系统等，以保障矿山开采过程中的边 坡稳定性。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
矿山开采边坡稳定性发 展趋势与展望
技术发展趋势
智能化监测技术
利用物联网、大数据和人工智能等技术手段，实现边 坡稳定性的实时监测和预警。
数值模拟与仿真技术
通过建立复杂的数值模型，模拟边坡在不同工况下的 变形和失稳过程，为工程设计和优化提供依据。
新型加固技术
研发和应用新型的加固材料和工艺，提高边坡的抗滑 能力和稳定性。
管理政策展望
强化安全生产监管
制定更加严格的安全生产标准和监管措施，确 保矿山开采过程中的安全。
推动绿色矿山建设
加强环境保护和资源循环利用，降低矿山开采 对生态环境的破坏。
3
智能化监测与预警系统的研发
结合先进的技术手段，开发高效、准确的边坡稳 定性监测和预警系统。
REPORT
THANKS
感谢观看
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
爆破振动
爆破振动对边坡岩体的稳定性产生 不利影响。
植被破坏
开采过程中对边坡植被的破坏加剧 了水土流失和边坡失稳的风险。
改进的边坡楔形体破坏定性分析方法
改进的边坡楔形体破坏定性分析方法刘强;胡斌;蒋海飞;王新刚【摘要】楔形体破坏是岩质边坡破坏的一种常见形式,对边坡的稳定性有重要的影响.对常用的楔形体分析方法进行了改进,即先求解楔形体交线产状,再进行产状分组,最终评价楔形体对边坡稳定的影响.以青海松树南沟矿区为例对比分析可知,改进的方法能够根据实际情况调整分析范围,更加灵活实用,更能代表现场的实际情况,便于岩质边坡的定性分析,为岩质边坡工程的安全施工提供依据.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2013(044)022【总页数】4页(P69-71,78)【关键词】楔形体;交线优势产状;Dips软件;岩质边坡【作者】刘强;胡斌;蒋海飞;王新刚【作者单位】中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】P642随着我国交通、水利水电、矿山等行业的发展，人工岩质高陡边坡越来越多，这类边坡往往会发生规模较小但频率高的破坏[1-2]。
破坏类型主要有平面滑移破坏、倾倒破坏和楔形体破坏3种[3]，其破坏面主要受控于边坡内的结构面分布。
因此，必须通过结构面的分布情况来分析边坡的稳定性，确定潜在破坏形式和滑动面[4-5]。
目前针对岩质边坡的楔形体破坏分析主要是通过现场的结构面测量，分组得到结构面的优势产状，利用赤平投影法分析楔形体是否满足破坏的边界条件[6]，或利用商用软件Swedge来计算楔形体的稳定系数，进而分析其稳定性[7]。
但是目前的结构面统计分析并没有针对楔形体的特点进行，相同产状的楔形体可能由不同的结构面产生，先进行结构面分组，再分析楔形体破坏情况[8]，并不能完全反映岩质边坡中楔形体的实际分布。
本文通过分析楔形体特性及目前常用方法的不足之处，并针对这些不足提出一种改进的楔形体定性分析方法，调整楔形体破坏分析步骤，即先计算楔形体交线产状再分组分析其对边坡稳定性的影响。
强度变化对崩坡积体堆积机制及稳定性影响研究
强度变化对崩坡积体堆积机制及稳定性影响研究
尹小涛;王水林;马双科;刘志文
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2010(0)2
【摘要】利用颗粒流PFC2D建立了岩土体物理模型,在此基础上设计了均以物理模型折减计算初始模型和以前一折减计算结果为下次折减计算初始模型两类计算条件,每一类又设计了只对凝聚力折减、仅对内摩擦角折减、强度参数同时折减3种计算方案,每种计算方案又包含折减1.0、0.50、0.10、0.01、0.0倍等5个计算工况。
经对坡面演替、监测点x方向速度变化曲线等计算结果的对比分析发现:凝聚力对于岩土体的直立特性起控制作用,破坏模式多为崩塌倾倒模式;内摩擦角对于稳定坡角具有重要影响;强度参数同时衰减时,强度参数弱化幅度较大情况下岩土体呈散体物质破坏模式,为滑移渐进破坏模式,其中凝聚力弱化0.1倍前后(约10kPa)后,破坏模式由崩塌破坏转变为滑移破坏。
【总页数】7页(P620-626)
【关键词】松散堆积体;颗粒流;抗剪强度;稳定坡角
【作者】尹小涛;王水林;马双科;刘志文
【作者单位】中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室;西安公路研究所;山东省鲁南地质工程勘察院
【正文语种】中文
【中图分类】TU457
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边坡抗剪性能强化的开挖力学效应分析
边坡抗剪性能强化的开挖力学效应分析
胡国安;艾国栋
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】2007(035)007
【摘要】试验研究抗剪性能强化前后岩质边坡的力学效应,岩块抗剪性能强化后力学参数的变化表明:岩块峰值前平均剪切刚度和黏聚力有较大的提高,内摩擦角的提
高幅度较小.基于理想弹塑性本构模型的Mohr-Coulomb准则,运用岩体力学理论、拉格朗日元数值方法,对节理岩质边坡抗剪性能强化前后应力场(最大主应力场、水平应力场、垂直应力场)的分布特征进行了模拟.模拟结果表明:提高岩体的抗剪性能能够提高节理边坡的稳定性,使岩体的应力场变得均匀和连续,节理面的拉应力区减小,计算结果可为工程应用提供指导.
【总页数】5页(P108-112)
【作者】胡国安;艾国栋
【作者单位】衡阳市湘江外滩管理中心,湖南,衡阳,421200;中南大学,地学与环境工程学院,湖南,长沙,410083
【正文语种】中文
【中图分类】TU457
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开挖对露天矿山软弱夹层边坡稳定性的影响分析——以南芬铁矿为例
开挖对露天矿山软弱夹层边坡稳定性的影响分析——以南芬铁矿为例孙光林; 蒲娟; 胡江春; 边亚东; 陶志刚【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)033【总页数】6页(P126-131)【关键词】露天矿山; 软弱夹层; 边坡稳定性; 开挖; 三维有限差分计算【作者】孙光林; 蒲娟; 胡江春; 边亚东; 陶志刚【作者单位】中原工学院建筑工程学院郑州450007; 中原工学院信息商务学院郑州450007; 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD824.7中国拥有大面积的山区不利地形，加之雨季等恶劣气象的影响，使得滑坡地质灾害具有发生频度高、危害范围广、灾害损失严重的特点[1]。
通过对国土资源部对中国地质灾害通报的滑坡、崩塌、泥石流、地质塌陷等地质灾害的统计(图1)，结果表明，自2009年以来，滑坡占中国地质灾害的60%以上。
同时，滑坡灾害长期困扰着国内外露天矿山开采、山区铁路和公路、水利水电建设等领域的安全发展，给人类生存和生产活动带来严重威胁[2]。
图1 中国地质灾害构成(2007～2017年)Fig.1 Composition of geological disasters in China (2007～2017)研究成果表明，软弱夹层对岩体稳定性及边坡破坏模式具有关键作用[3]，刘汉香等[4]采用振动台试验，将含软弱夹层斜坡模型与不含软弱夹层的匀质斜坡模型进行了对比研究，结果表明软弱夹层对斜坡具有不利影响。
张社荣等[5]以含多层软弱夹层边坡为研究对象，基于Sarma和强度这减法分析了岩层倾角、边坡坡角和软弱结构面间距几方面对该类边坡稳定性的影响机理。
开挖对边坡稳定系数大小的影响情况与开挖部位有关。
抗滑力[6]、倾层产状[7]也会对边坡变形破坏产生重要影响。
也有研究者采用FLAC3D计算软件对一些边坡开挖工程进行了分析，如汤屯高速公路边坡的变形破坏机制[8]、岩质边坡分步开挖问题[9]、多台阶岩质边坡开挖工况变形特征[10]、软岩边坡开挖过程模拟[11]、腊寨水电站坝址右岸边坡开挖三维数值模拟[12]等。
西藏邦铺矿区花岗岩剪切流变本构研究及其开挖边坡长期稳定性分析_王新刚
以正应力为 5.229 MPa 时干燥岩样剪切流变曲 线为例 （见图 2(b)） 。 当剪切应力增加至 26.420 MPa 时，岩样发生了较大的剪切应变，此时岩样剪切流 变曲线随时间的增加经历了 3 个阶段[11]：第 1 阶段 为初始流变阶段，岩样剪切位移随时间的增长而增 加，但其增加的速率逐渐变慢；第 2 阶段为稳定流 变阶段， 岩样剪切位移随时间的增长而匀速的增加； 第 3 阶段为加速流变阶段，岩样剪切应变随时间的 增长而加速增加，直至岩样发生破裂。 图 3 为正应力为 5.229 MPa 时，剪切应力为 26.420 MPa 加载后干燥岩样应变速率-时间曲线， 图 2 中 AB 段岩样应变速率随着时间的增加而减小， 应变速率很快地降至为恒定值，该阶段为初期流变 阶段；BC 段曲线岩样应变速率为恒定值，该阶段 为稳定流变阶段；CD 段曲线岩样应变速率迅速增 加，直至岩样发生破坏，该阶段为加速流变阶段， C 点对应的时间 t3 为岩样进入加速流变阶段的时 间。
2.2
试验结果与分析 本次室内试验完成 4 块花岗岩的剪切流变试
验。分别为正应力 2.216、5.229 MPa 的干燥与饱水 状态花岗岩剪切流变试验， 试验结果如图 1、 2 所示。 由图 1、 2 可知， 花岗岩岩样发生加速蠕变之前 的每一级应力水平下，其剪切流变变形都很小。以 第 1 级应力水平 5.084 MPa 为例， 法向应力为 2.216 MPa 时，干燥花岗岩岩样达到稳定流变阶段时发生 的剪切位移为 0.108 mm， 饱水花岗岩岩样达到稳定 流变阶段时发生的剪切位移为 0.164 mm； 正应力为 5.229 MPa 时，干燥花岗岩岩样达到稳定流变阶段 时发生的剪切位移为 0.371 mm， 饱水花岗岩岩样达 到稳定流变阶段时发生的剪切位移为 0.382 mm。 随 着剪切荷载水平的增加，岩样在不同剪切应力水平 相同延续时间的情况下，其剪切位移无明显的变化
高寒条件下的矿山排土场边坡表面变形规律研究
223高寒条件下的矿山排土场边坡表面变形规律研究赖渊平（紫金矿业集团股份有限公司，西藏 拉萨 ８５０２００）摘 要：通过分析驱龙３－１＃排土场边坡监测数据，研究发现影响排土场表面变形的主要因素为时间与降雨量因子，且排土场变形与时间及降雨量因子之间存在显著的线性相关特性，还得到了排土场表面变形与时间及降雨量因子之间的回归统计模型；此外，研究还发现排土场变形最大区域在坡底与排土场入口位置，且变形在空间上表现出了由坡底逐渐向坡顶发展并持续保持的变化规律，因此，在日常排土场安全管理中，应当加强早期坡脚变形与后期坡顶变形监测，并提出了防控建议措施，这可为评估和预测排土场表面变形发展趋势提供参考。
关键词：高寒条件；排土场边坡；在线监测；表面变形规律；统计分析中图分类号：Ｘ９３６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２０－０２２３－３Researching of surface deformation law for a dump slope under high cold conditionsLAI Yuan-ping（Ｚｉｊｉｎ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｌｈａｓａ ８５０２００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ Ｑｕｌｏｎｇ Ｎｏ ３－１＃ ｄｕｍｐ ｓｌｏｐｅ， ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｆｉｎｄｓ ｔｈａｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｅｅｐｌｙ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｒａｉｎｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ， ａｎｄ ｉｔ’ｓ ａ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｉｍｅ ＆ ｒａｉｎｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ， ａｌｓｏ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｇａｉｎｓ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｉｍｅ ＆ ｒａｉｎｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｍａｘ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｈａｐｐｅｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｂｏｔｔｏｍ ａｎｄ ｃｒｅｓｔ， ａｎｄ ｉｔ ｓｈｏｗｓ ａ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｒｕｌｅ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｆｒｏｍ ｓｌｏｐｅ ｂｏｔｔｏｍ ｔｏ ｃｒｅｓｔ． Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ｓｌｏｐｅ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｗｅ ｍｕｓｔ ｐａｙ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｂｏｔｔｏｍ ｉｎ ｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｓｌｏｐｅ ｃｒｅｓｔ ｉｎ ｌａｔｅｒ ｓｔａｇｅ， ａｎｄ ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ．Keywords: ｈｉｇｈ ｃｏｌｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ； ｄｕｍｐ ｓｌｏｐｅ； ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ； ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｌａｗ； ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ收稿日期：２０２３－０８基金项目：国家重点研发计划资助（２０２２ＹＦＣ２９０３９０３）。
西藏邦铺斑岩型钼铜矿区地质及地球物理特征与扩大找矿前景分析
西藏邦铺斑岩型钼铜矿区地质及地球物理特征与扩大找矿前景分析西藏邦铺斑岩型钼铜矿位于西藏昌都市芒康县邦铺境内，是目前我国大陆发现的斑岩型钼铜矿床中最重要、最具发展潜力的一个。
本文将对该矿区的地质及地球物理特征进行分析，同时探讨其扩大找矿前景。
一、地质特征：邦铺斑岩型钼铜矿床出露于邦铺岩英山群中，主要岩石类型为花岗斑岩和闪长斑岩，成因类型为伟晶岩型矿床。
邦铺矿体展现出明显的形成交代作用特征，其中伟晶岩背景上发育多期岩浆热液蚀变、接触变质和脉状岩体混注作用，形成矿化蚀变围岩中沉淀的含钼铜矿石。
矿化主要分布在辉石闪长斑岩和花岗斑岩中，发育两个主要的矿化带：一是东矿带，二是西矿带，且矿床规模较大、矿石品位较高。
二、地球物理特征：邦铺斑岩型钼铜矿床具有较明显的物质-能量耦合效应，主要体现在矿区地球物理场的磁、电、重力特征上。
磁性异常主要以正异常为主，显示出矿床的磁性强度较高。
电性响应主要为负异常，表明矿化体含有高电导物质，同时也证实了矿床深部仍有大量未开发的矿化体。
重力异常主要表现为负异常，主要与地面下的不同密度物质所造成的重力场分布不均匀有关。
三、扩大找矿前景：邦铺斑岩型钼铜矿床分布较广，矿化体规模大品位高，具有较好的发展前景。
当前，我国的钼铜矿资源呈紧缺态势，而邦铺矿区的大规模发现，必然会对我国矿产资源情况起到积极的推动作用。
据预测，邦铺斑岩型钼铜矿床还有更大的找矿潜力，未来的找矿方向主要有以下几个方面：（1）根据地面石英脉走向，结合矿床成矿规律，向矿床延伸方向进行勘探。
（2）加强矿床地质、地球物理调查，重点关注与邦铺矿床相邻或异岩性矿体中矿化体的发现。
（3）深部找矿，加大技术投入，开发深部资源，充分发挥邦铺斑岩型钼铜矿床的资源潜力。
总之，邦铺斑岩型钼铜矿床作为我国重要的矿产资源之一，有着广阔的发展前景。
在未来的开发过程中，需要加强研究，把握矿床的成矿规律，不断打破技术难题，实现从勘探到开发全过程的创新，为我国的资源保障提供可靠的支撑。
强风化千枚岩高边坡稳定性分析与治理研究
强风化千枚岩高边坡稳定性分析与治理研究任奋华;刘兵;杨志军【摘要】以206国道寻乌段强风化千枚岩高陡边坡滑坡稳定性研究为基础,通过对滑坡坡体结构及变形破裂特征进行分析,并对该滑坡稳定性作出正确评价.重点研究了该滑坡的滑带土的力学性质特征,利用参数分析结果对滑坡稳定性进行定量分析验算,计算出该滑坡安全系数取1.3的情况下的剩余下滑力,提出滑坡治理对策.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2010(019)005【总页数】3页(P97-99)【关键词】强风化千枚岩;变形特征;参数分析;稳定性分析【作者】任奋华;刘兵;杨志军【作者单位】北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083;江西省煤田地质局江西华昌工勘院,江西,南昌,330001;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】P618.451 工程地质概况滑坡体区域上属留车-周田凹陷带的次级构造，即鹅湖-菖蒲断裂。
该断裂属全新世以来活动性断裂，产状31°∠37～45°，性质为压性。
滑坡体位于鹅湖-菖蒲活动性断裂的下盘，相距大约1km。
为研究滑坡岩体结构面的发育状况，测量和统计了出露于滑坡前缘露头及坡面的结构面，得出裂隙解理面产状范围，如表1所示。
统计结果表明，该滑坡岩体发育4组节理裂隙结构面。
表1 结构面产状及范围表结构面分组倾向范围倾角范围J1：次密290°～320°35°～45°J2：次密36°～40°78°～80°J3：次密19°～25°73°～76°J4：极密32°～42°42°～65°2 高边坡破坏机理及地质结构特征滑坡前缘宽度约112m，后缘宽度107m，斜坡长55～80m，坡度20～45°，前后缘地形高差30～35m，滑动方向273～319°。
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(1. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 2. Department of Building Engineering, Guangzhou City Construction College, Guangzhou 510925, China)
Granite shear rheological constitutive research of Bangpu mining area in Tibet and its excavation slope stability analysis for a long time
WANG Xin-gang1，HU Bin1，LIAN Bao-qin2，ZHU Kai1，YU Hong-ming1
G2 G1
2 1
2.3
剪切流变的长期强度 岩体的长期强度是评价工程长期稳定性的重要
1
2
3
参量， 目前应用最广泛的是等时应力-应变曲线簇法
[12]
图 4 Burgers 模型 Fig.4 Burgers model
，根据该法确定了花岗岩剪切流变的长期强度，
并对花岗岩岩样进行室内快剪试验，得出其在不同 正应力下的瞬时强度，结果如表 1 所示。
收稿日期：2013-09-11 基金项目：国家自然科学基金面上项目（No. 41172281） ；中央高校基本科研业务费专项资金项目（摇篮人才计划 No. CUGL100413，特色学科团队 No. CUG090104） ；国家科技部 973 项目（No. 2011CB710604） 。 第一作者简介：王新刚，男，1985 年生，博士研究生，主要从事岩土体流变机制、长期稳定性分析等方面的研究工作。E-mail: 328062223@ 通讯作者： 胡斌， 男， 1974 年生， 博士， 教授， 主要从事工程岩体流变机理和长期稳定性分析、 优化与防控方面的研究工作。 E-mail: 40275083@
（1. 中国地质大学 工程学院，武汉 430074；2. 广州城建职业学院 建筑工程系，广州 510925）
摘
要：岩体的破坏主要是沿着破坏面滑移的压剪破坏，对西藏邦铺矿区花岗岩岩样进行不同法向应力下的剪切流变试验。
通过分析其剪切流变试验曲线，并基于 Burgers 模型，引入了一种改进非线性牛顿体黏壶，进而提出了一种改进的 Burgers 剪切流变模型， 并利用该流变模型辨识的参数， 应用于西藏邦铺矿区开挖边坡长期稳定性分析。 结果表明： （1） 改进的 Burgers 剪切流变模型，能够很好地拟合岩石流变的 3 阶段，对加速流变阶段的拟合结果很理想，具有较好的实用性； （2）开挖边坡 稳定性分析时， 考虑流变长期作用后， 开挖边坡中部台阶区域位移变大， 应力也发生变化， 应加强该区域的支护和预警措施。 关 键 词：剪切流变试验；Burgers 本构模型；非线性牛顿体；边坡长期稳定性分析 文献标识码：A 中图分类号：TU 45
表 1 花岗岩长期、瞬时抗剪强度参数 Table 1 Long-term and instant shear strength parameters of granite
第 12 期
王新刚等: 西藏邦铺矿区花岗岩剪切流变本构研究及其开挖边坡长期稳定性分析
3497
Burgers 模型是用来描述第 3 段以前流变曲线的较 好且简单的模型，但并不能很好地描述岩石流变全 过程曲线，尤其是对于加速蠕变阶段的描述[10]。 本文以西藏矿区花岗岩为研究对象，开展室内
规律， 这主要是花岗岩内部矿物含量不均匀所导致。
3498
岩
土
力
学
2014 年
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
A
断条件 a 的改进非线性牛顿体黏壶和串联的村山 体组成（见图 5） 。图中： s 为岩石长期抗剪强度， 当岩石总剪切应力 ≥ s 时，村山体触发； a 为岩 石进入加速流变时（图 3 所示的 t3 时刻）所对应的 应变值时，当岩石总应变 a 时，串联的牛顿体
2.2
试验结果与分析 本次室内试验完成 4 块花岗岩的剪切流变试
验。分别为正应力 2.216、5.229 MPa 的干燥与饱水 状态花岗岩剪切流变试验， 试验结果如图 1、 2 所示。 由图 1、 2 可知， 花岗岩岩样发生加速蠕变之前 的每一级应力水平下，其剪切流变变形都很小。以 第 1 级应力水平 5.084 MPa 为例， 法向应力为 2.216 MPa 时，干燥花岗岩岩样达到稳定流变阶段时发生 的剪切位移为 0.108 mm， 饱水花岗岩岩样达到稳定 流变阶段时发生的剪切位移为 0.164 mm； 正应力为 5.229 MPa 时，干燥花岗岩岩样达到稳定流变阶段 时发生的剪切位移为 0.371 mm， 饱水花岗岩岩样达 到稳定流变阶段时发生的剪切位移为 0.382 mm。 随 着剪切荷载水平的增加，岩样在不同剪切应力水平 相同延续时间的情况下，其剪切位移无明显的变化
17.276 MPa 14.228 MPa
0.2 5.084 MPa 0.1 0.0
2 室内剪切流变试验
2.1 试验概况 本次试验的花岗岩试样采自西藏邦铺矿区，为 灰白色花岗岩，似斑状结构，块状构造，矿物成分 主要有长石、石英、黑云母。剪切流变试验使用的 仪器为中国科学院武汉岩土力学研究所研制的 JQ200 岩石剪切流变仪，岩样经高精度切割、磨平 后加工成 50 mm×100 mm 的标准试件（如图 1 所 示） 。
第 35 卷第 12 期 2014 年 12 月
文章编号：1000－7598(2014) 12－3496－07
岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics
Vol.35 No.12 Dec. 2014
西藏邦铺矿区花岗岩剪切流变本构研究及其 开挖边坡长期稳定性分析
王新刚 1，胡 斌 1，连宝琴 2，祝 凯 1，余宏明 1
0.3 5.084 MPa 0.2 0.1 0
5.084 MPa11.180 MPa 100 200 300 400 500
时间/h (b) 正应力 5.229 MPa
Fig.2
图logy
图 1 花岗岩岩样（剪切流变破坏后） Fig.1 Granite sample (after the destruction)
干燥、饱水两种状态的剪切流变试验，研究其流变 特性，引入了一种改进非线性牛顿体黏壶，进而提 出一种可充分反映岩石的加速流变阶段特性的改进 的 Burgers 模型，并进行剪切流变参数辨识。以此 为基础，运用有限差分软件对西藏邦铺矿区某代表 性剖面进行开挖边坡长期稳定性分析，为矿山安全 生产提供重要的参考依据。
1 引 言
岩体的流变特征与岩土工程的长期稳定性和安 全性密切相关 。大量的工程实践和研究都表明了 岩体失稳破坏与时间有着密切的关系[2–5]， 流变常常 会引起如岩体滑坡、地基失稳等自然灾害 。 岩体主要处于压缩状态，岩体的破坏主要是沿
[6] [1]
着破坏面滑移的压剪破坏[7]，因此，主要考虑的影 响是剪切应力，国内外学者对岩体流变模型的研究 更多的是集中于压应力作用下，而在剪应力作用下 岩体流变模型的研究相对较少[8]。 岩石流变力学模型及其参数的确定一直是岩石 力学主要的研究内容之一[9]，目前众多学者的研究 多倾向于用模型来模拟岩石的力学本构关系，
Abstract: The destruction of the rock mass is the compression-shear damage that mainly along the shear failure surface. Granite shear rheological experiment in Bangpu mining area in Tibet was carried out. The shear test curve is analyzed and an improved nonlinear Newton components is introducted based on the Burgers model; and then a modified Burgers shear rheological model has been put forward. The stability of the excavation slope at Bangpu mining area is analyzed for a long time by using the new model's parameters. The results show that, (1) The modified Burgers shear rheological model can fit well the three stages of the rock rheology, especially for the accelerating rheological stage, has a well practicability. (2) The excavation slope's displacement is heightened and the stress is also changed in central steps area when considering the rheological long time effect; support and early warning measures should be strengthened in the area. Key words: shear rheological test; Burgers constitutive model; nonlinearity Newton components; slope stability analysis for a long time