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含硫化物矿山AMD蚀化诱发滑坡的宏观力学效应研究

作　者: 杜卫卫
导　师: 姜立春
学　校: 华南理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: AMD蚀化宏观强度分布特征本构模型数值模拟
分类号: TU452
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

AMD蚀化是国内外许多矿山,特别是以含硫化矿物为主的有色多金属矿山发生边坡滑移的主要原因之一。AMD蚀化研究目前主要集中在两个方面,即AMD蚀化引起的环境污染与AMD蚀化对岩石的化学腐蚀作用。由于边坡岩体本身组成结构的复杂性,在AMD蚀化对岩体力学参数的影响规律,蚀化岩体宏观强度的概率分布和空间分布特征以及AMD蚀化下岩石本构模型的研究和数值模拟等方面还缺少系统的研究。论文围绕AMD蚀化诱发滑坡的宏观力学效应这个主题进行了较深入的研究,所做的主要工作如下:(1)通过系统分析国内外AMD相关问题,总结了AMD的形成及作用机理,分析了AMD对岩体强度、岩体粘聚力和内摩擦角、岩体抗滑力等宏观力学参数的影响。研究表明,AMD主要是通过物理浸蚀和化学溶解使得边坡体裂缝不断扩展,导致边坡岩体宏观强度降低,岩体内摩擦角和粘聚力大幅衰减,从而严重影响边坡体的稳定。(2)采用统计与经验类比相结合的方法,以AMD蚀化边坡岩体重点区域——临空面为研究对象,研究了AMD蚀化区域岩体强度参数在空间上的概率分布特征、位置分布特征,并对蚀化岩体强度参数的非均匀性赋值进行了初步研究。研究表明,AMD蚀化岩体强度分布在宏观上符合二参数weibull概率分布规律,weibull形状参数在同等可比条件下反映区域受腐蚀岩体强度的离散程度。(3)基于岩石微元强度服从weibull概率分布的结论,以酸液浸泡后岩样的宏观力学试验为基础,确定了用岩石微元破坏概率表征的损伤变量,并借助岩石三轴压缩实验,引入应力应变全过程的特征参量,建立了受酸腐蚀岩石的本构方程,并对本构方程进行了初步验证。研究表明,建立的本构方程能比较好的反应岩石强度随应力状态变化的特征。(4)综合各软件在数值建模方面的优势,以现场节理调查为基础,建立了某硫铁矿边坡三维数值模型,根据现场实测结果确定了AMD重点蚀化区,并对岩体参数进行五次衰减以表征AMD蚀化的时效性。模拟结果表明,所建立模型能较好的反映边坡在AMD蚀化下的位移、应力变化规律。

含硫化物矿山AMD蚀化诱发滑坡的宏观力学效应研究

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