论文部分内容阅读
本文以国家自然基金项目(No.51764013)为依托,对某矿山岩石力学特性及围岩稳定性进行了研究。首先,利用RMT-150C试验系统和PC-II型声发射信号监测仪,对该矿山417中段的砂质板岩、变质砂岩和花岗岩展开单轴压缩和巴西劈裂破坏过程的力学及声发射特性研究,分别探讨了三类岩石在不同加载方式下的力学性质、变形破坏特征和声发射信号的演化规律。其次,采用Matlab软件和G-P算法对采集到的声发射数据进行处理,结合分形理论,分析不同岩石在压缩和劈裂过程的声发射参数关联分形维数的演化规律,并对不同加载方式下岩石损伤破坏的破裂机制进行归纳总结。最后,对影响矿山围岩稳定性的因素进行理论分析,结合现场地质调查和室内试验的结果,确定六个评价指标,利用未确知测度理论构建该矿区417中段围岩稳定性的综合评价模型并做出客观科学的评判。通过上述三个方面的研究,得出如下结论:(1)单轴压缩条件下,砂质板岩的单轴抗压强度和弹性模量最大,变质砂岩次之,花岗岩最小。失稳破坏前,三类岩石的声发射信号均出现大幅激增的突变现象并大多在破坏时达到最大,砂质板岩、变质砂岩和花岗岩试件的声发射信号突变点分别在应力峰值处的0.95、0.93和0.84附近,可以将声发射信号大幅激增的突变点作为417中段岩石压缩失稳破坏的前兆特征。(2)巴西劈裂条件下,砂质板岩、变质砂岩和花岗岩的抗拉强度同样表现为砂质板岩最大,变质砂岩次之,花岗岩最小。三类岩石劈裂过程的声发射信号有一定的相似性,整个劈裂过程中,振铃计数和能量整体都处于较低水平且随着应力的增加而增长。在塑性屈服和破坏阶段,声发射信号活跃,振铃计数和能量均在破坏阶段激增到最大值,可作为417中段岩石拉伸失稳破坏的前兆特征。(3)砂质板岩、变质砂岩和花岗岩试件在单轴压缩和巴西劈裂破坏下的声发射振铃计数和能量参数均具有显著的分形特征。虽然三类岩石试件在压缩和劈裂破坏过程的声发射分形维数的波动存在较大差异,但在破坏前大都经历分形维数值从最大→最小的持续下降过程,可将这一变化模式作为417中段岩石即将失稳破坏的信号。(4)本文结合未确知测度理论,构建417中段围岩稳定性的综合评价模型,采用差异系数法对G1法和熵值法求出的主、客观权重进行优化组合,确定评价对象的多指标综合未确知测度,最后基于最小未确知测度距离判别准则计算分析得出417中段围岩的稳定性等级为Ⅲ级(基本稳定)。