非轴对称外荷载条件下深埋隧洞变形特征研究

1

作者 孟庄涵 王玉涛 +1 位作者 田延哲 赵一燕 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期421-427,共7页

为研究非轴对称外荷载条件的地下典型隧洞变形特征,基于圆形隧洞、非圆形隧洞的解析解,总结了洞壁应力、位移的影响因子;采用数值模拟,建立变侧压系数下三种非圆形隧洞离散元模型,得到隧洞岩体的应力、位移、破裂分布模式。研究结果表明... 为研究非轴对称外荷载条件的地下典型隧洞变形特征,基于圆形隧洞、非圆形隧洞的解析解,总结了洞壁应力、位移的影响因子;采用数值模拟,建立变侧压系数下三种非圆形隧洞离散元模型,得到隧洞岩体的应力、位移、破裂分布模式。研究结果表明:对于圆形隧洞,洞壁上应力差最大,最易发生破坏;总应力集中系数变化特征为变量侧压系数的单调函数;径向位移对围岩稳定性起主导作用。对于非圆形隧洞,侧压系数的增大,围岩的主导位移由垂直位移转变为水平位移;侧压系数从0.5→1.0→2.0变化时,最大主应力由边墙转移至拱顶,最小主应力始终集中在边墙洞周;同外荷载、同侧压系数时,城门洞隧洞围岩破坏形式简单,塑性区半径小,矩形隧洞围岩破坏形式复杂,塑性区半径大,椭圆形隧洞在侧压系数小于1时边墙塑性区半径最大。 展开更多

关键词 非轴对称外荷载 圆形隧洞 非圆形隧洞 侧压系数 离散元

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近直立煤层采动裂隙渗流及动态涌水量预测研究

2

作者 孟庄涵 刘小平 +2 位作者 王玉涛 田延哲 赵一燕 《煤炭工程》 北大核心 2024年第11期118-125,共8页

针对近直立煤层赋存条件,采用理论分析、数值模拟与工程验证相结合的方法,建立水文地质模型,提出一种多涌水来源下近直立煤层露天转井工开采动态涌水量计算方法。研究结果表明:近直立煤层露天转井工回采条件下,露天采坑内松散堆积体的... 针对近直立煤层赋存条件,采用理论分析、数值模拟与工程验证相结合的方法,建立水文地质模型,提出一种多涌水来源下近直立煤层露天转井工开采动态涌水量计算方法。研究结果表明:近直立煤层露天转井工回采条件下,露天采坑内松散堆积体的持续补给量不容忽视;定义了采场“采坑充水—下渗补给—再充水—再补给”的浅部开采补给特征和“基岩含水层储量释放与垂向露天采坑水补给相结合”的深部开采补给特征;以青海先锋煤矿为例,开展了矿井涌水量动态计算,并与实测结果进行对比验证,验证方法可行。 展开更多

关键词 近直立煤层 露天转井工 矿井涌水量 动态计算 数值模拟

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冻融循环条件下粗砂岩物理力学性质变化规律 被引量：7

3

作者 徐拴海 田延哲 李宁 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期102-107,共6页

岩体经受自然冻融循环过程后,其物理力学性质的劣化是引起岩石工程灾害的主要原因。借助于MTS815液伺服岩石试验系统对经历不同冻融循环次数的粗砂岩进行三轴压缩试验,研究经历不同冻融循环次数后岩石在不同围压下的强度和变形特性,分... 岩体经受自然冻融循环过程后,其物理力学性质的劣化是引起岩石工程灾害的主要原因。借助于MTS815液伺服岩石试验系统对经历不同冻融循环次数的粗砂岩进行三轴压缩试验,研究经历不同冻融循环次数后岩石在不同围压下的强度和变形特性,分析冻融循环次数和围压对岩石强度和变形的影响规律。研究结果表明,在冻融循环次数一定的条件下,随着围压的增加,岩石的三轴抗压强度、弹性模量和峰值轴向应变逐渐增加,表明粗砂岩的破坏逐渐由脆性破坏向塑形破坏变化;在围压相同的情况下,随着冻融循环次数的增加,岩石的三轴抗压强度、弹性模量逐渐减小,峰值应力对应的轴向应变逐渐增加;随着冻融循环次数的增加,粗砂岩的黏聚力均呈指数衰减形式降低,内摩擦角变化很小。 展开更多

关键词 冻融循环 物理力学性质 变化规律

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木里地区永久冻土层的形成及对天然气水合物的成藏影响 被引量：4

4

作者 王莉平 朱英豪 +4 位作者 李宁 徐拴海 田延哲 刘乃飞 王文丽 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期121-129,共9页

以青海木里天然气水合物成藏地区为研究对象,总结分析了现有木里地区永久冻土和天然气水合物的特点;基于青藏高原第四纪的气候调查相关证据和现有地质勘探资料,利用FLAC;模拟计算永久冻土的形成过程,计算结果表明,现有的永久冻土可能形... 以青海木里天然气水合物成藏地区为研究对象,总结分析了现有木里地区永久冻土和天然气水合物的特点;基于青藏高原第四纪的气候调查相关证据和现有地质勘探资料,利用FLAC;模拟计算永久冻土的形成过程,计算结果表明,现有的永久冻土可能形成于晚全新世新冰期(4000~3000至1000 a BP),约经历170 a的降温后形成稳定的永久冻土层底部边界,深度为130 m,永久冻土层中的温度梯度为1.64℃/hm,计算结果与现场勘探结果相当吻合。此外,基于永久冻土层的形成过程、天然气水合物A/B类形成时的温压曲线及天然气水合物的成藏现状,分析木里地区天然气水合物分布相对分散的原因,一是由于地质构造的原因,烃类气体仅迁移至140 m深度左右,天然水合物在原地发生相变;也可能是烃类气体迁移至更浅层的地层中,但由于多年冻土的反复演化,浅层天然气水合物动态分解后以气态形式进入大气。相关成果可为木里地区天然气水合物的勘探和开采提供思路。 展开更多

关键词 木里煤田 永久冻土 天然气水合物 成藏条件 模拟计算

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多煤层开采条件下高陡山体变形控制 被引量：7

5

作者 刘小平 田延哲 +1 位作者 曹晓毅 刘元均 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期180-190,共11页

采矿活动诱发高陡山体发生大范围高位远程滑坡,贯穿我国西南矿区规划、开发及闭矿整个阶段,前期规划时矿区采动坡体稳定性控制至关重要。为提高矿区防灾减灾水平,从西南地区地形地质及采矿条件出发,系统归纳了控制高陡山体稳定性致灾因... 采矿活动诱发高陡山体发生大范围高位远程滑坡,贯穿我国西南矿区规划、开发及闭矿整个阶段,前期规划时矿区采动坡体稳定性控制至关重要。为提高矿区防灾减灾水平,从西南地区地形地质及采矿条件出发,系统归纳了控制高陡山体稳定性致灾因素,提出了适宜于该矿区高陡山体稳定性控制的多煤层协调开采方法,采用离散单元法对山体变形特征及稳定性控制效果进行了模拟分析。研究结果表明:地下开采是坡体变形之诱因,重力场与采动应力场叠加引起应力集中,是引起岩体破裂及坡体失稳之本质。多煤层协调开采,可以将开采活动对覆岩变形及破坏速率降低,逐步释放总变形量,利用地表变形符号的变化,动态调整水平变形及倾斜等坡体稳定性敏感指标,提高采动坡体的稳定性。利用该方法,模拟计算某矿区采动高陡山体最大水平变形降低了67%~85%,最大倾斜值降低了41%~67%,梯子崖(永宁组灰岩)稳定性得到控制。多煤层协调开采技术是解决西南高陡山体下煤炭资源安全高效开采的有效途径。 展开更多

关键词 高陡山体 多煤层协调开采 坡体稳定性 变形控制

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基于Hoek-Brown准则的冻融循环条件下露天煤矿边坡岩体力学系数修正 被引量：6

6

作者 田延哲 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期150-156,共7页

在露天矿边坡稳定性计算和评价过程中,边坡稳定性评价结果与岩体力学参数的选取密切相关。而在冻融循环条件下,岩石的物理力学参数随着冻融次数的变化而变化。首先通过室内模拟的方法对粗砂岩和细砂岩进行不同次数的冻融循环试验,然后... 在露天矿边坡稳定性计算和评价过程中,边坡稳定性评价结果与岩体力学参数的选取密切相关。而在冻融循环条件下,岩石的物理力学参数随着冻融次数的变化而变化。首先通过室内模拟的方法对粗砂岩和细砂岩进行不同次数的冻融循环试验,然后进行一系列的单轴和三轴压缩试验,得到冻融循环条件下完整粗砂岩和细砂岩的物理力学参数;基于Hoek-Brown强度准则中的爆破扰动参数D,提出冻融循环劣化参数Df,利用修正的Hoek-Brown准则得到冻融循环条件下岩体力学参数,并分析了边坡岩体的破坏模式。结果表明:随着冻融循环次数的增加,粗砂岩和细砂岩的单轴抗压强度、弹性模量和黏聚力降低减小,内摩擦角变化较小;而岩体的单轴抗压强度、整体抗压强度、抗拉强度、变形模量、黏聚力和内摩擦角均减小,这说明岩体在冻融循环环境中是不断损伤的,质量逐渐变差;随着冻融循环次数不断增加,岩体的抗剪强度劣化在不断加速,边坡的破坏形式主要为剪切破坏。修正的岩体力学参数为露天矿边坡稳定性分析提供更为准确的数据。 展开更多

关键词 冻融循环条件 HOEK-BROWN准则 岩体力学参数 冻融循环劣化参数

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冻融循环条件下岩石物理力学指标相关性分析 被引量：6

7

作者 田延哲 徐拴海 《矿业安全与环保》 北大核心 2017年第4期24-27,共4页

为了得到冻融循环条件下岩石强度指标与物理指标的关系,在室内实验和理论分析的基础上,建立了冻融循环过程中岩石抗压、抗剪强度力学指标与纵波波速、孔隙率物理指标的关系。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石的孔隙率增大,纵... 为了得到冻融循环条件下岩石强度指标与物理指标的关系,在室内实验和理论分析的基础上,建立了冻融循环过程中岩石抗压、抗剪强度力学指标与纵波波速、孔隙率物理指标的关系。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石的孔隙率增大,纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力降低;冻融循环条件下粗砂岩的孔隙率、纵波波速与单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力之间具有良好的相关性。通过测量经历不同冻融次数的岩石的孔隙率和纵波波速,较好地反映出冻融循环过程中岩石强度的衰减关系。 展开更多

关键词 冻融循环 物理指标 强度指标 强度衰减 关联分析

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风化堆积体边坡稳定性分析方法探究 被引量：3

8

作者 田延哲 徐拴海 孟庄涵 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2015年第6期199-201,共3页

首先从理论上归纳总结了Fellenius条分法、Janbu条分法和传递系数法的特点和适用性。然后以黄陵二号矿高位水池边坡治理项目为计算实例,分别采用极限平衡法中的Fellenius条分法、Janbu条分法和传递系数法进行了稳定性计算,得出如下结论... 首先从理论上归纳总结了Fellenius条分法、Janbu条分法和传递系数法的特点和适用性。然后以黄陵二号矿高位水池边坡治理项目为计算实例,分别采用极限平衡法中的Fellenius条分法、Janbu条分法和传递系数法进行了稳定性计算,得出如下结论:在天然状态工况下,Janbu法和传递系数法的计算结果相对接近,Fellenius条分法计算的结果偏于安全。在风化堆积体边坡稳定性分析计算时,可以将采用传递系数法计算出的结果作为参考依据。 展开更多

关键词 风化堆积体边坡 Fellenius条分法 Janbu条分法 传递系数法

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高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程分析 被引量：3

9

作者 田延哲 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第3期222-227,共6页

为研究高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程,采用离散元数值模拟的方法,建立了高陡地形条件下煤层采动数值计算模型,从水平位移云图和纵向位移云图来分析煤层重复采动诱发岩质斜坡变形的渐进破坏过程。得出高陡山体下重复... 为研究高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程,采用离散元数值模拟的方法,建立了高陡地形条件下煤层采动数值计算模型,从水平位移云图和纵向位移云图来分析煤层重复采动诱发岩质斜坡变形的渐进破坏过程。得出高陡山体下重复采动诱发坡体崩塌经历了3个阶段,即煤层初始变形阶段、重复采动导致坡体不均匀沉陷开裂阶段,坡体整体失稳垮塌阶段;同时得出坡体的不均匀变形引起整个坡体不同位置产生不同形式的破坏,坡表的最终失稳形式有滑坡和崩塌2种,主要由坡体的原始地形坡度和地层岩性决定。 展开更多

关键词 高陡山体 重复采动 岩质边坡 变形破坏 数值模拟

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高陡山体下多煤层重复开采沉陷对矿区环境影响的累积效应分析 被引量：3

10

作者 田延哲 《中国煤炭地质》 2023年第1期57-63,共7页

为研究高陡山体下多煤层重复开采沉陷对西南矿区地质环境的影响,采用工程地质分析与udec数值模拟等方法,根据组成坡体的岩性、主控结构面、结构面形状及其充填物特征、节理裂隙特征分析了坡体的结构特征。基于离散元法得出多煤层重复开... 为研究高陡山体下多煤层重复开采沉陷对西南矿区地质环境的影响,采用工程地质分析与udec数值模拟等方法,根据组成坡体的岩性、主控结构面、结构面形状及其充填物特征、节理裂隙特征分析了坡体的结构特征。基于离散元法得出多煤层重复开采过程中塑性区分布特征、岩体裂隙扩展特征、水平位移特征和纵向位移特征的变化规律,分析了多煤层重复开采沉陷对矿区环境的累积影响。结果表明:高陡山体下多煤层重复开采诱发的岩质斜坡变形破坏经历了一个复杂的时间和空间过程,具有明显的开采累积效应,重复采动引起高陡山体的附加水平移动、水平变形会导致山体变形活动更复杂,得出重复采动坡体的变形破坏演化过程:单一煤层开采扰动—上覆岩体变形—多煤层重复采动—岩质坡体变形加剧—坡体沉陷开裂—岩质坡体局部塌陷和崩塌。 展开更多

关键词 高陡山体 重复采动 岩质边坡 变形破坏

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露天矿边坡稳定性评价岩体力学参数修正 被引量：4

11

作者 田延哲 徐拴海 《水利与建筑工程学报》 2014年第6期112-117,共6页

由于天然岩体中存在着层理、节理、弱面、断层面等,使得岩体的宏观力学参数与实验室获取的标准岩块的力学参数之间存在差异,因此需要将实验室得到岩块的宏观力学参数经过一系列修正以得到岩体的物理参数,才能将其运用到边坡稳定性评价... 由于天然岩体中存在着层理、节理、弱面、断层面等,使得岩体的宏观力学参数与实验室获取的标准岩块的力学参数之间存在差异,因此需要将实验室得到岩块的宏观力学参数经过一系列修正以得到岩体的物理参数,才能将其运用到边坡稳定性评价中。通过Hoek-Brown经验法、地质力学法及RMI法对露天矿室内力学试验进行了修正,给出了边坡岩体力学参数建议值,同时考虑到露天矿边坡在开挖过程中岩体的风化、爆破震动、施工机具扰动尤其是冻融循环等不利因素对岩体强度的影响,给出了边坡稳定性计算岩体力学参数建议值。结论为:天然状态下,粘聚力最大值为3.22 MPa,最小值为1.84MPa,内摩擦角最大值为32.44°,最小值为24.42°;饱和状态下,粘聚力最大值为2.77 MPa,最小值为1.55 MPa,内摩擦角最大值为27.49°,最小值为21.35°。 展开更多

关键词 露天矿 力学参数 Hoek-Brown经验法 地质力学法 RMI法

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基于萨尔玛法的露天矿边坡稳定性评价 被引量：3

12

作者 田延哲 徐拴海 《露天采矿技术》 CAS 2015年第5期5-7,共3页

确定合理的综合帮坡角是露天矿边坡稳定性评价的重点。以某矿区四井田露天矿为依托,选取了典型的计算剖面在不同综合帮坡角的情况下建立了东端帮的工程地质模型,分别在考虑水分影响和不考虑水分影响下运用萨尔玛法对东段帮的下1、下中、... 确定合理的综合帮坡角是露天矿边坡稳定性评价的重点。以某矿区四井田露天矿为依托,选取了典型的计算剖面在不同综合帮坡角的情况下建立了东端帮的工程地质模型,分别在考虑水分影响和不考虑水分影响下运用萨尔玛法对东段帮的下1、下中、下23个层面进行了稳定性计算,最后对东段帮进行了稳定性评价。综合计算结果以及该勘查区的工程地质、环境条件,东端帮综合帮坡角建议取39°。 展开更多

关键词 萨尔玛法 露天矿 边坡稳定性评价

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基于Usher时间函数的采空区地表动态沉陷预测模型研究 被引量：6

13

作者 王玉涛 刘小平 +2 位作者 毛旭阁 曹晓毅 田延哲 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期145-151,共7页

采空区地表动态沉降预测是当前开采沉陷领域研究重点解决的问题之一,对沉陷灾害的预防和控制具有重要的作用。针对目前采空区地表沉降预测模型存在的问题,通过对煤矿开采引起地表沉陷变形规律的系统分析,认为采空区地表沉降是一个先加... 采空区地表动态沉降预测是当前开采沉陷领域研究重点解决的问题之一,对沉陷灾害的预防和控制具有重要的作用。针对目前采空区地表沉降预测模型存在的问题,通过对煤矿开采引起地表沉陷变形规律的系统分析,认为采空区地表沉降是一个先加速后减速的S型沉降过程,大致可分为初始沉降、剧烈沉降和衰退沉降3个阶段。总结得出理想的采空区地表沉陷预测模型应具有能较好拟合地表沉降时间关系的沉降曲线,沉降速度和加速度应符合地表沉陷物理过程的基本特征。将用于描述增长信息随时间变化的Usher数学模型引入到采空区地表动态沉降预测中。通过对模型结构及其相关参数的深入分析,认为Logistic模型、Gompertz模型、Knothe模型、Mitscherlich Brody模型和Von Bertalanffy模型均是Usher模型的特例,Usher模型符合理想沉陷预测模型的基本要求,可较好地模拟采空区地表动态沉降过程,其参数可采用遗传算法进行求解。在上述研究基础上,将Usher模型与沉陷稳定后沉陷盆地走向或倾向主断面上的剖面函数相结合,构建了整个沉陷盆地内任意点、任意时刻的沉降量计算模型。研究结果证明,Usher时间函数模型比双参数Knothe模型、正态时间函数模型、Logistic和Gompertz等模型具有更强的适应性、更高的拟合精度和更好的预测效果,可为开采沉陷预测提供一定的借鉴和参考。 展开更多

关键词 沉降预测 Usher模型 采空区 动态沉陷

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基于高陡山体变形控制目标的多煤层协调开采技术 被引量：1

14

作者 田延哲 孟庄涵 +1 位作者 刘小平 王玉涛 《煤炭科技》 2023年第2期109-113,共5页

地下采掘诱发的山体崩滑地质灾害日渐增多,开展多煤层协调开采减损技术的优化研究对于西南矿区防灾减灾具有重要意义。结合贵州发耳煤矿在高陡山体下进行1、3、5-2、5-3和7号多煤层开采的工程背景,利用理论计算和数值模拟的手段,首先对... 地下采掘诱发的山体崩滑地质灾害日渐增多,开展多煤层协调开采减损技术的优化研究对于西南矿区防灾减灾具有重要意义。结合贵州发耳煤矿在高陡山体下进行1、3、5-2、5-3和7号多煤层开采的工程背景,利用理论计算和数值模拟的手段,首先对设计方案煤层重复采动引起地表移动变形规律进行了计算;再根据五采区煤层的实际赋存与地质条件,分析了开采优化方案的适用性;又根据设计方案开采引起地表移动变形的分布规律,对煤层开采布局、开采顺序,开采时间进行了优化,并计算了地表的移动变形特征。通过对优化前后煤层重复采动引起的地表变形参数进行对比分析,显示出多煤层协调优化开采的优越性,得出协调开采是我国西南矿区有效控制采煤诱发地表沉降变形,减轻对覆岩破坏的可行方法,采用多煤层协调开采减损技术可以使高陡山体垮塌的平面范围、深度、规模均变小,山体由整体垮塌—失稳转变为浅层、局部的崩滑。 展开更多

关键词 西南矿区 岩质斜坡 变形控制 协调开采

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煤层重复采动对水渠稳定性及渗漏性影响评价 被引量：10

15

作者 曹晓毅 刘小平 田延哲 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期93-98,共6页

为了科学评价煤层重复采动对拟建水渠工程安全性的影响程度,围绕"采煤安全"、"水渠安全运行"这两条主线,在现场调研的基础上,采用理论分析、数值模拟和概率积分法等手段,对重复采动影响下水渠的变形特征进行了分析... 为了科学评价煤层重复采动对拟建水渠工程安全性的影响程度,围绕"采煤安全"、"水渠安全运行"这两条主线,在现场调研的基础上,采用理论分析、数值模拟和概率积分法等手段,对重复采动影响下水渠的变形特征进行了分析评价。首先从地层的工程地质结构、水文地质结构、力学结构和开采结构4方面分析了岩土体的结构特征,利用FLAC3D对各煤层开采引发的导水裂隙带发育高度的变化规律进行了模拟分析,同时,根据地表移动和变形预计结果,分析了重复开采引发的地表下沉、倾斜变形及水平变形对水渠坝体的影响。结果表明:多煤层开采后导水裂隙带不会波及到水渠内的地表水,不会影响采煤安全;重复采动会引起水渠不同程度的沉降,堤体地面标高由69.34 m沉降至65.50 m,沉降后的堤体顶面比设计水面降低了1.94 m,过水断面由580 m2减少至196 m2,设计流量将损失66%,对水渠安全运行构成影响。 展开更多

关键词 煤层重复采动 采动损害 水渠下采煤 移动变形

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关中地区石灰岩废弃矿山地质环境恢复治理探讨 被引量：15

16

作者 曹晓毅 田延哲 《煤炭技术》 CAS 2020年第3期50-53,共4页

为了探索关中地区石灰岩废弃矿山地质环境恢复综合治理方案,详细阐述分析了石灰岩采矿后形成的矿山地质环境问题及治理技术,并以铜川市耀州区药王山景区周边废弃石灰岩矿山为例,分析了区内地质环境问题及危害,综合考虑地质灾害、生态环... 为了探索关中地区石灰岩废弃矿山地质环境恢复综合治理方案,详细阐述分析了石灰岩采矿后形成的矿山地质环境问题及治理技术,并以铜川市耀州区药王山景区周边废弃石灰岩矿山为例,分析了区内地质环境问题及危害,综合考虑地质灾害、生态环境及当地社会需求等诸多因素,通过"加筋土反包分台阶回填+草籽麻袋护坡、废弃土地整修及复垦绿化、边坡整修+坡面排水+平台与坡面绿化、修建道路+路边排水渠"等工程措施,消除了地质灾害对药王山景区游人及当地群众的生命威胁,确保了景区安全运营,极大程度地改善了景区周边面貌,优化、美化了景区生态和旅游环境,社会、环境效益显著,为关中地区石灰岩废弃矿山地质环境恢复治理留下了宝贵经验,也可为同类石灰岩矿区的恢复治理提供参考。 展开更多

关键词 石灰岩废弃矿山 地质环境 恢复治理

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冻融循环对露天矿不同类型边坡的影响研究 被引量：3

17

作者 沈浩 徐拴海 +1 位作者 张宏刚 田延哲 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2022年第5期111-114,共4页

复杂的地质构造使得露天矿往往存在多种类型边坡,为使冻融条件下露天矿边坡的治理评价更具针对性,采用MIDAS数值模拟结合室内试验的方法,研究冻融循环对青海木里某露天矿2种类型边坡稳定性的影响程度;通过室内冻融循环试验发现岩石黏聚... 复杂的地质构造使得露天矿往往存在多种类型边坡,为使冻融条件下露天矿边坡的治理评价更具针对性,采用MIDAS数值模拟结合室内试验的方法,研究冻融循环对青海木里某露天矿2种类型边坡稳定性的影响程度;通过室内冻融循环试验发现岩石黏聚力、弹性模量随冻融循环次数的增加而明显降低,而内摩擦角基本无变化;数值模拟结果表明:冻融循环使露天矿南帮顺倾边坡安全系数从1.13下降到1.01,破坏方式从坡顶剪出破坏转变为坡面顺层滑动破坏;而对北帮反倾边坡基本无影响;研究成果对该区域露天矿边坡的治理评价工程具有一定的借鉴参考意义。 展开更多

关键词 露天矿 冻融循环 室内试验 数值模拟 边坡类型

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露天煤矿冻岩边坡饱和砂岩冻融损伤试验与劣化模型研究 被引量：28

18

作者 徐拴海 李宁 +4 位作者 王晓东 许刚刚 袁克阔 田延哲 王莉平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2561-2571,共11页

高海拔多年冻土区露天煤矿岩质边坡常年处于冻融交替环境中,边坡浅部病害显著。为了分析边坡上岩石在冻融环境中的劣化规律,利用采集于木里地区露天矿边坡钻孔中的砂岩试样进行了室内饱和冻融循环试验,并建立了饱和岩石冻融劣化的理论... 高海拔多年冻土区露天煤矿岩质边坡常年处于冻融交替环境中,边坡浅部病害显著。为了分析边坡上岩石在冻融环境中的劣化规律,利用采集于木里地区露天矿边坡钻孔中的砂岩试样进行了室内饱和冻融循环试验,并建立了饱和岩石冻融劣化的理论模型。岩样冻融循环试验结果显示随着冻融循环次数的增大,饱和砂岩的微裂隙率逐渐增大,单轴和三轴抗压强度以及表示岩石质量的常见物理参数逐渐降低。基于岩石在冻融循环过程中的微裂隙变化,提出并推导了微裂隙扩展因子,理论建立了岩石强度随冻融循环变化的劣化模型和本构关系,利用劣化理论模型所计算的岩石强度与试验结果吻合较好。分析岩石微裂隙的变化规律,可以获得饱和砂岩在冻融循环环境中的劣化是由于岩石内部的微裂隙在水成冰相变过程中产生的巨大复合应力超过了岩石微裂隙开裂强度,而导致微裂隙逐渐失稳扩展,岩石整体性被削弱等结论。 展开更多

关键词 岩石力学 冻融循环 饱和岩石 微裂隙扩展因子 劣化模型

原文传递

冻融环境中饱和岩石的热量传递与温度平衡规律 被引量：5

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作者 徐拴海 李宁 +4 位作者 许刚刚 王晓东 田延哲 袁克阔 王莉平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2225-2236,共12页

冻融环境中温度是岩石性态变化的关键影响指标之一,而冻融试验中岩石的热量传递和温度变化规律国内和国际都未形成统一认识。为探究岩石在冻融环境中的热量传递和温度变化规律,利用室内试验和数值计算方法分别研究冻结和融化过程中试样... 冻融环境中温度是岩石性态变化的关键影响指标之一,而冻融试验中岩石的热量传递和温度变化规律国内和国际都未形成统一认识。为探究岩石在冻融环境中的热量传递和温度变化规律,利用室内试验和数值计算方法分别研究冻结和融化过程中试样温度平衡的过程和时程规律。利用3种岩石进行饱和态的冻融循环试验,试样中心温度监测表明,冻结和融化过程的试样温度均存在显著的3段式变化特征,其中相变过程是一个较为特殊和重要的阶段,相变温度均在0℃^-1℃范围。随着试验温度区间增大,冻结和融化各阶段时长显现出不同规律,冻结过程总时间逐渐降低,而融化过程总时间先降低后升高。基于第3类热传导边界条件,利用Comsol Multiphysics有限元数值计算平台,分析考虑相变阶段的冻结和融化过程,数值计算结果与试验结果吻合较好。数值计算结果显示,试样不同位置的冻结与融化特征主要体现在相变阶段差异,而试样孔隙率对该阶段的影响最大,剩余温度势造成对称温度区间和非对称温度区间的冻结、融化特征的显著差异。 展开更多

关键词 岩石力学 冻融循环 饱和岩石 热量传递 温度平衡

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