關于礦區巖體力學參數確定方法的討論

摘要：礦區的巖體力學參數的確定對于采礦作業十分關鍵的一環。本文討論了礦區取樣靜力學實驗，利用RMR法對數據進行修正，介紹了霍克布朗強度準則和巖體抗壓、抗拉強度計算方法。

關鍵詞：采礦;巖體;力學參數

礦區的巖體力學參數其主要目的是用于理論分析與數值分析軟件模擬，因此得首先獲得礦區巖石的力學參數，接下來由具體公式計算出巖體的力學參數，再結合礦區的工程資料綜合分析。值得我們注意的是，從礦區巖體力學參數確定的方法不僅需要工程資料提供的數據，室內實驗室提供的數據還需要強度準則換算公式，最后通過計算機數值模擬才能得出對實際工程有指導意義的參數數據[1]。

1. 礦區取樣靜力學實驗

本文主要通過礦區提供的基本資料、取樣結果，進行實驗以及根據強度準則換算公式[2]等獲得礦區邊坡巖體必要的力學參數。主要包括為：單軸抗壓強度、彈性模量、泊松比等。

本文主要是對采場西區域的巖體進行重點研究，根據地質資料介紹，區域主要巖石主要是：角礫巖、黏土層、灰巖以及斑巖。因此本次取樣的巖石主要包括：灰巖、斑巖以及角礫巖。

從礦區取回的樣品，根據巖石力學實驗基本要求，進行切割、打磨制成標準試件為50mm、100mm。實驗利用600KN 電液式壓力試驗機，通過軸向位移控制。

根據單軸抗壓強度[3]計算公式（1）：

2. RMR法數據修正

RMR法于1973年Bieniawski首次提出，是一種巖體質量評價常用的方法[4]。主要包括：單軸抗壓強度、巖石質量指標、節理間距、節理條件及地下水5種指標以及一個修正評分值。

RMR巖體質量評價修正數據方法將數據按照5種指標分別分類為R1＼R2＼R3＼R4＼R5，并根據數據和實際情況賦予評分值。最后按照節理走向或傾角分非常有利、有利、一般、不利、非常不利進行修正賦分。

最后將6個評分值相加即為相對應的RMR數值

3. 巖體力學參數轉換計算

3.1霍克布朗強度準則

巖體是一種特殊材料，巖體力學特性，特別是反應力作用狀態下的力學特性，受成巖缺陷和構造損傷所形成的軟弱結構面所制約，其強度屬損傷破裂后的殘余強度值。其工程設計所需的有關力學參數，難以由單純的室內外科學試驗的成果來確定，須采用試驗加經驗法來確定。所謂經驗法是指由比尼沃斯基1973年提出的巖體權值（RMR）系統，也稱地質力學分類，并在眾多工程應用中得到了很大改進。1980年霍克-布朗提出使用RMR分類確定巖體強度的準則。他們匯總了大量實際工程資料，通過試驗，采用理論與試驗相結合，建立了巖石破壞時，應力之間的數學表達式。

3.2 巖體抗壓、抗拉強度計算

通過RMR值可以推導出GSI值：

灰巖：GSI=RMR-5=25-5=20

斑巖：GSI=RMR-5=30-5=25

角礫巖：GSI=RMR-5=21-5=16

根據各種巖石的Mi的參數值，代入（5）式中得到三種巖石的m，s值。

再根據H-B破壞準則表達式中，令 =0 時，即得到相對應巖體的抗壓強度：

而巖體的抗拉強度采用巖體抗壓強度的 1/10，因此，三種巖體的抗壓、抗拉強度參數分別為：

4. 小結

通過對礦區進行現場調查，獲取礦區地勘部分資料，以及現場取樣進行室內試驗得到了各種巖體的抗壓強度參數;利用霍克布朗強度準則以及地質強度指標推算出mi、s的值，然后推導出各種巖體的抗壓強度、抗拉強度。

參考文獻：

[1]南英華. 安家嶺井工1礦開采沉陷數值模擬巖體力學參數確定[D].中國地質大學（北京），2012.

[2]聞磊，沈建琳，梅松華，黃英華，唐雄濤，寇子龍.凍融損傷巖體質量評價方法研究[J].礦業研究與開發，2020，40（12）：57-63.

[3]張永杰，馬文琪，羅偉庭，蔣莉斌，岳強.基于經驗強度準則的巖體力學參數敏感性分析[J].交通科學與工程，2020，36（03）：1-7.

[4]趙冬.基于Hoek-Brown準則的高陡巖質邊坡巖體力學參數估算[J].中國水運（下半月），2019，19（06）：235-236+238.

作者簡介：賈志奇（1988-）男，陜西人，助理工程師，主要研究方向：礦山工程。

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