焦家金矿节理岩体力学参数智能反分析研究

摘要

岩体是在地质历史时期形成的具有一定组分和结构的地质体。由于经受过复杂的地质作用，岩体中分布着各种结构面，如:断层、节理、裂隙等。节理岩体中通常包含大量分布复杂、尺度各异的结构面，这些结构面的存在决定了岩体在力学性质上的非线性、非均匀性、非连续性、各向异性及有条件转化性。节理岩体力学参数是实际岩石工程分析、评价和设计时必须要考虑的重要因素。因此，正确认识节理岩体的力学性质，进而合理确定节理岩体的力学参数具有重要的理论及现实意义。本文的主要研究内容如下:
　　(1)焦家金矿-390m中段岩石力学试验。岩石力学试验主要包括现场点荷载试验和室内岩石力学试验，点荷载试验主要获取了焦家金矿-390m测点的岩石抗压强度，室内岩石力学试验是在东北大学完成的，包括单轴抗压试验，抗拉试验等，通过各种力学试验，获取了深部岩体的岩石物理力学性质。
　　(2)焦家金矿-390m中段岩体结构面信息调查。结构面分析研究主要通过现场3GSM测量，获取采场的结构面信息，包括产状、线密度等。
　　(3)岩体质量评价。岩体质量评价是基于前两个方面的研究结果，通过广义修正Hoek.Brown强度准则，对焦家金矿-390m岩体进行岩体强度计算和岩体质量分级，所得的岩体力学参数和分级结果可为岩体力学参数智能快速反演提供精确的参数反演区间，确保反演结果的合理性。
　　(4)开发岩体力学参数智能快速反馈优化系统软件（简称IRFO软件），实现反演的全程自动化，大大提高反演效率。
　　(5)节理岩体力学参数智能反演。通过前期所做的工作确定合理的参数反演区间，采用IRFO软件，对焦家金矿-390m进路巷道岩体力学参数进行反演，得到合理的岩体力学参数，并采用灰色系统理论的后验差法对反演结果进行检验，以确定反演结果的优劣。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题依据及意义

1．2 节理岩体力学参数国内外研究现状

1．3 研究的主要内容和思想路线

1．3．1 研究的主要内容和方法

1．3．2 技术路线

第2章 焦家金矿节理岩体力学参数反演区间的确定

2．1 焦家金矿-390m岩体点荷载试验

2．1．1 点荷载试验原理

2．1．2 现场点荷载试验

2．2 室内岩石力学试验

2．3 基于3GSM的现场结构面调查

2．3．1 ShapeMetriX 3D系统原理

2．3．2 焦家金矿-390m中段岩体结构面调查

2．3．3 结构面调查结果汇总

2．4 岩体质量评价及强度参数分析

2．4．1 Hoek．Brown强度准则

2．4．2 岩体强度与力学参数估计方法

2．4．3 广义修正Hoek．Brown强度准则

2．4．4 岩体质量分级及焦家岩体强度参数

2．5 本章小结

第3章 岩体力学参数智能快速反馈优化系统软件开发

3．1 岩体力学参数智能反演的研究现状

3．2 IRFO软件各反演平台简介

3．2．1 BP反演平台

3．2．2 GA反演平台

3．2．3 BP-GA反演平台

3．3 IRFO软件BP及GA算法的改进

3．3．1 BP算法的改进

3．3．2 GA算法的改进

3．4 本章小结

第4章 焦家金矿节理岩体力学参数精确反演

4．1 焦家金矿-390m中段现场监测概况

4．2 焦家金矿节理岩体力学参数精确反演

4．2．1 焦家金矿-390m中段IRFO软件BP反演法

4．2．2 焦家金矿-390m中段IRFO软件GA反演

4．2．3 焦家金矿-390m中段IRFO软件BP-GA反演

4．3 焦家金矿-390m中段节理岩体力学参数反演结果综合分析

4．4 本章小结

第5章 FLAC3D正计算验证反演参数

5．1 FLAC3D正计算验证

5．2 本章小结

第6章 结论及展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目及获得成果