眼前山露天矿节理岩体三维模拟与概率损伤研究

本文主要探讨了露天矿节理岩体的三维网络模拟与概率损伤分析方法，以鞍钢眼前山露天铁矿南帮边坡为例。首先，论文针对该边坡的结构特征，运用Monte-Carlo随机模拟原理，对岩体的三维节理网络进行了可视化模拟，这有助于直观展示岩体的空间分布和复杂性。节理岩体的初始损伤源于其内部大量的断续节理裂隙，这些裂隙的存在导致岩体的力学性质表现出非连续性、非均质性和各向异性。 岩体的强度、裂隙分布以及损伤特性被认为具有一定的随机性，因此，研究岩体节理网络的计算机模拟成为理解这种随机分布规律的重要工具。作者基于岩体损伤力学理论，深入探讨了节理岩体损伤张量随机矩阵的概率分布规律。研究结果显示，眼前山铁矿南帮岩体概率损伤张量矩阵的元素遵循正态分布，这为评估边坡稳定性提供了科学依据。 论文详细分析了眼前山铁矿南帮边坡的节理分布特点，将其划分为两个工程地质分区，并提供了节理倾向和倾角的统计分析。节理长度的分布被发现符合对数正态分布，这对于理解岩体的整体力学行为至关重要。 在模拟部分，作者构建了岩体三维节理网络的数学模型，通过Monte-Carlo方法生成人工随机变量，包括结构面的几何属性，如倾向、倾角、长度和中点坐标。这种方法最终生成的节理网络图像，为深入理解岩体结构及其对开采活动影响提供了细致的视角。 节理空间形态则采用了Beacher圆盘节理模型，研究表明节理圆盘中心位置在统计区域内表现为均匀分布，这反映了岩体中节理的随机性和均匀性。 本研究通过数值模拟和概率损伤分析，揭示了露天矿节理岩体的内在特性及其对边坡稳定性的潜在影响，为露天矿开采设计和安全评估提供了定量的理论支持。这项工作对于提高采矿工程的安全性和经济效益具有重要的实践意义。