某铜矿边坡稳定性分析岩石力学参数确定

黄惟盛 骆宇

(江西铜业股份有限公司武山铜矿 九江 332000）

1 岩石力学测试

对某铜矿代表矿区典型钻孔取样，室内加工成标准试件。试验仪器采用新SANS微机控制电液伺服刚性试验机和STDZ-3型数显点荷载仪。

1.1 抗压强度、弹模和泊松比试验

试验加工成直径为50mm的圆柱体，高径比2：1，在圆柱体表面粘贴两种对称的横向及纵向应变片，统一采用纵向加载方式。试验按岩性分为五组，每组不少于三块试样，计算结果根据各组内不同试块的值取平均值,抗压强度cσ计算公式如下：

式中：P—试件的破坏荷载；A—试件横截面积。

在应力-应变为S型的曲线上一般可求得三种不同的弹模，工程中取直线段的切线弹模，弹性模量E的计算公式如下：

式中：σ1、σ2—直线段上任意两点的轴向应力；ε1、ε2—对应于σ1、σ2的轴向应变。

1.2 抗拉强度试验

抗拉强度测试采用圆柱试样对径压缩方法即巴西劈裂法间接测定，试验采用刚性压力机进行，加载速度采用应力控制加载，加载速率为200N/S，直到试件破坏，求出抗拉强度。拉伸强度按下式（3）计算公式如下：

式中：P—峰值载荷；D—试件直径；L—试件高度。

1.3 抗剪强度确定

通过岩石的单轴抗拉强度σ、抗压强度σc求得粘结力和内摩擦角。由单轴抗拉及单轴抗压围成的摩尔圆的包络线，经过推导得出内摩擦角φ和粘结力c满足下列公式：

由式（5）得到：

依牛顿切线法，有：

整理抗剪强度参数计算结果见表1。

表1 抗剪强度参数计算结果

2 岩石力学参数确定

常用的方法为费费辛柯、M.Georgi法和Hoek-Brown经验强度准则。

2.1 费辛柯法

其换算公式为：

式中：a-取决于岩石强度和岩体结构面分布的特征系数，不同岩石的a值参考相关标准值；H-岩体破坏高度，取边坡高度（m）；L-破坏岩体被切割的原岩石尺寸即结构面间距（m）。

2.2 M.Georgi法

经验关系：

式中：i—节理裂隙密度指数（条/米）。

2.3 Hoek-Brown经验强度准则

Hoek-Brown经验强度主要针对在岩石节理裂隙发展的基础上得出的破坏准则：

Hoek-Brown准则的提出者通过考虑爆破及应力释放对围岩强度的影响，新的Hoek-Brown准则公式为：

当25＞GSI时；

当25＜GSI时；

3 岩石力学参数综合选取

综合考虑试验测试、工程处理结果以及各设计院研究成果，得出岩体力学参数见表2。

表2 综合选取岩体力学参数表

4 结论

（1）采用目前广泛使用的室内岩石力学参数试验，对五种岩性进行多组进行单轴抗拉及抗压，得出了可靠、准确的矿区五种主要岩性力学参数。

（2）介绍了目前国内外比较广泛使用的几种岩体力学参数工程化处理的方法，采用上述几中方法对岩体力学参数进行处理，数据结果表明，不同的处理方法，其结果也不尽相同，个别方法得出的结果相差甚大，这充分说明不同的方法存在一定的适用范围。

（3）根据矿区的地质特点及岩性特征，综合工程化处理的结果得出矿区五种主要岩体力学参数，其结果更准确。更符合现场实际，为边坡稳定性分析与计算提供可靠依据。