[發(fā)明專利]一種基于BQ、改進Mathews穩(wěn)定圖法的空區(qū)穩(wěn)定性評價方法

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• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112200424A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡高建
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G01B11/25;G01N3/08;G06F7/58;G06F30/13;G06F30/20;G06K9/62;G06T11/20;G06T17/00;G06F119/14;G06F111/10
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1.一種基于BQ、改進Mathews穩(wěn)定圖法的空區(qū)穩(wěn)定性評價方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)基于BQ指標(biāo)的巖體質(zhì)量計算，過程如下：

1.1：根據(jù)結(jié)構(gòu)面參數(shù)計算巖體完整性系數(shù)，公式如下：

式中：Jv為巖體體積節(jié)理數(shù)，單位條/m³；

1.2：Jv計算公式如下：

式中：L1，L2，...，Ln為垂直于結(jié)構(gòu)面測線長度；N1，N2，...，Nn為同組結(jié)構(gòu)面數(shù)目；

1.3：根據(jù)巖石單軸抗壓強度值和巖體完整性系數(shù)值，計算BQ值：

BQ＝90+3R_c+250K_v

式中：Rc是巖石單軸抗壓強度；Kv為巖體完整性系數(shù)；

1.4：在應(yīng)用BQ計算公式過程中，遵循以下條件：

當(dāng)Rc＞90Kv+30時，以Rc＝90Kv+30和Kv代入計算BQ值；

當(dāng)Kv＞0.04Rc+0.4時，以Kv＝0.04Rc+0.4和Rc代入計算BQ值；

1.5：根據(jù)地下水、軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀和天然應(yīng)力影響對BQ進行修正，修正公式如下：

[BQ]＝BQ-100(K₁+K₂+K₃)

式中：K1為地下水影響修正系數(shù)；K2為軟件結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；K3為天然應(yīng)力影響修正系數(shù)；

1.6：得到修正后的BQ巖體分級結(jié)果；

(2)巖體三維裂隙網(wǎng)絡(luò)模型生成和剖切；

(3)RQD_t各向異性圖繪制；

(4)基于BQ反演的最佳閾值t求解方法；

(5)RQD_t各向異性求解方法；

(6)Mathews穩(wěn)定圖法的改進方法；

(7)改進Mathews穩(wěn)定圖評價方法；

(8)圍巖穩(wěn)定性分析方法，過程如下：

8.1：根據(jù)礦房平面圖和剖面圖，利用CAD軟件，建立礦房三維模型；

8.2：將三維模型導(dǎo)入到有限元分析軟件中，賦予三維模型材料參數(shù)，包括巖體強度、密度、彈性模量、泊松比、粘聚力、摩擦角和容重；

8.3：賦予三維模型邊界條件和初始應(yīng)力；

8.4：進行礦房回采的數(shù)值模擬，首先進行未回采狀態(tài)的數(shù)值模擬，得到初始應(yīng)力場，然后進行礦房回采的數(shù)值模擬，得到采空區(qū)的應(yīng)力場；

8.5：對礦房回采后的模擬結(jié)果進行分析，分析區(qū)域為礦房頂板、上下盤圍巖和礦柱；

8.6：巖體剪切破壞的判斷準(zhǔn)則選用以主應(yīng)力形式表示的Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則，當(dāng)f_s＞0時，巖體發(fā)生剪切破壞，公式如下：

式中：σ₁、σ₃分別為最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力；c為粘聚力；為摩擦角；

8.7：巖體張拉破壞的判斷準(zhǔn)則，根據(jù)巖體所受拉應(yīng)力σ_t與抗拉強度R_t之間的關(guān)系確定，當(dāng)σ_t≥R_t時，F(xiàn)≥0，即認(rèn)為巖體發(fā)生張拉破壞，公式如下：

F＝σ_t-R_t

式中：σ_t為巖體所受拉應(yīng)力；R_t為巖體抗拉強度；

8.8：根據(jù)分析結(jié)果，得到礦房頂板、上下盤圍巖和礦柱的破壞模式；

(9)空區(qū)穩(wěn)定性評價方法。