矿山边坡裂隙岩体地下水流特点.pptVIP

矿山边坡裂隙岩体地下水流特点 矿山边坡裂隙岩体地下水运动的不利影响一般可使边坡角的计算值减小5。一7。，一个大型露天矿的总体边坡角每增加一度，可减少剥岩量几千万吨，节约剥岩费几千万元乃至上亿元，边坡角的较小提高意味着巨大的经济效益。矿山岩体边坡的特点:大多裂隙发育密集，开挖部分的矿体与不开挖部分的围岩的物理力学性质不同，受开挖应力的影响较大。 裂隙产状和裂隙宽度是矿山边坡裂隙岩体地下水分布的根本控制性因素，实际矿山边坡裂隙岩体地下水运动分析中如何正确确定是需要进一步研究的问题。 岩体是由岩块和结构面组成的，天然岩体在成岩过程中形成了岩体的物质基础和宏观结构与微观结构上的非均匀性及原生结构面，经过后期的构造、卸荷和风化作用，发育了大量的构造结构面和次生结构面。结构面也称裂隙，因此，又称岩体为裂隙岩体。 裂隙岩体的渗透特性实质上是裂隙水力学问题，裂隙控制着岩体的渗透特性。 矿山边坡岩体在成岩过程中形成了大量的原生裂隙，矿体多赋存于构造破碎带，在漫长的成矿活动过程中，边坡岩体一般都经历过多次的强烈构造变动，经过多次的构造作用及卸荷、风化作用，发育了大量的构造裂隙和次生裂隙。典型矿山边坡节理裂隙模拟网络，典型矿山边坡节理裂隙统计结果，可见岩体裂隙发育较为密集，且裂隙呈较强的规律性分布，岩体大多较破碎。就大多数矿山岩体边坡而言，由于岩体裂隙发育较为密集，最大裂隙间距或平均裂隙间距叫与边坡的尺寸(通常高数百米)相比，一般都很小，流场区域体积远大于典型表征体单元REV体积，因此采用等效连续介质模型是合理的，并且能反映裂隙各向异性渗透特征对地下水运动的控制和影响作用。 裂隙岩体地下水运动的两大特点即:裂隙岩体地下水运动具有强烈的非均质各向异性渗透特性，应力环境对裂隙岩体地下水运动有显著的影响，根本的原因在于裂隙控制着岩体的渗流和力学行为。裂隙控制着岩体的地下水运动，因此裂隙岩体的地下水运动较多孔介质的地下水运动复杂的多 裂隙的渗流和力学特征是裂隙岩体渗流和力学研究的基础，而裂隙的的几何特征影响着裂隙的渗流和力学特征。裂隙结构面的几何特征是指裂隙面的方位、形态、规模、间距、隙宽、粗糙度、连通性和充填性，这些几何特征直接影响裂隙介质渗透性的大小、方向和规律。 通常岩块的渗透性很小可忽略不计，裂隙的渗透性相对较大，裂隙控制着岩体的渗透特性，单裂隙水力特性是裂隙岩体渗流研究的基础，因此单裂隙水力特性首先成为理论和实验研究的重点。 水在裂隙内流动和水在其它边界条件下流动一样，有层流和紊流两种流态。除了岩溶管道的集中水流外，大多数裂隙流都是层流，水头损失与流速为线性关系。 裂隙产生并赋存于与一定的应力环境中，应力环境的变化必然导致裂隙几何特征的改变，人类的采矿和其它工程活动改变了工程场地岩体的应力环境，使岩体发生变形，裂隙是岩体中的相对软弱面，岩体变形主要是裂隙的变形，而渗流量与裂隙的张开度的高次方成正比，较小的裂隙变形可引起较大的渗透系数和渗流量的变化，最终引起裂隙渗透性的变化。 裂隙的力学变形性质影响着裂隙的渗透特性。 许多金属矿山中，岩体多为火成岩或致密的变质岩，岩块的透水性很差，其影响可忽略不计。这些岩体中分布有许多节理、裂隙，而且通常没充填，具有一定的导水性，因此在考虑渗流的影响时，可以只考虑裂隙的渗流作用，忽略岩块的渗流作用。通常有两种模型可供选择，离散介质模型和连续介质模型，前者实际上是裂隙网络水力学，由于裂隙网络十分复杂，裂隙开度又很难实测.尽管裂隙实测资料的统计数字由计算机生成等效网络已有可能，三维裂隙网络水力学分析仍很难进行.连续介质模型是将裂隙内的渗流平均到岩体里去。由于裂隙成因所决定，岩体渗流有明显的各向异性，它可用渗透张量来表示。能否将裂隙内的水流抽象为以渗透张量为特征的连续介质，目前仍是一个争论中的问题，但相当多的研究工作和实际应用均倾向于认为:当裂隙网络由多组裂隙构成，裂隙间距与分析尺寸相比甚小时，可用连续介质理论研究裂隙岩体渗流。 分析矿山岩体边坡的裂隙发育特征、岩体结构及其力学特征和水文地质边界条件，以及开挖卸载引牛下裂隙法向变形性质，对应力作用下的矿山边坡裂隙岩体地下水流特征进 行了分析研究。结果表明，考虑自重和开挖应力共同作用，即动态地根据边坡岩体的渗透参数的实际变化，进行矿山开采到某一开采水平或最终坑底时边坡地下水分布的预测分析，对 边坡的稳定性有利;同等条件下，应力作用对于矿山边坡裂隙岩体地下水分布的影响比一般工程岩体边坡大。 从单个裂隙的