尾砂膠結(jié)充填體頂板裂縫探地雷達(dá)識(shí)別與頂板穩(wěn)定性研究.pdf

1、探地雷達(dá)是種有效的、非破壞性的、快速的檢測(cè)技術(shù),在工程領(lǐng)域中得到了廣泛地應(yīng)用。在下向分層充填法中,尾砂膠結(jié)充填體的穩(wěn)定性對(duì)該采礦方法至關(guān)重要。尾砂膠結(jié)充填體頂板會(huì)出現(xiàn)大小不一的裂縫,頂板的裂縫可能會(huì)引起頂板冒落片幫事故;針對(duì)現(xiàn)有頂板檢測(cè)技術(shù)的不足,本文提出將探地雷達(dá)技術(shù)引入到尾砂膠結(jié)充填體頂板裂縫探測(cè),分別從裂縫的電磁波響應(yīng)原理、正演模擬、室內(nèi)試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)多種角度對(duì)尾砂膠結(jié)充填體頂板中裂縫的探地雷達(dá)圖像響應(yīng)特征進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,本研

2、究得到了江西省研究生創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目“充填體頂板裂隙的地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)研究”的資助,論文主要內(nèi)容及其成果如下:
　　(1)測(cè)試了尾砂膠結(jié)充填體的介電性能,從理論上論證了探地雷達(dá)探測(cè)尾砂膠結(jié)充填體中裂縫的可行性;
　　(2)在原理上分析了垂直裂縫和傾斜裂縫的探地雷達(dá)雙曲線繞射波響應(yīng)特征,并推導(dǎo)了反映雙曲線繞射波規(guī)律的數(shù)學(xué)公式,揭示了在介質(zhì)因素、裂縫深度、裂縫水平位置、不同位置裂縫因素下裂縫的電磁波響應(yīng)規(guī)律;
　　(3)從

3、正演模擬角度分析和驗(yàn)證理論分析中不同因素下裂縫的電磁波響應(yīng)規(guī)律,正演結(jié)果與理論分析一致。在其他條件不變情況下,介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)越小,所產(chǎn)生的雙曲線繞射波兩翼擴(kuò)展程度越平緩;裂縫越深,產(chǎn)生的雙曲線繞射波隨著裂縫深度下移,繞射波兩翼擴(kuò)展逐漸變得平緩;裂縫水平位置的變動(dòng)只會(huì)引起雙曲線繞射波水平的移動(dòng),不影響繞射波兩翼擴(kuò)展程度。同時(shí)分析了分層均勻介質(zhì)條件下裂縫的正演特征;
　　(4)制作了尾砂膠結(jié)充填體裂縫室內(nèi)模型,模型試驗(yàn)結(jié)果表明

4、:探地雷達(dá)能夠識(shí)別尾砂膠結(jié)充填體中的裂縫,并較準(zhǔn)確地確定裂縫的狀態(tài)。在某礦山對(duì)尾砂膠結(jié)充填體頂板裂縫進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)探測(cè),現(xiàn)場(chǎng)成像特點(diǎn)與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果一致;
　　(5)基于GeoStudio2007數(shù)值模型正交試驗(yàn)結(jié)果,分析了不同寬度裂縫及不同深度裂縫對(duì)尾砂膠結(jié)充填體頂板穩(wěn)定性的影響,根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)含不同裂縫的頂板穩(wěn)定性分為3級(jí),并制定了相應(yīng)的處理措施;
　　通過本文研究表明:根據(jù)理論分析、正演模擬研究和室內(nèi)試驗(yàn)研究,系統(tǒng)地分析