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

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

2、究得到了江西省研究生創(chuàng)新專項資金項目“充填體頂板裂隙的地質(zhì)雷達探測技術(shù)研究”的資助,論文主要內(nèi)容及其成果如下:
　　(1)測試了尾砂膠結(jié)充填體的介電性能,從理論上論證了探地雷達探測尾砂膠結(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雙曲線繞射波響應特征,并推導了反映雙曲線繞射波規(guī)律的數(shù)學公式,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規(guī)律;
　　(3)從

3、正演模擬角度分析和驗證理論分析中不同因素下裂縫的電磁波響應規(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)材料的相對介電常數(shù)越小,所產(chǎn)生的雙曲線繞射波兩翼擴展程度越平緩;裂縫越深,產(chǎn)生的雙曲線繞射波隨著裂縫深度下移,繞射波兩翼擴展逐漸變得平緩;裂縫水平位置的變動只會引起雙曲線繞射波水平的移動,不影響繞射波兩翼擴展程度。同時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,模型試驗結(jié)果表明

4、:探地雷達能夠識別尾砂膠結(jié)充填體中的裂縫,并較準確地確定裂縫的狀態(tài)。在某礦山對尾砂膠結(jié)充填體頂板裂縫進行了現(xiàn)場探測,現(xiàn)場成像特點與室內(nèi)試驗結(jié)果一致;
　　(5)基于GeoStudio2007數(shù)值模型正交試驗結(jié)果,分析了不同寬度裂縫及不同深度裂縫對尾砂膠結(jié)充填體頂板穩(wěn)定性的影響,根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果對含不同裂縫的頂板穩(wěn)定性分為3級,并制定了相應的處理措施;
　　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)試驗研究,系統(tǒng)地分析