第2期 宋卫东等：深凹露天转地下开采高陡边坡变形与破坏规律 .147 先从点荷载抗压强度转换为饱和单轴抗压强度，见 重的1A.按照设计配比制作12个试件，进行单轴 下式 抗压实验，以检验配比是否适合，各种材料配比及 R.=22.82t5k (1) 试件误差见表3经对比可看出，试件抗压强度和弹 式中，R为饱和单轴抗压强度，【(0k为修正后的标 性模量的实验结果符合设计值要求 准试件点荷载强度， 表2模型物理参数 再从饱和单轴抗压强度通过岩体完整系数转换 Table 2 Model physical parameters 为岩体抗压强度， 容重，Y/ 弹性模量 抗压强度， 岩层 实验采用河沙、碳酸钙和石膏，模拟容重范围为 (m3) E/GPa o。MPa 名称 15.0~16.0kN·m3,选取模型的容重比C.= 原型模型 原型模型原型模型 1.7,应力比C。和弹性模量比C可计算得出 Fe 41.2 24.2 15.60 45.88 87.49257.32 Td 27.0 15.9 18.0052.9453.93158.62 C,=CE=C1C,=200×1.7=340 BD 27.0 15.9 20.00 58.82105.09 309.01 计算得到模型的物理参数如表2选取河沙、碳 F25 23.0 13.5 7.0020.5915.7046.21 酸钙和石膏的相似材料配比，使用的水量为三者总 表3材料相似配比及试件误差 Table 3 Proportion of sim ilarmaterials and eror of specinens 岩层名称 配比 容重，y(kNm-3) 模型EMPa E的相对误差% 模型o。kPa c.的相对误差% Fe 6:2:8 24.2 45.88 -2.16 257.3 十3.77 Td 7:73 15.9 52.94 -5.95 158.6 +0.79 BD 7:3:7 15.9 58.82 -1.52 309.0 -1.62 1.2实验分析 化；用高像素数码照相机进行近景摄影来监测围岩 1.2.1监测手段 位移.共使用4个百分表、14个应力盒和75个摄影 采用三种工具对模型实验进行监测：用百分表 测量点，监测点布置如图2 监测模型地表沉降；用压力传感器测量围岩应力变 1200 1200 2表1 表4 1000 表2 表3 1000 a 0 0 盒 0盒3 o盒5 500 盒图 2525 500 0盒7 125 口摄像监测点 又百分表监测点 F25 11 盒2 ■摄像监测+应力监测点 2下盘运输巷 0 500 1000 1500 2000 2500 图2相似材料模型监测点布置图（单位：mm) Fig2 Location ofmonitoring points in the si ilarmateralmodel (unit mm) 1.2.2开采方案 1.2.3数据整理及分析 根据工程实际情况以及相似时间比，模型开挖 (1)坡面沉降分析，坡面沉降值采用百分表测 设计为15步.第1步开采至士0m水平形成边坡， 得，图3为百分表数据曲线图.可以看出：①高边坡 第2步开采至-24m水平，第3步开采至一48m水 竖向位移高于低边坡一侧，北坡十24m台阶沉降最 平，以后每步开采12m,监测内容包括实时应力监 大，为28.2mm,折合实际为5.64m,南坡士0m台阶 测、开挖前后拍照和百分表读数等 沉降最小，为15.6mm,折合实际为3.12m②前5第 2期 宋卫东等： 深凹露天转地下开采高陡边坡变形与破坏规律 先从点荷载抗压强度转换为饱和单轴抗压强度‚见 下式． Ｒｃ＝22∙82Ｉ 0∙75 ｓ（50）ｋ （1） 式中‚Ｒｃ为饱和单轴抗压强度‚Ｉｓ（50）ｋ为修正后的标 准试件点荷载强度． 再从饱和单轴抗压强度通过岩体完整系数转换 为岩体抗压强度． 实验采用河沙、碳酸钙和石膏‚模拟容重范围为 15∙0～16∙0ｋＮ·ｍ —3‚选 取 模 型 的 容 重 比 Ｃｒ ＝ 1∙7 ［15］‚应力比 Ｃσ 和弹性模量比 ＣＥ 可计算得出 Ｃσ ＝ＣＥ ＝Ｃ1Ｃｒ＝200×1∙7＝340． 计算得到模型的物理参数如表2．选取河沙、碳 酸钙和石膏的相似材料配比‚使用的水量为三者总 重的 1／9．按照设计配比制作 12个试件‚进行单轴 抗压实验‚以检验配比是否适合．各种材料配比及 试件误差见表3．经对比可看出‚试件抗压强度和弹 性模量的实验结果符合设计值要求． 表 2 模型物理参数 Ｔａｂｌｅ2 Ｍｏｄｅｌｐｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 岩层 名称 容重‚γ／ （ｋＮ·ｍ—3） 弹性模量‚ Ｅ／ＧＰａ 抗压强度‚ σｃ／ＭＰａ 原型 模型 原型 模型 原型 模型 Ｆｅ 41∙2 24∙2 15∙60 45∙88 87∙49 257∙32 Ｔｄ 27∙0 15∙9 18∙00 52∙94 53∙93 158∙62 ＢＤ 27∙0 15∙9 20∙00 58∙82 105∙09 309∙01 Ｆ25 23∙0 13∙5 7∙00 20∙59 15∙70 46∙21 表 3 材料相似配比及试件误差 Ｔａｂｌｅ3 Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｅｒｒｏｒｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓ 岩层名称 配比 容重‚γ／（ｋＮ·ｍ—3） 模型 Ｅ／ＭＰａ Ｅ的相对误差／％ 模型 σｃ／ｋＰａ σｃ的相对误差／％ Ｆｅ 6∶2∶8 24∙2 45∙88 —2∙16 257∙3 ＋3∙77 Ｔｄ 7∶7∶3 15∙9 52∙94 —5∙95 158∙6 ＋0∙79 ＢＤ 7∶3∶7 15∙9 58∙82 —1∙52 309∙0 —1∙62 1∙2 实验分析 1∙2∙1 监测手段 采用三种工具对模型实验进行监测：用百分表 监测模型地表沉降；用压力传感器测量围岩应力变 化；用高像素数码照相机进行近景摄影来监测围岩 位移．共使用 4个百分表、14个应力盒和 75个摄影 测量点‚监测点布置如图 2． 图 2 相似材料模型监测点布置图 （单位：ｍｍ） Ｆｉｇ．2 Ｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓｉｎｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｍｏｄｅｌ（ｕｎｉｔ：ｍｍ） 1∙2∙2 开采方案 根据工程实际情况以及相似时间比‚模型开挖 设计为 15步．第 1步开采至 ±0ｍ水平形成边坡‚ 第 2步开采至 —24ｍ水平‚第 3步开采至 —48ｍ水 平‚以后每步开采 12ｍ．监测内容包括实时应力监 测、开挖前后拍照和百分表读数等． 1∙2∙3 数据整理及分析 （1） 坡面沉降分析．坡面沉降值采用百分表测 得‚图3为百分表数据曲线图．可以看出：① 高边坡 竖向位移高于低边坡一侧‚北坡 ＋24ｍ台阶沉降最 大‚为 28∙2ｍｍ‚折合实际为 5∙64ｍ‚南坡 ±0ｍ台阶 沉降最小‚为 15∙6ｍｍ‚折合实际为 3∙12ｍ；② 前 5 ·147·