本文通過三山島金礦海底金屬礦床開采巖石力學(xué)測(cè)試、相似模擬試驗(yàn)、巖層裂隙鉆孔攝像觀測(cè)、塑性區(qū)分布數(shù)值模擬計(jì)算和巖層變形監(jiān)測(cè),研究了金屬礦海底開采巖層裂隙的分形演化機(jī)理。海底礦床花崗巖力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著載荷的增大,巖石變形能逐漸增大,聲發(fā)射事件分形維數(shù)逐漸升高,達(dá)到峰值應(yīng)力后,巖石聲發(fā)射事件分形維數(shù)開始降低,破壞特征顯現(xiàn);巖石破壞分形維數(shù)演化分為四個(gè)階段:裂隙孕育階段、裂隙發(fā)育階段、裂隙擴(kuò)展階段和破裂失穩(wěn)階段;計(jì)算得出花崗巖破壞裂隙分形維數(shù)為1.4514,與巖石聲發(fā)射在破壞附近的平均分形維數(shù)1.4693相近。海底開采相似模擬試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著開挖的進(jìn)行,巖層聲發(fā)射分形維數(shù)逐漸增大,當(dāng)頂板巖層安全厚度小于40m后,聲發(fā)射分形維數(shù)開始降低,呈現(xiàn)突水征兆。通過三山島金礦海底開采塑性區(qū)分布數(shù)值的模擬得出,出現(xiàn)破壞特征的塑性區(qū)分布分維數(shù)為1.4598,與相似模擬試驗(yàn)呈現(xiàn)突水特征的裂隙分形維數(shù)1.4364相近,三山島金礦海底開采安全隔離層厚度需40m以上,驗(yàn)證了海底開采相似模擬試驗(yàn)結(jié)果。三山島金礦海底開采巖層裂隙鉆孔攝像和巖層變形多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,巖層鉆孔攝像裂隙分布和巖層變形能量釋放的分形...

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