基于随机无网格法的金属矿开采诱发地表渐进开裂机理研究

金属矿地下开采诱发的地表开裂问题受地下采矿与支护方法，矿体赋存和地下水等多种因素影响而非常复杂，单因素或解析方法都存在一定局限性，而有限元等方法因网格存在而难以模拟应力奇异、网格畸变、网格重构等接触面滑移与渐进开裂等问题。本项目将提出岩石裂纹研究的新方法- - 随机无网格法，旨在解决有限元等网格法模拟地层裂纹扩展的弊端。探讨采动裂隙岩体的随机损伤局部化本构模型，提出不同状态下岩石裂纹扩展的断裂概率准则，进行多因素耦合下采动诱发地层环境损伤的随机无网格法数值模拟，建立不同采矿参数与地表开裂之间的关系，揭示地采诱发岩石裂纹扩展到地表渐进开裂的机理。同时运用先进实验设备进行不同含水率和不同受力条件下，岩石起裂到破坏的从微观到宏观机理的实验验证。将研究成果应用于某金属矿山，提出预防与控制地表开裂的工程措施。对于我国采矿业诱发的地表开裂等环境地质灾害的预防与控制具有重要的理论意义和工程价值。