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Ansys有限元技术在白云鄂博西矿边坡稳定分析中的应用

作　者: 温磊
导　师: 杨占峰
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 边坡稳定性 最小安全系数 强度折减法
分类号: TD854.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 55次
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内容摘要


边坡稳定性问题一直以来都是我国矿业工程中研究的热点之一，随着国家经济的高速发展，我国各地区均需要修建大量的基础设施，在这些工程项目中边坡得到了广泛的应用，这就必然涉及到边坡的稳定性问题。为了正确分析评价边坡的稳定性，而安全系数又作为衡量边坡稳定性安全度的重要指标，合理恰当的选择边坡稳定所要求的安全系数是一项十分重要且艰难的工作,也是工程中一个基本且又必须要引起足够重视的工作。长期以来，边坡的稳定性研究一直是工程界和学术界的热点和难点问题。本文以白云鄂博西矿东采场南端岩土石边坡为研究对象，并结合大型有限元分析软件ANSYS，着重研究岩体力学参数折减后边坡稳定安全系数及地震动作用下边坡的稳定性。通过现场采样、实验室力学实验得出所研究边坡处岩石的力学参数，并收集了相关的地震动和爆破震动波形波速资料以及其它地质资料作为有限元分析基础资料。文中基于ANSYS有限元技术，将有限元强度折减理论应用于白云鄂博西矿边坡稳定性的弹塑性有限元分析，通过对岩体的粘聚力、内摩擦角等参数折减求得边坡稳定时安全系数。由有限元后处理结果确定边坡在临界状态时的岩体应力、应变及位移。根据边坡岩体材料参数进行折减和判断有限元计算是否收敛，来确定边坡是否处于稳定状态。由有限元的计算结果，边坡模型塑性区塑性应变等值线分布情况来划定边坡最危险滑面位置。最后用非线性有限元分析直接获得分析边坡稳定性中所需要的重要指标：最小安全系数值。同时在此基础上进行边坡有限元动力时程响应分析，得出震动条件下边坡的上质点的位移、速度、加速度变化情况，进一步说明边坡在地震动及爆破震动作用下，边坡的响应规律，用于判别边坡整体的稳定性状态，最后给出导致边坡不稳定的主要因素，并提出合理可行的改进方法和措施。该选题为白云鄂博西矿边坡规划和日后治理提供了可靠的依据，所选区域与主、东矿边坡相比很有相似性，其研究成果有利于白云鄂博西矿矿山的日常生产与安全管理，也可供其它露天金属矿山借鉴。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 选题背景及研究意义  9-10
    1.1.1 选题背景  9
    1.1.2 研究意义  9-10
  1.2 研究现状  10-14
    1.2.1 国内外露天矿边坡稳定性应用研究现状  10-11
    1.2.2 露天矿边坡稳定性评价方法研究现状  11-14
  1.3 本文研究的内容及技术路线  14
    1.3.1 研究内容  14
    1.3.2 技术路线  14
  1.4 本章小节  14-15
2 边坡稳定影响因素及有限元分析基本理论  15-29
  2.1 影响岩石边坡稳定性的基本因素  15-23
    2.1.1 岩体结构因素的影响  15-16
    2.1.2 地应力因素的影响  16-17
    2.1.3 爆破动力因素的影响  17-18
    2.1.4 水因素的影响  18-19
    2.1.5 地震的影响  19
    2.1.6 边坡开挖工程技术和经济因素的影响  19-20
    2.1.7 连续降雨及气温因素的影响  20
    2.1.8 边坡力学参数的影响  20-23
  2.2 非线性有限元及弹塑性理论  23-28
    2.2.1 有限元基本理论  23-25
    2.2.2 弹塑性分析理论  25-26
    2.2.3 非线性分析方法  26-28
  2.3 本章小节  28-29
3 有限元强度折减法在白云鄂博西矿边坡稳定性的应用  29-45
  3.1 白云鄂博西矿地质条件  29-31
    3.1.1 矿区地质特征  29-30
    3.1.2 矿床地质特征  30
    3.1.3 矿区水文地质条件  30-31
  3.2 边坡稳定安全系数的强度折减法基本理论  31-37
    3.2.1 强度折减弹塑性有限元分析边坡稳定性的原理  31-32
    3.2.2 强度折减弹塑性有限元分析白云西矿边坡的模型  32-34
    3.2.3 边坡稳定性最小安全系数的求解  34-35
    3.2.4 非线性有限元强度折减系数法精度分析  35-36
    3.2.5 强度折减弹塑性有限元分析边坡稳定性的优点  36-37
  3.3 边坡稳定性分析计算的条件  37-38
    3.3.1 分析前的必要假定  37
    3.3.2 屈服条件的选择  37-38
    3.3.3 边界条件的设定  38
  3.4 程序设计及算例分析  38-43
  3.5 本章小结  43-45
4 地震动作用下白云鄂博西矿边坡的动力响应  45-56
  4.1 有限元边坡动力分析基本理论  45-47
    4.1.1 边界条件选取  45-46
    4.1.2 阻尼的选取  46
    4.1.3 动荷载的输入  46-47
  4.2 反应谱分析  47
  4.3 瞬态动力分析  47-54
    4.3.1 位移响应分析  48-53
    4.3.2 速度及加速度响应分析  53-54
  4.4 边坡动力稳定性分析  54-55
  4.5 本章小结  55-56
5 结论与展望  56-58
  5.1 结论  56
  5.2 今后工作展望  56-58
参考文献  58-62
在学研究成果  62-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山开采 > 金属矿开采 > 露天矿开采法 > 边坡稳定
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