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石窑店煤矿水土保持及生态修复体系下植物护坡及拦渣坝稳定性研究

作　者: 时乐
导　师: 李占斌；刘奉银
学　校: 西安理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 根系土体有限元拦渣坝稳定性分析水土保持生态恢复
分类号: S157;X171.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 33次
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内容摘要

本文基于弹塑性力学、土力学、水土保持学、森林生态学、数学等原理和方法,运用有限元方法,模拟了根-土复合体的应力场、位移场,揭示了根土相互物理作用的机理,为石窑店煤矿边坡治理设计提供一定的理论依据。拦渣坝安全稳定在煤矿安全生产和环境保护中有着十分重要的作用。本文以石窑店煤矿拦渣坝为例,在理论计算的基础上,应用有限元原理,结合数值仿真分析方法,从拦渣坝力学稳定和受力破环的角度,按坝体仅受矿渣压力作用和坝体受矿渣压力与水压力共同作用两种工况,应用有限元软件对石窑店煤矿拦渣坝坝体在设计堆渣量下的应力场和位移场进行了稳定性仿真分析,指出了最大应力和位移分布区域,为拦渣坝的安全稳定设计提供了参考依据,并通过计算说明了两种方法联合应用具有互补性,同时也为拦渣坝的设计提供了有益的参考。根据石窑店煤矿在建设和生产过程中的水土流失预测结果,针对该煤矿在建设和生产过程中的水土保持和生态修复问题,在现场勘察的基础上,将该煤矿矿区水土流失防治区划分为工业场地防治区、弃渣场防治区、地面运输系统防治区、场外线性工程防治区、首采沉陷防治区等五部分,并根据各水土流失防治分区的水土流失特点和各自的植被生长立地条件的差异,提出了相应的水土保持工程措施和生态植被恢复措施。这些措施的实施对做好矿区水土保持,防止生态破坏,实现资源合理利用,促进人与自然和谐,推动煤矿生产建设的可持续发展具有重大意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 问题提出以及研究意义  8-11
    1.1.1 环境岩土工程的形成与发展  8-9
    1.1.2 环境岩土工程的定义  9-10
    1.1.3 环境岩土工程的学科意义  10-11
  1.2 环境岩土工程的研究内容、工作方法和专业特色  11-13
    1.2.1 环境岩土工程的研究内容  11-12
    1.2.2 环境岩土工程的工作方法  12-13
  1.3 环境岩土工程与可持续发展  13-15
    1.3.1 可持续发展战略的提出  13
    1.3.2 可持续发展战略的内涵  13-14
    1.3.3 环境岩土工程与可持续发展的关系  14
    1.3.4 植物在护坡和水土保持积极作用  14-15
  1.4 研究内容和技术路线  15-16
2 植物根系固土护坡的有限元数值模拟  16-30
  2.1 基本理论  16-19
  2.2 有限元基本模型  19-21
    2.2.1 根系简化模型  19
    2.2.2 计算剖面及边界约束条件  19-21
  2.3 有限元基本参数  21-22
  2.4 根系固土护坡作用分析  22-28
    2.4.1 边坡稳定性分析  22-26
    2.4.2 边坡位移  26-28
  2.5 小结  28-30
3 基于有限元的石窑店煤矿拦渣坝稳定性分析  30-38
  3.1 研究区概况  30-31
  3.2 拦渣坝稳定的理论分析计算  31-32
    3.2.1 坝坡抗滑稳定  31
    3.2.2 坝体抗滑稳定  31-32
    3.2.3 坝基承载力验算  32
  3.3 拦渣坝稳定的数值仿真计算  32-37
    3.3.1 参数选取  32-33
    3.3.2 渣体干燥状态下拦渣坝受力分析  33-35
    3.3.3 渣体饱和状态下拦渣坝受力分析  35-37
  3.4 小结  37-38
4 石窑店煤矿水土保持与生态修复措施体系研究  38-66
  4.1 项目区自然环境概况  38-40
    4.1.1 自然环境概况  38-40
  4.2 项目区水土流失及水土保持现状  40-43
    4.2.1 项目区地貌  40-41
    4.2.2 项目区土地利用现状  41
    4.2.3 项目区水土流失现状  41-42
    4.2.4 项目区水土保持现状  42-43
  4.3 水土流失预测评价  43-47
    4.3.1 煤矿建设及生产过程中的水土流失成因分析  43-44
    4.3.2 预测的内容和方法  44-46
    4.3.3 建设期水土流失预测结果  46
    4.3.4 可能造成新增水土流失面积的预测结果  46-47
  4.4 地表沉陷  47-57
    4.4.1 地表沉陷影响预测  47-50
    4.4.2 地表沉陷可能导致水土流失的相关影响分析  50-56
    4.4.3 地表沉陷可能加剧的水土流失预测结果  56-57
  4.5 石窑店煤矿水土保持与生态修复措施  57-64
    4.5.1 防治原则  57-58
    4.5.2 水土保持与生态修复的目标及范围  58
    4.5.3 水土流失防治分区的划分及水土保持措施总体布局  58-60
    4.5.4 水土保持生态修复分区防治措施体系  60-63
    4.5.5 小结  63-64
  4.6 效益分析  64-66
    4.6.1 生态效益  64-65
    4.6.2 社会效益  65
    4.6.3 经济效益  65-66
5 结论与展望  66-68
  5.1 结论  66-67
  5.2 展望  67-68
致谢  68-70
参考文献  70-73
附录  73

石窑店煤矿水土保持及生态修复体系下植物护坡及拦渣坝稳定性研究

内容摘要

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