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大冶露天高陡边坡采动作用下的稳定性研究

作　者: 周余奎
导　师: 马建军
学　校: 武汉科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 工程高陡边坡稳定性分析与评价稳定性控制振动频率爆破震动计算机辅助分析系统
分类号: TD854.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 276次
引　用: 4次
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内容摘要

我国在水电、铁路、公路等工程建设中都会遇到很多的岩质高边坡,其稳定性问题直接关系到工程工期、安全、环境(保护)和工程运行,它涉及到岩土、地质、环境、结构等多方面知识。尤其爆破震动是影响边坡稳定性的一个重要因素,本文以大冶铁矿东露天北帮岩质高边坡上挂帮矿开采为工程依托,综合分析了爆破震动对岩质边坡稳定性的影响。论文通过对爆破震动波产生、传播的机理及其随时间衰减规律的研究,分析了爆破震动强度对边坡影响判据,并对延时间隔、爆破地震频率及震动持续时间及震动效应研究中的影响作用进行了系统阐述。除分析了边坡内部应力、速度等分布规律的基础上,指出了边坡震动放大效应的不均匀性和边坡的尺寸效应,综合探讨了爆破震动影响下边坡稳定性的各种计算方法。基于损伤断裂理论,本文从爆破作用下边坡疲劳损伤机理及随机循环应力作用下的疲劳损伤累积着手,分析了边坡稳定问题,使得对高边坡稳定性的预测和控制更趋合理。论文通过大冶铁矿东露天北帮岩质高边坡开挖工程,对爆破震动进行了为期约一年的监测分析和对此边坡的位移监测分析,验证了爆破地震波产生、传播的规律,比较了不同高度、不同药量时,爆破震动的不同效应。并根据大冶铁矿实际,开发出边坡位移监测的计算机辅助分析系统。本系统的应用,不仅大大提高了监测数据的统计及预测效率,能快速准确对边坡稳定情况作出判断,省时省力,还兼有数据库的功能。本文的理论研究及爆破和边坡位移的监测分析结果,较好地吻合了工程实践。对爆破震动对边坡稳定性影响作用机理探讨及各种爆破安全判据的分析,以及边坡维护技术在工程实践中的应用研究等,都具有一定的参考价值,其结论对岩质高边坡的爆破开挖及监测方法具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-4
主要符号说明  4-6
图表索引  6-11
1 绪论  11-23
  1．1 引言  11-12
  1．2 课题的提出及研究意义  12-13
  1．3 国内外的研究现状及发展动态  13-20
    1．3．1 爆破振动的研究现状与评述  13-16
    1．3．2 边坡稳定性监测与分析  16-17
    1．3．3 高陡边坡稳定性理论研究的方法和手段  17-20
  1．4 本论文的主要工作内容及成果  20-21
  参考文献  21-23
2 高边坡的爆破荷载与开挖卸荷的动力稳定分析  23-37
  2．1 引言  23-24
  2．2 边坡稳定破坏的力学分析  24-27
    2．2．1 边坡岩体的摩擦角φ和粘结力c的确定  24-25
    2．2．2 动力极限平衡方程模型的建立  25-27
  2．3 爆破作用对边坡岩体的惯性力分析  27-32
    2．3．1 基于惯性力的爆破地震波的衰减规律  27-29
    2．3．2 爆破荷载确定的原理及方法  29-32
      2．3．2．1 震速峰值回归公式  30
      2．3．2．2 加速度峰值与震速峰值的转换  30-31
      2．3．2．3 卓越频率统计量ω_f的确定  31
      2．3．2．4 典型加速度时程的确定  31
      2．3．2．5 爆破荷载的确定  31-32
  2．4 开挖卸荷对边坡的动力分析  32-35
    2．4．1 边坡开挖卸荷的力学模型  32-34
    2．4．2 边坡开挖卸荷的处理方式  34-35
  2．5 小结  35
  参考文献  35-37
3 高陡边坡爆破震动监测及安全判据研究  37-51
  3．1 引言  37
  3．2 爆破作用对边坡稳定性的影响  37-39
    3．2．1 爆破的动力破坏作用  37-38
    3．2．2 爆破对岩体的松动破坏作用  38
    3．2．3 爆破对岩体的疲劳破坏作用  38-39
  3．3 爆破震动测试  39-45
    3．3．1 测试原理及内容  39
      3．3．1．1 爆破震动测试的原理  39
      3．3．1．2 爆破震动测试的主要内容  39
    3．3．2 大冶露天矿高边坡爆破震动测试  39-45
      3．3．2．1 目的  39
      3．3．2．2 测试方案  39-41
      3．3．2．3 监测结果分析  41
      3．3．2．4 数据处理方法  41-44
      3．3．2．5 K、β的计算与分析  44-45
  3．4 爆破震动的安全标准确定方法讨论  45-49
    3．4．1 爆破震动评价方法  46-48
    3．4．2 边坡岩石质点临界振动速度的理论计算式  48-49
  3．5 本章小结  49
  参考文献  49-51
4 边坡稳定分析的损伤理论  51-58
  4．1 引言  51
  4．2 爆破作用下边坡疲劳损伤机理  51-54
    4．2．1 疲劳损伤的特点  51-52
    4．2．2 岩石材料的疲劳损伤机理  52-54
  4．3 随机循环应力作用下的疲劳损伤累积  54-57
  4．4 本章小结  57
  参考文献  57-58
5 高边坡的控制维护与稳定性监测  58-76
  5．1 影响边坡稳定的主要因素分析  58-60
    5．1．1 岩体结构的作用  58
    5．1．2 岩土物理力学性质  58-59
    5．1．3 地应力因索  59
    5．1．4 地表水与地下水  59
    5．1．5 爆破震动与地震  59-60
    5．1．6 其它因素  60
  5．2 边坡稳定性控制维护技术探讨  60-65
    5．2．1 锚喷支护  61-62
    5．2．2 注浆加固  62
    5．2．3 疏水  62-63
    5．2．4 预应力锚索  63-64
    5．2．5 削坡减载  64
    5．2．6 抗滑桩加固  64-65
  5．3 边坡变形监测及变形监测资料的应用  65-71
    5．3．1 变形监测原理和目的  65-66
    5．3．2 监测设备  66
    5．3．3 测点布置原则及方案  66-67
      5．3．3．1 测点布置原则  66
      5．3．3．2 测点布置方案  66-67
    5．3．4 监测数据记录  67
    5．3．5 监测数据处理方法  67-68
    5．3．6 大冶露天高边坡位移监测计算与分析结果  68-71
  5．4 变形监测资料数据的可视化处理  71-74
    5．4．1 系统的结构和功能  71-72
    5．4．2 系统信息的录入  72-73
    5．4．3 监测数据的回归处理  73
    5．4．4 预测分析  73-74
    5．4．5 测点时态曲线图  74
    5．4．6 测点的监测数据表  74
  5．5 小结  74
  参考文献  74-76
6 结论  76-78
  6．1 本文的主要研究成果  76-77
  6．2 进一步的研究工作  77-78
致谢  78-79
附表1 爆破振动观测结果  79-81
附表2 边坡平面位移监测数据分析表  81-89
附表3 边坡垂直位移监测数据分析表  89-93
附图1 爆破振动垂向典型曲线图  93-95
附图2 爆破振动水平径向典型曲线图  95-99
附图3 边坡平面位移时态曲线图  99-107
附图4 边坡垂直位移时态曲线图  107-110

大冶露天高陡边坡采动作用下的稳定性研究

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