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堆浸过程中堆场稳定性分析与灾害防治研究

作　者: 李建锋
导　师: 吴爱祥
学　校: 中南大学
专　业: 岩土工程
关键词: 堆浸场滑坡化学损伤数值模拟灰色预测
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 2次
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内容摘要

本文研究工作结合国家创新研究群体科学基金项目“硫化矿生物提取的基础研究”(50321402)、国家杰出青年科学基金项目“金属矿开采”(50325415)和国家重点基础研究发展规划项目“微生物冶金的基础研究”(2004CB619200),从保障堆浸场安全生产、防止滑坡灾害发生的角度出发,以堆浸场中滑坡灾害为研究对象,通过理论分析、室内试验、数值模拟的研究方法,系统研究了堆浸场中滑坡灾害发生机制及其控制措施,主要研究内容如下: 1)探讨了堆浸场中滑坡灾害发生的可能性,并对滑坡灾害可能造成的危害进行了分析; 2)研究了堆浸场中滑坡灾害灾变机制及其影响因子,认为堆浸场滑坡与传统滑坡最根本的区别在于影响其机制的四点特征因素,运用模糊集合理论定量评价了特征因素对于滑坡灾害的影响程度,表明特征影响因素对于滑坡灾变有着较大的影响,应在研究中给予足够的重视; 3)通过室内劈裂和压剪试验,测定了在不同浸泡时间后花岗岩和砂岩的各项力学性能指标,试验结果表明,溶浸液对矿岩的宏观力学性能及表面形貌存在化学损伤作用,对矿岩裂纹的破裂形态也有一定的影响; 4)基于有限元大型计算软件ANSYS,结合具体工程实例,对堆浸场中滑坡进行了稳定性数值模拟,将工程实际问题概化为四种不同的力学模型,分别对其进行了数值计算,得出了各自滑坡体内应力和位移分布情况,在分析数值模拟结果的基础上,提出了防治滑坡有针对性的工程控制措施; 5)结合具体工程实例,设计了堆浸场中滑坡的监测方案,并利用灰色预测理论GM(1,1)模型对滑坡变形进行了预测,应用MATLAB语言编制了预测及其修正模型的计算程序。

全文目录

第一章绪论  9-17
  1.1 概述  9-12
    1.1.1 溶浸采矿及其应用  9-10
    1.1.2 堆浸法及其应用  10-12
  1.2 本课题国内外研究现状  12-13
  1.3 问题的提出及研究意义  13-15
  1.4 研究目的、内容、方法及其技术路线  15-17
    1.4.1 研究内容  15-16
    1.4.2 研究特色及说明  16
    1.4.3 研究思路及技术路线  16-17
第二章堆场中滑坡灾变机理研究  17-35
  2.1 概述  17
  2.2 滑坡分析  17-27
    2.2.1 滑坡分类  17-18
    2.2.2 影响滑坡的因素  18-21
    2.2.3 滑坡形成及变形机理  21-23
    2.2.4 排土场滑坡特征  23-24
    2.2.5 排土场稳定性分析  24-27
  2.3 堆浸场中滑坡灾害特征  27-29
  2.4 特征因素对滑坡灾害影响程度的模糊综合评判  29-35
    2.4.1 模糊集合理论  29-30
    2.4.2 评判过程及结果  30-35
第三章溶浸液对散体性质损伤的试验研究  35-56
  3.1 概述  35-36
  3.2 溶浸液对滑坡散体性质损伤的试验研究  36-44
    3.2.1 试验目的及方案  36
    3.2.2 试验原理  36-37
    3.2.3 试验用品及仪器  37
    3.2.4 溶浸液的配比  37-38
    3.2.5 试验试件制作  38
    3.2.6 浸泡试验试件  38
    3.2.7 主要试验机简介  38-39
    3.2.8 试验内容与试验过程  39-40
    3.2.9 试验数据及分析  40-44
  3.3 溶浸液作用后矿岩散体的破裂特征  44-45
  3.4 溶浸液作用后矿岩散体表面损伤  45-51
    3.4.1 花岗岩及砂岩试样表面损伤  45-48
    3.4.2 氧化铜矿浸出过程表面损伤  48-51
  3.5 浸出过程溶浸液对矿岩散体化学损伤的机理研究  51-56
    3.5.1 溶浸液——矿岩散体相互作用的机理分析  51-52
    3.5.2 微观作用机理  52-54
    3.5.3 化学反应机理  54-56
第四章滑坡灾害的数值模拟分析  56-72
  4.1 概述  56-57
  4.2 有限单元法数值模拟的基本概念  57-60
    4.2.1 ANSYS发展历程  57
    4.2.2 ANSYS适用性  57
    4.2.3 ANSYS分析步骤  57-60
  4.3 计算模型的建立  60-72
    4.3.1 理论本构模型及基本假设  60-62
    4.3.2 几何模型的建立  62-64
    4.3.3 边界条件的确定  64-66
    4.3.4 力学参数的选取  66-67
    4.3.5 计算结果  67-69
    4.3.6 计算结果分析  69-72
第五章堆浸场中滑坡变形监测及预测  72-87
  5.1 概述  72-74
    5.1.1 堆浸场滑坡监测的作用  72
    5.1.2 堆浸场滑坡监测内容  72
    5.1.3 堆浸场滑坡监测方法  72-73
    5.1.4 堆浸场滑坡监测分类  73-74
  5.2 监测方案的选择与设计  74-76
    5.2.1 滑坡变形监测的设计原则  74-75
    5.2.2 监测区选择  75
    5.2.3 监测内容仪器选型  75
    5.2.4 测点布设  75
    5.2.5 测量周期  75
    5.2.6 滑坡变形观测装置与制备  75
    5.2.7 观测网络、装置布置  75-76
  5.3 堆浸场中滑坡灾害的灰色预测  76-86
    5.3.1 滑坡变形的非线性相关预测  76
    5.3.2 灰色GM(1，1)模型理论  76-79
    5.3.3.算例分析  79-81
    5.3.4 模型结果修正  81-85
    5.3.5 结果分析  85-86
  5.4 灰色模型及发展带模型的程序实现  86-87
    5.4.1 MATLAB语言简介  86
    5.4.2 GM(1，1)模型及其发展带模型的程序实现  86-87
第六章结论及展望  87-90
  6.1 结论  87-89
  6.2 展望  89-90
参考文献  90-94
附录  94-111
  附录1  94-98
  附录2  98-105
  附录3  105-111
致谢  111-112
硕士期间发表论文及参与科研情况  112

堆浸过程中堆场稳定性分析与灾害防治研究

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