尾矿库地震动力响应分析中的阻尼问题研究

发布时间：2017-09-17 15:00

  本文关键词：尾矿库地震动力响应分析中的阻尼问题研究

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【摘要】：随着经济的飞速发展,资源开采活动不断加剧,尾矿库的数量也日益增多。近年来,由地震引发的尾矿库溃坝、废渣废水下渗等灾难性事故也越来越多,因此,对地震作用下尾矿库稳定性研究就显得尤为重要。动力计算是研究尾矿库地震稳定性的重要手段,其中阻尼的选取是动力计算的关键问题之一,论文以“尾矿库地震动力响应分析中的阻尼问题研究”为题开展相关工作,研究主要工作如下：(1)本文以拟建的个旧象冲尾矿库为研究对象,根据库区的工程地质条件、水文资料、室内外实验资料,对库区地层进行概化,并在此基础上通过ANSYS软件强大的前处理功能建立了涵盖整个库区范围内的三维有限元模型,并用转换软件将其转化为FLAC3D可识别的动力计算的模型。(2)基于结构动力学理论,利用质量集中法,将概化后每层的质量堆积到响应层的顶端面上,建立相应的多质点运动学方程,并通过方程解耦及杜哈梅积分求解各层广义坐标,最终计算出阻尼比为0.05时坝体最大位移,与阻尼比为0.05的数值模拟解进行比较,最大位移相差20mm,因此数值模拟结果是合理的。(3)采用不同局部阻尼比对地震作用下尾矿库的位移和加速度放大系数进行数值计算,结果表明：坝体最大位移值与阻尼比呈负相关关系,以阻尼比为0.05时的计算结果为参照,当阻尼比为0.02和0.03时,最大位移值差异较大,当阻尼比为0.04时,计算结果接近。坝体加速度放大系数总体呈正态规律,其离散度和峰值均随着阻尼比的增加而降低；利用SPSS软件对不同阻尼比加速度放大系数进行相关性和回归分析,同样显示阻尼比为0.04和0.05时,加速度放大系数相关性较高。(4)选取瑞利阻尼对地震作用下尾矿库位移和加速度放大系数进行数值分析,结果表明：对于坝体最大位移值,考虑坝体自振特性时,两种瑞利阻尼模型获得结果相近；考虑输入地震波频率特征时,两种阻尼模型的结果也相仿,但前者的计算结果要明显大于后者。四种阻尼模型获得的加速度放大系数存在显著差异性,但均呈正态规律；坝顶动力响应最为显著,加速度放大系数与位移分布规律吻合。(5)不同阻尼模型计算结果表明：分别采用局部阻尼模型和瑞利阻尼模型计算时,尾矿库动力响应水平存在差异,但其位移和加速度放大系数分布规律相似；局部阻尼模型计算得出的尾矿库位移小于瑞利阻尼模型计算结果,表明局部阻尼模型计算结果较为保守。在实际工程中,当采用局部阻尼模型进行尾矿库动力响应计算时,应注意不同阻尼比对计算结果的影响；若采用瑞利阻尼模型进行尾矿库动力响应计算时,应充分考虑计算所用地震波频谱特性对计算结果的影响。
【关键词】：尾矿库 阻尼模型 地震响应
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.9;TD926.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 选题的背景和意义12-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 国外研究现状15-16
• 1.2.2 国内研究现状16-18
• 1.3 主要研究内容18
• 1.4 论文技术路线18-20
• 第二章 库区工程地质特征20-28
• 2.1 工程背景20
• 2.2 工程概况20-22
• 2.3 库区自然地理概况22-24
• 2.3.1 库区位置22-23
• 2.3.2 气象与水文23-24
• 2.4 库区工程地质背景24-28
• 2.4.1 地形地貌24-25
• 2.4.2 库区地层25
• 2.4.3 库区大地构造与区域构造25-27
• 2.4.4 库区地震背景27-28
• 第三章 阻尼机理及阻尼类型28-38
• 3.1 阻尼理论28-29
• 3.2 阻尼类型29-36
• 3.2.1 局部阻尼29-30
• 3.2.2 库仑阻尼30
• 3.2.3 粘滞阻尼30-35
• 3.2.4 复阻尼35-36
• 3.2.5 临界阻尼36
• 3.3 本章小结36-38
• 第四章 不同局部阻尼模型对尾矿库动力计算的影响38-80
• 4.1 动力计算理论38-40
• 4.1.1 边界条件的设置38-39
• 4.1.2 地震波的选取及输入39
• 4.1.3 网格划分39-40
• 4.2 模型的构建40-42
• 4.2.1 模型范围40-41
• 4.2.2 模型建立41-42
• 4.3 解析分析42-45
• 4.3.1 计算参数42-43
• 4.3.2 计算工况43
• 4.3.3 解析计算43-45
• 4.4 数值模拟计算结果与分析45-78
• 4.4.1 位移场分析46-64
• 4.4.1.1 库区总体位移特征46-56
• 4.4.1.2 PMⅠ位移特征56-60
• 4.4.1.3 PMⅡ位移特征60-64
• 4.4.2 加速度放大系数分布特征64-78
• 4.4.2.1 坝顶PGA放大系数分布特征65-69
• 4.4.2.2 PMⅠPGA放大系数分布特征69-74
• 4.4.2.3 PMⅡX-PGA放大系数分布特征74-78
• 4.5 本章小结78-80
• 第五章 不同瑞利阻尼模型对尾矿库动力计算的影响80-113
• 5.1 瑞利阻尼的数学模型80-82
• 5.2 位移场分析82-98
• 5.2.1 库区总体位移特征82-90
• 5.2.2 PMⅠ位移特征90-94
• 5.2.3 PMⅡ位移特征94-98
• 5.3 不同阻尼模型下加速度放大系数特征98-111
• 5.3.1 坝顶PGA放大系数分布特征98-102
• 5.3.2 PMⅠPGA放大系数分布特征102-107
• 5.3.3 PMⅡPGA放大系数分布特征107-111
• 5.4 本章小结111-113
• 结论113-115
• 致谢115-116
• 参考文献116-122
• 附录A：攻读硕士学位期间发表论文目录122

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本文编号：870063