基于卸荷效应影响的含软弱夹层岩质边坡稳定性分析

发布时间：2017-09-29 17:38

  本文关键词：基于卸荷效应影响的含软弱夹层岩质边坡稳定性分析

  更多相关文章： 开挖卸荷 软弱夹层 多台阶边坡 岩体裂纹 数值模拟 变形监测

【摘要】：岩质边坡的稳定性问题一直是影响矿产资源开发利用、边坡工程防治的重大难题,由于实际岩体中往往含有节理、裂隙、不连续结构面等软弱夹层,同时受构造应力场、地震、人工爆破、地下水、开挖卸荷等外来扰动作用,造成岩体损伤、失稳破坏的过程十分复杂。本文在查阅大量国内外相关研究资料的基础上,综合运用理论分析、数值模拟、现场变形监测等多种方法,对开挖条件下含软弱夹层的边坡稳定性进行了深入研究。1、本文详细分析了软弱夹层的概念、组成、分类及工程特性,总结了地形地貌特征、岩体结构、构造作用、自然风化、震动效应、水的作用对含软弱夹层边坡稳定性的影响,归纳几种含软弱夹层边坡常见破坏类型,探讨了软弱夹层对边坡稳定性的影响机理。2、针对逐层开挖的多台阶边坡,分别从边坡的应力场、岩体力学参数、卸荷变形范围三个方面分析了岩体的卸荷效应,并总结了开挖条件下岩体裂纹从萌生到扩展以及最终形成滑动贯通面的四个阶段及相关裂隙扩展公式;同时在运用极限平衡法的基础上结合多台阶边坡的几何构造特点,给出了多台阶边坡失稳破坏的最小安全系数计算公式。3、将正交试验和数值模拟相结合,选取倾角、厚度、软弱夹层数量、软弱夹层的位置、粘聚力、内摩擦角等六个因素,运用强度折减软件RFPA-SRM建立28个数值模型,得到各个模型的X、Y方向的最大位移变化规律和边坡安全系数。结果表明:软弱夹层倾角、软弱夹层底部距离坡脚距离和软弱夹层数量对边坡的位移和安全系数具有显著影响,是影响边坡稳定性的最主要因素;软弱夹层厚度、内摩擦角和粘聚力对边坡的稳定性也有重要影响,但不特别显著。4、结合金川石英石矿采矿工程项目,建立了符合地质结构特征的含软弱夹层边坡模型,在连续采动卸荷的基础上,分析了露天矿边坡的应力场、位移场、声发射等方面的时空演化规律,同时结合现场变形监测数据对数值模拟结果进行了分析验证。
【关键词】：开挖卸荷 软弱夹层 多台阶边坡 岩体裂纹 数值模拟 变形监测
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU457
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 选题背景及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 含软弱夹层的岩质边坡研究现状13-15
• 1.2.2 岩体开挖卸荷效应的研究现状15-17
• 1.2.3 多台阶边坡的研究现状17-18
• 1.3 本文的主要内容及技术路线18-22
• 第2章 软弱夹层对岩质边坡影响机理分析22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 软弱夹层的概念、物质组成及分类22-25
• 2.2.1 概念22-23
• 2.2.2 物质组成23-24
• 2.2.3 分类24-25
• 2.3 软弱夹层的工程特性25-32
• 2.3.1 物理性质26-27
• 2.3.2 强度性质27-29
• 2.3.3 化学性质29-30
• 2.3.4 流变特性30-32
• 2.4 含软弱夹层岩质边坡的破坏类型32-33
• 2.5 含软弱夹层岩质边坡的稳定性影响因素33-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 多台阶边坡的开挖效应及失稳破坏研究38-52
• 3.1 引言38
• 3.2 多台阶边坡的开挖卸荷效应38-40
• 3.2.1 多台阶边坡的来源38-39
• 3.2.2 开挖边坡的力学性质39-40
• 3.2.3 开挖边坡的卸荷效应40
• 3.3 开挖边坡的卸荷特性40-43
• 3.3.1 应力分布特征40-41
• 3.3.2 岩体力学参数41-42
• 3.3.3 变形影响范围42-43
• 3.4 开挖边坡的岩体裂隙扩展规律43-47
• 3.4.1 裂隙起裂阶段44
• 3.4.2 稳定扩展阶段44-45
• 3.4.3 岩桥贯通阶段45-46
• 3.4.4 残余强度阶段46-47
• 3.5 多台阶边坡稳定性评价47-50
• 3.5.1 多台阶边坡失稳破坏计算原理47-48
• 3.5.2 多台阶边坡失稳破坏计算分析48-50
• 3.6 本章小结50-52
• 第4章 含软弱夹层的多台阶边坡数值模拟研究52-74
• 4.1 引言52
• 4.2 有限元强度折减原理在RFPA中的运用52-54
• 4.2.1 有限元强度折减法52-53
• 4.2.2 RFPA-SRM软件介绍53-54
• 4.3 数值模拟研究54-55
• 4.3.1 建立模型54
• 4.3.2 网格划分及参数确定54-55
• 4.4 影响因素规律分析55-71
• 4.4.1 软弱夹层倾角对多台阶边坡的影响55-59
• 4.4.2 软弱夹层底部到坡脚的距离对多台阶边坡的影响59-63
• 4.4.3 软弱夹层厚度对多台阶边坡的影响63-66
• 4.4.4 软弱夹层数量对多台阶边坡的影响66-69
• 4.4.5 软弱夹层粘聚力和内摩擦角对多台阶边坡的影响69-71
• 4.5 本章小结71-74
• 第5章 露天矿多台阶边坡稳定性分析74-88
• 5.1 引言74-75
• 5.2 工程背景及地质概况75-77
• 5.2.1 工程地质条件75-76
• 5.2.2 水文及地层特征76-77
• 5.3 露天矿边坡失稳破坏数值模拟研究77-83
• 5.3.1 建立模型77-78
• 5.3.2 力学参数78
• 5.3.3 模拟结果分析78-83
• 5.4 露天矿边坡的变形监测研究83-87
• 5.4.1 监测点布置83
• 5.4.2 测斜仪的布置和埋深83-84
• 5.4.3 监测数据分析84-87
• 5.5 本章小结87-88
• 第6章 结论和展望88-90
• 6.1 结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-95
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作95-96
• 致谢96

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本文编号：943395