岩质高边坡开挖爆破动力响应规律及控制措施研究

发布时间：2017-07-31 20:03

  本文关键词：岩质高边坡开挖爆破动力响应规律及控制措施研究

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【摘要】：露天矿在不断开采的过程中,会形成高陡边坡,高陡边坡在生产爆破荷载的作用下易失稳,威胁矿山工人及周边居民生命财产安全,不利于矿山可持续开采,降低了矿山的经济效益。因此,研究爆破荷载作用下高陡边坡的动力响应、动力稳定性,提出爆破振动危害控制措施是十分必要和迫切的。本论文依托磷矿高陡边坡——云南尖山磷矿高陡边坡工程实例开展研究,主要包括高陡边坡的静力稳定性、边坡爆破振动响应、边坡动力稳定性以及爆破振动减震措施等方面内容。论文具体研究内容为：(1)基于尖山磷矿边坡工程地质,通过现场试验及室内试验研究,得到了边坡岩体相关物理力学参数；(2)采用有限元强度折减法,研究了尖山磷矿边坡在不同坡比及含有软弱夹层情况下的静力稳定性；(3)研究了爆破振动荷载作用下45度边坡不同高程点处的动力响应特征；(4)研究了不同爆心距下边坡坡脚振动响应特征；(5)研究了相同爆破条件下坡角分别为45度、55度和65度时边坡的振动响应特征；(6)分析了边坡在有无软弱夹层情况下的动力响应特征；(7)分析了总装药量一定、集中装药与分散装药微差延时对边坡动力响应的影响；(8)开展了尖山磷矿高边坡开挖爆破振动三维数值模拟,并将数值模拟结果与实际监测结果进行比较。(9)针对磷矿高边坡,研究提出了相应减振控制措施。论文研究结果表明：(1)边坡坡度为45度时,边坡无明显高程动力放大效应,响应速度、位移和应力在边坡下部衰减较快,在边坡上部衰减很慢；(2)爆心距越大,边坡振动响应速度、位移和应力越小,但不是随爆心距呈线性减小,爆心距对减震效果影响较大；(3)相同爆破条件下,边坡越陡,爆破振动响应速度、位移和应力越大,但对爆破减震效果影响较小；(4)总装药量一定及其他爆破条件相同时,分散装药微差延时爆破的减震效果较集中装药爆破的减震效果明显。(5)高边坡开挖爆破振动三维数值模拟结果与实际监测结果较吻合；(6)在高边坡设置减震缝时的减振效果显著,平均减振率可达50%以上,在不影响开采综合效益的情况下,建议采用减震缝进行减振。
【关键词】：岩质高边坡 开挖爆破振动 响应规律 数值模拟 减振措施
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD235
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 选题依据及意义9-10
• 1.2 边坡爆破动力响应问题国内外研究现状10-14
• 1.3 边坡动力响应的研究方法14
• 1.4 论文主要研究内容14-15
• 1.5 论文基本假设15-17
• 第二章 爆破破坏机理及振动影响因素分析17-23
• 2.1 爆破地震波理论17-21
• 2.1.1 爆破地震波种类17
• 2.1.2 爆破地震波的影响因素17-18
• 2.1.3 岩体爆破应力冲击波传播规律18
• 2.1.4 球面波在介质中的波动方程18-21
• 2.2 爆破破岩机理21
• 2.3 爆破破岩影响范围分区21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 露天矿边坡工程实例23-27
• 3.1 矿区自然地理及交通条件23-24
• 3.2 矿区工程水文地质概况24-25
• 3.2.1 矿区水文地质24
• 3.2.2 矿区工程地质24-25
• 3.3 边坡概况25-26
• 3.4 本章小结26-27
• 第四章 边坡稳定性分析理论及模型的建立27-39
• 4.1 边坡稳定性分析方法27-29
• 4.1.1 极限平衡法27-28
• 4.1.2 强度折减法28-29
• 4.2 本构模型和屈服准则29-33
• 4.2.1 本构模型29-30
• 4.2.2 屈服准则30-33
• 4.3 MIDAS-GTS有限元软件的介绍33
• 4.4 有限元模型的建立及计算分析33-38
• 4.4.1 几何模型的建立33-35
• 4.4.2 有限元模型的建立35-38
• 4.5 本章小结38-39
• 第五章 高陡岩质边坡静力稳定性分析39-53
• 5.1 边坡岩体材料参数39-40
• 5.2 边坡静力失稳的主要判据40
• 5.3 边坡静力稳定性数值模拟结果与分析40-50
• 5.4 本章小结50-53
• 第六章 边坡爆破动力响应研究53-71
• 6.1 本构模型的选取和动力计算参数53-54
• 6.1.1 本构模型的选取53
• 6.1.2 动力计算参数53-54
• 6.2 爆破安全判据54-56
• 6.3 爆破荷载的确定56-60
• 6.3.1 爆破荷载的确定56-57
• 6.3.2 爆破荷载衰减模型的确定57-60
• 6.4 有限元计算结果与分析60-69
• 6.5 本章小结69-71
• 第七章 东采区边坡爆破动力响应分析71-81
• 7.1 东采区边坡爆破概况71-73
• 7.1.1 边坡概况71
• 7.1.2 岩石爆破相关参数71-73
• 7.2 有限元模型的建立73-75
• 7.3 边坡静力稳定性计算结果与分析75-76
• 7.4 动力有限元计算结果与监测结果对比分析76-80
• 7.5 本章小结80-81
• 第八章 爆破振动危害控制措施研究81-91
• 8.1 爆破振动对边坡的危害分析81-82
• 8.1.1 爆破对边坡岩体的松动破坏作用81
• 8.1.2 爆破对边坡岩体的动力破坏作用81
• 8.1.3 爆破对边坡岩体的疲劳破坏作用81-82
• 8.2 爆破减震基本原理82
• 8.3 爆破减震措施研究82-89
• 8.3.1 最大段药量控制爆破振动危害82-84
• 8.3.2 减震缝减震效果数值模拟分析84-89
• 8.4 本章小结89-91
• 第九章 结果与讨论91-93
• 9.1 论文研究主要结论91-92
• 9.2 论文研究存在的不足与展望92-93
• 参考文献93-99
• 附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文情况99-101
• 致谢101

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本文编号：600866