开挖爆破荷载作用下岩质边坡稳定性分析方法研究

摘要

边坡稳定性问题一直是岩土工程学界十分重视的重要研究课题之一，尤其是边坡在开挖爆破荷载作用下的稳定性问题，在矿山开采、道路工程、水利水电工程等领域的施工过程中都是不可回避的工程问题。对于开挖爆破荷载作用下岩质边坡稳定性分析方法的研究是对于边坡开挖设计和施工具有极其重要的理论意义和实际工程应用价值。本文主要研究内容如下：
　　(1)针对极限平衡法中严格Janbu法在实际应用中存在边坡条块划分过多时安全系数计算不收敛的问题，本文基于B-样条函数具有良好的光滑性、明确的表达式以及紧凑性等特点，而且B-样条插值函数系数求解过程中容易进行矩阵计算、便于编程且计算效率高，提出了采用B-样条插值函数来拟合条间力矩，保证条间力矩一阶导数连续可导，从而使得严格 Janbu法安全系数计算稳定收敛。算例分析表明，此方法是可行和合理的。
　　(2)对爆破振动安全标准进行了探讨，分析了爆破振动和天然地震的差异，指出天然地震波加速度时程曲线频率低，幅值衰减缓慢；爆破振动波加速度时程曲线频率高，幅值衰减迅速。基于此差异性，综合考虑爆破振动相位差、幅值衰减等影响因素，在分析实测爆破振动加速度衰减规律的基础上，采用拟静力法与时程分析法相结合的方法研究了开挖爆破荷载作用下的边坡稳定性问题，给出了安全系数计算方法和分析步骤。
　　(3)对边坡抗滑稳定矢量和法整体下滑趋势方向进行了探讨，分别分析了将滑移面上实际下滑力合力方向、极限抗滑力合力反方向、以及两者的角平分线方向作为边坡抗滑稳定整体下滑趋势方向时的安全系数计算问题。指出将边坡滑移面上各面单元的极限抗剪力的合力矢方向作为矢量和法边坡稳定整体下滑趋势方向最为合理。将动力有限元与三维矢量和法相结合，给出了爆破荷载作用下边坡三维矢量和法分析计算过程，通过对一个简单边坡的分析计算，验证了矢量和法对于爆破作用下边坡稳定性分析的可行性。
　　(4)以黄麦岭磷矿露天边坡工程为例，根据实测的加速度时程曲线，综合考虑振动加速度衰减规律，采用本文提出的开挖爆破荷载作用下边坡稳定性分析方法和步骤计算了该边坡两个滑移面的抗滑稳定安全系数，计算结果与边坡实际稳定性情况基本吻合。

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第一章 绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2 边坡稳定性分析研究现状

1.3 爆破荷载作用下边坡稳定性分析研究现状

1.4 本文主要的研究内容及创新点

第二章 严格Janbu法条间力矩计算方法研究

2.1严格Janbu法概述

2.2条间力矩的B-样条插值计算

2.3算例分析

2.4本章小结

第三章 边坡开挖爆破荷载作用下振动惯性力计算

3.1 引言

3.2爆破振动安全标准

3.3 天然地震波和边坡开挖爆破振动波的差异分析

3.4爆破动荷载的计算

3.5 计算流程图

3.6 本章小结

第四章 爆破荷载作用下边坡稳定三维矢量和分析方法研究

4.1三维矢量和法

4.2关于边坡整体下滑趋势方向的讨论

4.3爆破荷载作用下边坡三维矢量和分析方法

4.4爆破荷载作用下矢量和法算例分析

4.5本章小结

第五章 爆破荷载作用下黄麦岭磷矿稳定性分析

5. 1工程概况

5.2计算模型建立

5.3爆破振动数据分析

5.4计算结果及分析

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及参加科研工作情况

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