义煤集团综能公司高填矿渣边坡稳定性研究

论文摘要

在我国，煤炭作为一种主要能源，推动着工业的发展。我国能源资源的基本特点决定了煤炭在一次性能源中的重要地位。由于煤炭的开采产生大量的矿渣，在山区任意倾倒大量矿渣会导致大面积森林破坏，引发自燃，水土流失，植被消亡，生态系统也会遭到破坏。长期堆积的矿渣边坡达到一定极限高度，还有可能发生滑坡等地质灾害。准确分析高填矿渣边坡稳定性及可靠度并采取合理的支护技术十分重要，但至今国内外相关研究较少。本文以河南义煤集团综能公司在建场地高填矿渣边坡为对象，详细研究了该边坡的稳定性、可靠度及不同支护特性。场地边坡地质条件变化较大，各区段地层情况复杂，为进一步验证场地各地段地层物理力学性质，确定各区段地层锚杆的抗拔力标准值，进行了锚杆极限抗拔现场试验，为边坡设计提供合理的力学参数，使边坡设计更科学、更经济，达到完善边坡设计方案的目的。进行了边坡可靠性研究，得到了天然和现行支护方案下边坡稳定性概率密度分布函数，根据该分布函数，可确定边坡处于某安全系数范围内的概率。为研究该类边坡在自重作用下的稳定性，以及采用挡土墙加抗滑桩联合钢筋网喷射混凝土复合支护后的变形特征，基于FLAC3D在处理大变形问题时的优越性，采用FLAC3D的强度折减法对该高填矿渣边坡的潜在破坏面及复合加固方式下边坡的位移及稳定性进行了深入研究。计算结果表明，边坡在自重作用下有一个很明显的滑动带，采用该复合支护后，边坡达到稳定状态。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 边坡稳定性的不确定性研究现状
• 1.2.2 降雨入渗下边坡稳定性研究
• 1.2.3 锚杆抗拉试验研究现状
• 1.2.4 边坡稳定性分析数值方法研究现状
• 1.2.5 边坡加固型式研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 研究技术路线
• 2 高填矿渣边坡的工程地质条件
• 2.1 地形及地貌
• 2.2 气象及水文
• 2.3 边坡周围地质及构造
• 2.4 地质及地基土分层描述
• 2.5 各层土物理力学性质指标统计
• 2.5.1 边坡以下各层土物理性质指标统计
• 2.5.2 边坡上矿渣各层土物理性质指标统计
• 2.5.3 各层土固结试验结果统计
• 2.5.4 各层土的抗剪强度指标统计
• 2.5.5 挡土墙底的摩擦系数确定
• 2.5.6 边坡矿渣渗透系数的确定
• 2.5.7 各层土标准贯入试验成果统计
• 2.5.8 各类土体的工程地质性质及力学指标
• 2.6 各层土承载力特征值及压缩性评价
• 2.7 场地抗震效应评价
• 2.8 地基土均匀性评价
• 2.9 小结
• 3 锚杆极限抗拔现场试验研究
• 3.1 试验目的
• 3.2 工程地质概况
• 3.3 锚杆、器材及检测依据
• 3.4 锚杆抗拔静载试验
• 3.4.1 实验依据
• 3.4.2 试验方法及数据
• 3.5 抗拔试验结果分析
• 3.6 锚杆粘结强度
• 4 高填矿渣土边坡可靠度研究
• 4.1 基本理论
• 4.1.1 边坡可靠度
• 4.1.2 边坡可靠度指标
• 4.1.3 Monte-Carlo法
• 4.1.4 抽样方差减缩技术
• 4.2 天然高填矿渣土边坡稳定可靠性研究
• 4.2.1 计算模型
• 4.2.2 计算参数
• 4.2.3 计算结果
• 4.3 矿渣边坡支护后可靠性研究
• 4.3.1 矿渣边坡支护方案
• 4.3.2 计算模型
• 4.3.3 计算参数
• 4.3.4 计算结果
• 4.4 本章小结
• 5 基于FLAC3D的高填矿渣边坡稳定性研究
• 5.1 引言
• 5.2 FLAC3D的特点
• 5.3 强度折减法
• 5.4 高填矿渣边坡稳定性FLAC3D数值分析
• 5.4.1 边坡剖面土层分布模型
• 5.4.2 各层土体力学参数
• 5.4.3 数值分析
• 5.5 支护参数设计及不同参数下稳定性分析
• 5.5.1 边坡土体力学参数
• 5.5.2 锚固参数设计及不同参数下稳定性分析
• 5.6 现行支护方案下矿渣边坡稳定性数值分析
• 5.6.1 矿渣边坡现行支护方案
• 5.6.2 计算模型
• 5.6.3 土体及材料参数
• 5.6.4 数值模拟
• 5.7 结语
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集