爆破振动对高陡边坡的作用及其计算方法的研究

论文摘要

岩石边坡在受到爆破振动等动力荷载作用时会产生与静载时不同的动力响应特性。因此,爆破振动对岩石边坡的影响一直是岩土领域研究的热点问题之一,其中岩石边坡岩性的复杂多样与爆破地震荷载的随机性使得岩石边坡在动力作用下的反应特性受到的影响因素过多而且伴随着不稳定性的特点。本论文通过对岩石边坡在动力荷载作用下的反应特性及失稳机理的探讨,结合小龙潭矿务局的爆破振动实测数据结果,对爆破地震波在频域上的振动特点及其与岩石边坡的相互作用进行了研究,并取得了如下的成果：1、对爆破振动原理和规律进行总结系统地分析和总结了前人爆破振动的研究成果,并对存在的问题进行了分析。爆破动力荷载作用与静载有所不同,要从瞬间和反复作用两方面进行考虑,高陡边坡在受到动力荷载作用时的坡高和坡角作用不容忽视。2、爆破地震波频域分布特点的研究基于布沼坝矿坑爆破振动监测结果,建立了岩石介质质点在地震波的作用下振动速度的功率谱模型,然后通过曲线拟合方法分析了质点振动速度在频域上的功率谱特点。3、爆破振动对边坡岩体损伤计算方法的研究通过对实测数据的整理研究得到振速与损伤关系的模型,根据损伤大小与波速直接相关的理论依据,建立损伤大小的评估,然后在Hoek-Brow准则中加入修正系数,求出岩体的力学参数。4、爆破振动对边坡稳定性影响的数值模拟分析应用三维数值模拟分析方法,针对爆破动力作用下边坡岩体动力响应进行了数值模拟研究,探讨不同分时对边坡岩体的应力场分布与演变规律及其应变分布特性,并对塑性破坏特性进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1. 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 地震波对于边坡作用的机理研究
• 1.2.2 爆破振动中边坡的高陡效应研究
• 1.2.3 爆破振动判别标准的研究
• 第2章 地震波的传播特点与作用机理
• 2.1 边坡动力失稳的原因探讨
• 2.2 边坡失稳形式及滑面类型
• 2.3 边坡的振动特点
• 第3章 爆破振动对边坡稳定性的影响特点及其评价方法
• 3.1 地震波的特性
• 3.2 边坡爆破稳定性的影响因素
• 3.2.1 坡高坡角的影响
• 3.2.2 地震波的对于边坡的一些影响特点
• 第4章 爆破时程分析功率谱的研究
• 4.1 功率谱的概念及相关原理
• 4.1.1 频谱分析
• 4.1.2 地震波的频域变换
• 4.2 小龙潭矿务局的爆破参数整理
• 4.2.1 小龙潭矿务局爆破技术现状
• 4.2.2 小龙潭矿务局爆破振动监测
• 4.3 爆破结果的整理与功率谱
• 4.3.1 功率谱变换的原理
• 4.3.2 功率谱模型
• 第5章 边坡动力失稳判定与损伤研究
• 5.1 速度判别法
• 5.1.1 质点振动速度
• 5.1.2 临界振速的确定
• 5.2 加速度判别法
• 5.3 应力判别法
• 5.4 爆破动力对于岩石性质的影响
• 5.5 质点振动速度的衰减
• 5.6 对于质点振动的损伤判别法
• 5.6.1 质点振动速度与波速之间的联系
• 5.6.2 爆破损伤的算法
• 5.6.3 对于岩石边坡衰减的算例
• 第6章 数值模拟计算分析
• 6.1 有限元模型的建立
• 6.2 动力何载的输入
• 6.3 模拟结果及分析
• 6.3.1 动力时程0.2秒时的边坡影响特征分析
• 6.3.2 动力时程3.3秒时的边坡影响特征分析
• 6.3.3 动力时程3.7秒时的边坡影响特征分析
• 6.3.4 动力时程3.8秒时的边坡影响特征分析
• 6.3.5 动力时程3.9秒时的边坡影响特征分析
• 6.3.6 动力时程4.8秒时的边坡影响特征分析
• 6.3.7 动力时程5.5秒时的边坡影响特征分析
• 6.3.8 动力时程5.7秒时的边坡影响特征分析
• 6.3.9 动力时程6.0秒时的边坡影响特征分析
• 6.3.10 动力时程6.3秒时的边坡影响特征分析
• 第7章 爆破的控制及其防治措施
• 7.1 爆源的控制
• 7.1.1 分散装药减小震源能量
• 7.1.2 多段延时减小单响爆震
• 7.2 爆心距的控制
• 7.3 爆震波的分离阻隔
• 第8章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢