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《武汉大学》 2006年
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岩石高边坡爆破动力稳定性研究

许红涛  
【摘要】: 国内在建和待建的大型水电工程大多坐落在西南、西北高山峡谷地区。边坡开挖区呈条带状分布,场地狭窄,施工道路布置困难。为了加快施工进度,往往采用大区域深孔梯段微差爆破技术,一次爆破规模大,带来突出的岩石高边坡爆破震动动力稳定性问题。 爆破震动对岩石高边坡的动力稳定性影响问题,涉及到工程地质力学、爆炸力学及岩石动力学等多个科学领域,属于多学科交叉的力学边缘问题,也是我国西南、西北等高山峡谷地区大型水电工程建设过程中亟需解决的关键性技术问题。因此,该问题的深入研究具有较高的理论价值和重要的工程应用意义。 本文就爆破震动荷载特性、含断层高边坡爆破震动动力响应特性、高边坡爆破动力稳定数值方法以及边坡爆破动力稳定安全判据和标准等方面进行了一系列研究,取得了如下主要研究成果: 提出了爆破震动场模拟中的爆破荷载等效施加方法。通过比较分析(a)考虑炸药中爆轰波传播过程的爆破荷载施加(b)在炮孔壁上直接施加爆破荷载(c)在同排炮孔连线所在面上施加等效爆破荷载(面压力)等三种不同的爆破荷载施加方法,得出结论:在中远区爆破震动场模拟时,采用施加等效爆破荷载的方法是可行的。 研究了爆破震动荷载特性及微差爆破中的爆破震动叠加效应。通过单孔、多孔爆破数值模拟对比,分析了爆源特性、岩体介质特性、微差爆破延迟时间、爆心距及雷管延期精度等因素对爆破震动叠加效应的影响,得到了爆破震动叠加放大系数随爆心距的变化关系。采用遗传算法研究了在考虑微差雷管延期误差条件下,因雷管延期偏差引起的爆破震动叠加放大系数的可能最大值。 研究了含断层高边坡在爆破地震波作用下的动力响应特性。分析了断层厚度、断层产状及断层充填介质的波阻抗等参数对地震波传播规律的影响,确定了爆破地震波通过断层后幅值、频率等参数的衰减规律,探讨了地震波通过断层后的震动叠加现象。研究了含断层岩石高边坡在爆破震动作用下的局部动力稳定性。结合锦屏一级水电站左岸坝肩槽高边坡爆破开挖,分析了该工程边坡在爆破震动荷载作用下的动力特性,并比较了不同爆破方案的优劣,为工程实践提供了参考和依据。 基于刚体极限平衡分析中的Sarma法,采用时程分析方法研究了高边坡在爆破震动荷载作用下的动力稳定性,并结合锦屏一级水电站高边坡爆破开挖进行了算例分析。该法综合考虑了爆破震动的频谱结构、幅值和相位角的变化,可以得到边坡爆破震动稳定安全系数随时间的变化规律,较好地反映了边坡稳定性在爆破过程中的变化历程。研究表明,在计算中考虑频率衰减的影响是有必要的;选取动力稳定安全系数时程曲线上的最小安全系数作为边坡动力稳定安全系数是偏于安全的。 研究了高边坡爆破开挖时的震动控制标准。通过岩石高边坡的爆破震动响应动力有限元计算,根据边坡马道上的峰值应力与质点峰值振动速度的统计关系,按照极限拉应力准则,确定了边坡爆破振动速度安全阈值,为边坡爆破震动监测位置的正确选择提供了依据。并以小湾水电站高边坡爆破开挖为例,进行了结合工程的应用。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TV542

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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4 杨仕教;罗辉;喻清;刘超;杨冬生;;高陡边坡爆破震动动力可靠性评价方法研究[J];武汉理工大学学报;2010年09期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李洪涛;基于能量原理的爆破地震效应研究[D];武汉大学;2007年
2 祝启虎;地应力瞬态卸荷对围岩损伤特征的影响[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 陈俊桦;爆破振动对相邻洞室影响的现场试验研究和数值分析[D];武汉理工大学;2009年
2 龙浪波;隧道洞口段边坡稳定性研究及数值分析[D];西南交通大学;2009年
3 张喆;金堆城露天矿预裂爆破装药方式优化研究[D];西安建筑科技大学;2010年
4 肖鹏飞;路堑边坡动力稳定性与防治技术研究[D];北京工业大学;2012年
5 覃林;隧道开挖对山体边坡稳定性影响的分析及加固措施研究[D];中南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 敖聪利;尚嘉兰;;应力波遇裂隙的反射和透射[J];爆破;1989年01期
4 杨桂桐;;爆破震动效应及边坡动态分析[J];爆破;1989年04期
5 朱瑞庚;王雪峰;;不耦合装药爆破孔壁压力的计算(一)[J];爆破;1990年03期
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋名政;爆破震动对高陡边坡稳定性影响的试验研究[D];昆明理工大学;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 丁泰山;李万喜;;爆破施工对新喷射混凝土的损伤影响分析[J];地下空间与工程学报;2006年05期
9 莫伟伟;徐平;丁秀丽;;库水位涨落对滑坡稳定性影响研究进展[J];地下空间与工程学报;2006年06期
10 董永;张子新;;强度折减法进行公路隧道边仰坡稳定性分析[J];地下空间与工程学报;2007年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄跃文;吴新霞;张慧;罗熠;;基于物联网的爆破振动无线监测系统[A];中国力学学会工程爆破专业委员会《2011全国爆破理论研讨会》论文选编[C];2011年
2 杨年华;张乐;;基于单孔爆破振动波的叠加仿真预报模型[A];中国力学学会工程爆破专业委员会《2011全国爆破理论研讨会》论文选编[C];2011年
3 周剑;张路青;王学良;;水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 刘宁;张春生;;地震荷载作用下地下厂房洞室群的动力响应分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 韩江洪;王梅芳;马学森;王跃飞;;改进的遗传算法在虚拟企业伙伴选择问题中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 李大卫;郭丽华;王莉;;紧急疏散的嵌套博弈分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 李明;梁力;刘冬霞;王伟;;珲春紫金矿尾矿坝安全稳定性计算[A];2010年第三届尾矿库安全运行技术高峰论坛论文集[C];2010年
8 侯煜;;非电起爆网路技术在硐室爆破中的应用[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
9 赵昌鑫;张伟;;金堆城露天矿临近边坡缓冲爆破试验研究[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
10 陈杰;;PDM系统中工作流程管理技术的研究[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 付天光;逐孔起爆技术应用基础研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 孔令启;基于内外圈协同优化策略的间歇化工过程不确定性调度研究[D];华南理工大学;2010年
5 刘磊;乳化炸药在水下爆破中抗水抗压性能的实验研究与机理分析[D];昆明理工大学;2010年
6 杨溢;爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究[D];昆明理工大学;2010年
7 周晖;自由搜索算法及其在传感器网络中的应用[D];东华大学;2010年
8 李春洋;基于多态系统理论的可靠性分析与优化设计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 王园宇;粉尘环境中的图像恢复研究[D];太原理工大学;2011年
10 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈勇;开滦矿区深部开采地表移动规律的研究[D];河南理工大学;2010年
2 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
3 曹恒将;考虑动载的巷道顶板离层及控制的FLAC3D模拟研究[D];山东科技大学;2010年
4 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
5 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
6 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 孙慧杰;码头泊位延迟问题的干扰管理模型研究[D];大连理工大学;2010年
8 刘北战;降雨入渗条件下新邱区中南公路边坡稳定性分析[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 张雪;基于聚类的改进蚁群算法对VRPTW问题的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 李楠楠;准预裂爆破技术研究与应用[D];辽宁工程技术大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋光明,曾新吾,陈寿如,吴从师;基于小波包分析的爆破振动危害评价初探[J];安全与环境学报;2002年04期
2 颜事龙;徐颖;;水耦合装药爆破破岩机理的数值模拟研究[J];地下空间与工程学报;2005年06期
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9 蒋进军;DaneP.Blair;GrahamR.Baird;姚绍德;;地下爆源引起的表面振动[J];爆破;1993年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 杨海霞;地下洞室全过程优化设计建模理论与分析方法[D];河海大学;2002年
2 阳生权;爆破地震累积效应理论和应用初步研究[D];中南大学;2002年
3 白云峰;顺层岩质边坡稳定性及工程设计研究[D];西南交通大学;2005年
4 易长平;爆破振动对地下洞室的影响研究[D];武汉大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋名政;爆破震动对高陡边坡稳定性影响的试验研究[D];昆明理工大学;2002年
2 高凌天;冲击载荷下各向异性体内的应力波传播、损伤及破坏[D];大连理工大学;2002年
3 贾东远;岩质边坡稳定性有限元综合分析方法研究[D];重庆大学;2003年
4 李洪涛;大型地下厂房施工程序及开挖方法研究[D];武汉大学;2004年
5 苏鹏云;瀑布沟地下厂房优化设计和洞室群围岩稳定数值模拟分析[D];武汉大学;2004年
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7 裴来政;爆破震动对金堆城露天矿高边坡稳定性影响研究[D];武汉理工大学;2005年
8 姚旭朋;围压卸荷诱发岩石破坏机理研究[D];东北大学;2005年
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10 李丹;FLAC的原理、程序及其在高填路基变形与稳定分析中的应用[D];福州大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李洪涛;杨兴国;高星吉;周家文;周宏伟;;地下厂房开挖爆破地震能量分布特征[J];爆破;2010年02期
2 陈兴泽;杨兴国;李洪涛;高星吉;柴明海;;地下厂房开挖爆破地震反应谱特征研究[J];工程爆破;2012年01期
3 王者涛;刘海;;川主寺隧道开挖对古滑坡稳定性的影响[J];甘肃水利水电技术;2012年09期
4 覃钰章;舒大强;何文君;;能量法处理行车振动与爆破振动等效性探讨[J];爆破;2012年03期
5 罗晓碧;陶铁军;赵明生;;未确知测度模型在爆破振动安全预评价中的应用[J];爆破;2013年01期
6 罗明荣;余俊;赵明生;池恩安;;响应速度安全判据在爆破振动分析中的应用[J];矿业研究与开发;2010年05期
7 胡平安;杨仕教;杨海辉;;基于FEM-RSM-GA的边坡可靠度计算方法研究[J];矿业研究与开发;2011年05期
8 沈传新;吴红刚;余云燕;;隧道洞口滑坡加固方案数值模拟研究[J];兰州交通大学学报;2012年01期
9 蒋复量;周科平;邓红卫;潘东;刘高;李魁;;基于小波理论的井下深孔爆破振动信号辨识与能量衰减规律分析[J];煤炭学报;2011年S2期
10 高剑锋;白明洲;穆树怀;杜衍庆;易迪青;;基于三维激光扫描的高陡边坡块体稳定性研究[J];土木建筑与环境工程;2012年S2期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 周纪军;爆炸动载对近区锚杆支护结构影响的试验研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前10条
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7 周红跃;赵式本;;高台段深孔微差爆破[J];爆破;1990年02期
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9 蒋进军;DaneP.Blair;GrahamR.Baird;姚绍德;;地下爆源引起的表面振动[J];爆破;1993年03期
10 丁刚德,王伟策,陈小波;微差爆破的爆破地震反应谱分析[J];爆破;1997年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王仲锦;岩石高边坡稳定性分析的系统研究[J];中国地质灾害与防治学报;1998年01期
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3 张业红,熊野生,肖雁,孙文成,陈燕山;挖方路段岩石高边坡的设计与施工要点[J];交通科技;2002年03期
4 陈睿;乔高乾;李庚;;预应力锚索在岩石高边坡加固中的监测与分析[J];西华大学学报(自然科学版);2008年05期
5 陈超全;;弹塑性有限单元法在岩石高边坡稳定分析中的应用[J];广东科技;2009年04期
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7 张华;月亮湾电厂后山花岗岩高边坡稳定性分析及防治[J];中国地质灾害与防治学报;1999年02期
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10 赵洪彬;梁文辉;张武洪;;正交设计试验在岩石高边坡参数反演中的应用[J];路基工程;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
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3 吴海真;顾冲时;张文捷;傅琼华;;饱和非饱和渗流作用下岩石高边坡降雨过程稳定性研究[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 肖世国;岩石高边坡开挖松驰区及加固支挡结构研究[D];西南交通大学;2003年
2 许红涛;岩石高边坡爆破动力稳定性研究[D];武汉大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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2 朱学贤;岩石高边坡爆破开挖安全评价[D];长江科学院;2007年
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4 欧源;预应力锚索地梁下坡体压力的研究[D];西南交通大学;2009年
5 刘明;雅砻江锦屏水电站IV~VI号山梁高边坡稳定性评价[D];成都理工大学;2006年
6 赵洪彬;锦屏一级水电站泄洪洞进水口洞脸边坡稳定性研究[D];西南交通大学;2009年
7 刘俊;金堆城采矿场东帮边坡稳定性及其工程治理措施研究[D];长安大学;2012年
8 王峥;锦屏一级水电站左岸基础洞室群开挖对坝头边坡变形及稳定性的影响研究[D];成都理工大学;2010年
9 肖鹏飞;路堑边坡动力稳定性与防治技术研究[D];北京工业大学;2012年
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