收藏本站
《西南交通大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

层状岩体爆破的层裂效应及其对顺层边坡稳定性的影响研究

宋小林  
【摘要】: 近年来,我国国民经济得到了快速的发展,公路、铁路、机场及水利水电工程等基础设施建设遇到了前所未有的发展机遇,这些工程往往穿越各种山区地形,常会遇到各种复杂的地貌形态和工程地质环境,因此边坡稳定性问题更加突出。工程岩质边坡的稳定主要取决于岩体内各种地质结构的性质、空间展布以及开挖爆破形成边坡过程中爆破作用对地质结构性态的影响程度。正确分析爆破动力作用对岩质边坡稳定的影响直接关系到工程边坡的修建和使用安全,尤其是在边坡内含有顺倾软弱夹层时,穿过软弱层的深孔爆破对边坡稳定的影响更为显著。因此,如何正确分析爆破作用下软弱顺倾岩质边坡的稳定已成为亟解决的一个重要问题,一直是岩石力学界和爆破工程界关注的热点问题。 当爆破炮孔穿过顺倾岩质边坡的软弱层时,爆轰气体和爆炸冲击波引起紧邻炮孔的软弱介质移动压密而在一定范围内形成爆破空腔,空腔区内软弱层被推移冲刷走,使该范围内粘聚力完全丧失和内摩擦角降低为零,坡体的抗滑力消失;在压密区内软弱层内的粘聚力和内摩擦角虽然均有所增加,但是层间的粘聚力急剧减小,甚至完全丧失,对边坡的稳定十分不利;与此同时,在爆腔形成过程中,伴随着爆轰气体的楔入,使上覆岩层(潜在滑体)受到爆轰气体的压力作用而产生向上的挠曲变形,导致数十倍炮孔直径范围内的岩体与软弱夹层分离即岩体发生层裂破坏,使该范围内的粘聚力为零,内摩擦角减小,而使该范围内的坡体抗滑力极大降低,从而导致边坡在爆破过程中形成局部或整体滑动。因此,要正确解决爆破作用下含顺倾软弱夹层的边坡岩体稳定性分析问题,必须首先明确爆破过程中边坡岩体的受力状态,建立相应的爆破数学力学模型,才能给出合理的边坡动力稳定性计算方法。 为此,本文应用爆炸力学理论,从爆轰气体沿堵塞方向和软弱夹层方向等熵绝热膨胀的角度,分析爆轰气体楔入软弱夹层后边坡岩体的受力状态,建立深孔爆破过程中边坡岩体的准静态力学模型,导出了爆炸作用在软弱夹层内形成爆腔后的准静态压力和软弱层临界层裂长度计算公式。通过分析爆轰气体楔入层面内对边坡岩体产生的抬动作用,导出了边坡潜在滑体的动力稳定系数同装药参数、岩体力学参数和边坡几何尺寸的定量关系,提出了一种分析顺倾岩质边坡的爆破动力稳定性的新途径。 针对顺倾边坡爆破时爆轰气体冲刷、压密软弱夹层而形成爆腔从而影响边坡稳定的问题,应用爆轰流体动力学和气液两相流理论,分析了在钻孔爆破过程中软弱夹层在爆轰气体作用下的压密和推移机理,建立了爆破过程中软弱夹层的运动力学模型,导出了在爆轰气体作用下软弱夹层的运动速度、最终爆腔半径和扩腔时间同装药参数和软弱夹层力学参数的定量关系。 利用高速摄影技术进行了爆轰气体作用下软弱夹层充填物运动速度的测定,分析了软弱充填物运动速度的变化规律,同时还得到了软弱夹层中的爆腔形状和尺寸。 利用声波探测技术进行了试验模型的声波速度探测,得到了模型在爆破前后的声波速度,分析了不同测点声波速度变化的规律和原因,提出了确定软弱夹层中形成的爆腔半径和压密区半径等变形特性的方法,为顺倾岩质边坡的爆破动力稳定分析提供可靠的基础数据。 利用有限元LS-DYNA3D程序,模拟并研究了其它工况条件下软弱夹层的变形随软弱层厚度及倾角、炮孔直径、装药量和药柱长度与直径之比的变化规律,扩充和完善了模型试验和运动力学模型。 最后,经过实例分析表明深孔爆破过程中边坡岩体的准静态力学模型具有很好的准确性,它从爆破原理上综合考虑了爆轰气体的扩散和楔入作用等因素,较以往边坡爆破动力稳定性分析更进一步。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TU457

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 宋小林;张继春;郭学彬;肖正学;;钻孔爆破过程中顺倾边坡软弱夹层的运动力学模型[J];应用力学学报;2010年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 梅新;云南普宣高速公路顺层路堑边坡研究[D];武汉理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王海亮,冯长根,王丽琼;土中爆炸成腔的现场试验研究[J];火炸药学报;2001年02期
2 陆文,张志呈;钻孔爆破中炮孔堵塞作用机理研究[J];爆破;2001年01期
3 钟冬望,李寿贵;预裂爆破数值模拟及其应用研究[J];爆破;2001年03期
4 王清洁,顾文彬,茼茂辉,时党勇,马海洋;半无限土介质中集团装药爆炸空腔的数值模拟[J];爆破;2002年03期
5 龙源;条形装药土中爆炸冲击波及空腔的数值模拟[J];爆炸与冲击;1990年01期
6 李夕兵;论岩体软弱结构面对应力波传播的影响[J];爆炸与冲击;1993年04期
7 陈登平;王永刚;贺红亮;黎明发;经福谦;;强角闪石化橄榄二辉岩的动态拉伸强度实验研究[J];爆炸与冲击;2005年06期
8 卢文波,陶振宇;爆生气体驱动的裂纹扩展速度研究[J];爆炸与冲击;1994年03期
9 陈玲玲,陈敏中,钱胜国;岩质陡高边坡地震动力稳定分析[J];长江科学院院报;2004年01期
10 刘立平,雷尊宇,周富春;地震边坡稳定分析方法综述[J];重庆交通学院学报;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王如路;孙钧;;DDA理论及在三峡船闸高边坡工程中的应用[A];岩土力学的理论与实践——第三届全国青年岩土力学与工程会议论文集[C];1998年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 贺丽萍;露天矿边坡动力稳定性研究[D];辽宁工程技术大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李孜军;灰色系统基本方法及其在矿井通风中的应用[J];四川有色金属;1996年03期
2 罗应瑞,詹述全;关于某工程边坡地基稳定性评价及处理[J];四川建筑科学研究;1989年04期
3 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
4 朱明,谢涛;回填式挡土墙失稳机理与可靠性分析[J];四川建筑科学研究;2003年01期
5 谢勇谋,谭光杰,胥良;利用人工神经网络由静力触探推算液化指数[J];四川建筑科学研究;2004年02期
6 富海鹰,冯君,李友明;超大型运梁设备对预制场地基基础影响分析[J];四川建筑科学研究;2005年03期
7 彭建政;何广杰;周灵源;;灰色聚类方法在建筑结构鉴定中的应用[J];四川建筑科学研究;2005年06期
8 杨涛;周德培;罗阳明;;大变形有限元确定边坡潜在滑面的位移判据[J];四川建筑科学研究;2006年05期
9 陈广斌;;关键块体在边坡岩体稳定性评价中的应用[J];四川建筑科学研究;2007年01期
10 王成华;高文梅;李成;;粒子群优化算法搜索土坡临界非圆弧滑动面[J];四川建筑科学研究;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈金辉;康毅力;李大奇;游利军;;致密砂岩储层裂缝面结构模型及应力敏感性研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 潘一山;吕祥锋;李忠华;;煤矿冲击地压巷道吸能支护研究[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
3 杨益;方潜生;汪力君;;基于Handel-C的数字芯片的设计方法研究与实现[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
4 胡杨林;蒋洁琼;王明煌;曾勤;邱岳峰;邹俊;陈红丽;FDS team;;聚变裂变混合堆长寿命锕系废料嬗变处理的中子学优化分析[A];安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集[C];2010年
5 尚彦军;史永跃;林达明;吴锋波;张巍;;从浅表花岗岩体中地应力测试深度与应力值间关系分析剥蚀厚度[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
6 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[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
7 周剑;;SH波作用下岩质边坡响应规律的解析探讨[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
8 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
9 戴妙林;李同春;徐建荣;胡继刚;陈威;;白鹤滩水电站左岸边坡天然状态动力稳定数值计算分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
10 孙燕;孙峥;黄鹍;;基于模拟退火机制的隔离小生境混合遗传算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨书召;受限空间煤尘爆炸传播及伤害模型研究[D];河南理工大学;2010年
2 李润之;点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D];山东科技大学;2010年
3 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 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
6 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
7 韩艳玲;可能性构造空间理论与计算机作曲思维模型研究[D];华中科技大学;2010年
8 彭北青;第三方物流配送车辆路径问题模型及算法研究[D];华中科技大学;2009年
9 黄林峰;多目标进化算法研究[D];中国科学技术大学;2009年
10 刘飞;四足机器人步态规划与平衡控制研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘文伍;杉木树矿井瓦斯地质规律及瓦斯预测研究[D];河南理工大学;2010年
2 黄丹;郑州市区深部地热资源水利用优化配置[D];河南理工大学;2010年
3 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
4 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 冯银银;隧道围岩应力与位移数值模拟与分析[D];山东科技大学;2010年
7 张伟伟;恐怖爆炸荷载作用下地铁车站的冲击反应与防护技术研究[D];山东科技大学;2010年
8 蔺新丽;爆破震动作用下建筑结构动力响应研究及灾害控制[D];山东科技大学;2010年
9 孟庆辉;恐怖爆炸荷载作用下地铁隧道的冲击反应与防护研究[D];山东科技大学;2010年
10 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王海亮,冯长根,王丽琼;土中爆炸成腔的现场试验研究[J];火炸药学报;2001年02期
2 陆文,张志呈;钻孔爆破中炮孔堵塞作用机理研究[J];爆破;2001年01期
3 龙源,林学圣,许连坡;条形装药土中爆炸空腔发展过程的实验研究[J];爆炸与冲击;1988年03期
4 龙源;条形装药土中爆炸冲击波及空腔的数值模拟[J];爆炸与冲击;1990年01期
5 石豫川,冯文凯,冯学钢,兰波;国道108线某段缓倾角顺层边坡变形破坏机制物理模拟研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2003年04期
6 李树森,任光明,左三胜;层状结构岩体顺层斜坡失稳机理的力学分析[J];地质灾害与环境保护;1995年02期
7 ;RESEARCH ON DISPLACEMENT CRITERION OF STRUCTURAL DEFORMATION AND FAILURE FOR BEDDING ROCK SLOPE[J];Scientia Geologica Sinica;1998年02期
8 郑云木,田强;条形装药在岩体中爆炸成腔过程的数值分析[J];后勤工程学院学报;2005年01期
9 郭学彬;张继春;刘泉;张杰涛;;爆破振动对顺层岩质边坡稳定性的影响[J];矿业研究与开发;2006年02期
10 周海;胡启军;谢强;;宜万铁路某顺层边坡滑动范围的位移反分析[J];路基工程;2008年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 宋从军;路堑高边坡开挖变形理论及控制措施研究[D];西南交通大学;2004年
2 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
3 冯君;顺层岩质边坡开挖稳定性及其支护措施研究[D];西南交通大学;2005年
4 李维光;爆破振动作用下顺层岩质边坡稳定性研究[D];西南交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李道明;顺层岩质边坡稳定性分析与防治研究[D];武汉理工大学;2007年
2 唐浩;顺层岩质边坡稳定性影响因素分析[D];武汉理工大学;2009年
3 龚涛;顺层岩质边坡稳定性研究[D];西安理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王英锐,唐忠德;考虑土条间作用剪力的土坡稳定分析方法[J];地下空间;1999年01期
2 朱传统;刘宏根;梅锦煜;;地震波参数沿边坡坡面传播规律公式的选择[J];爆破;1988年02期
3 姚尧;;爆震的放大效应与二元回归分析[J];爆破;1992年04期
4 朱传云,卢文波,董振华;岩质边坡爆破振动安全判据综述[J];爆破;1997年04期
5 舒大强,赖世骧,朱传云,卢文波;岩石高边坡爆破振动效应观测及分析[J];爆破;2000年S1期
6 王在泉,陆文兴;高边坡爆破开挖震动传播规律及质量控制[J];爆破;1994年03期
7 潘井澜;爆破破岩机理的探讨[J];爆破;1994年04期
8 李启发;爆破地震波对岩质边坡稳定性的影响[J];爆破;1995年03期
9 张建华,林大泽,高文学;深孔药壶爆破法的试验与研究[J];爆破;1996年03期
10 邹定祥;计算露天矿台阶爆破块度分布的三维数学模型[J];爆炸与冲击;1984年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘立平;水平地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用分析[D];重庆大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 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
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李连崇;唐春安;梁正召;李根;;软弱夹层对深部地下洞室围岩损伤模式的影响[J];地下空间与工程学报;2009年05期
2 秦鸿;;软弱夹层边坡变形性状及其影响因素分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2011年02期
3 肖正学;郭学彬;张继春;蒲传金;肖定军;夏振坤;;含软弱夹层顺倾边坡爆破层裂效应的数值模拟与试验研究[J];岩土力学;2009年S1期
4 乔京生;王喜强;牛宝云;;基于差异沉降的复合地基沉降计算方法研究[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2007年03期
5 刘秋新;丁云;杨二平;李生森;胡中平;;汽车制造厂焊接车间空调通风系统模拟研究[J];制冷与空调(四川);2008年05期
6 夏振坤;郭学彬;肖正学;张继春;蒲传金;郝亚飞;;含软弱夹层的顺层岩质边坡爆破层裂效应及其控制[J];化工矿物与加工;2010年06期
7 江眺;胡琦;蒋军;;大型汽轮发电机组基础动力特性灵敏度分析[J];江南大学学报(自然科学版);2008年01期
8 乔京生;陶龙光;刘波;袁则循;;复合地基沉降计算新方法—桩体沉降法[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年01期
9 张晓平;吴顺川;张志增;胡波;;含软弱夹层土样变形破坏过程细观数值模拟及分析[J];岩土力学;2008年05期
10 张晓平;吴顺川;张兵;潘文;;软弱夹层几何参数对试样力学行为影响颗粒元模拟研究[J];工程地质学报;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨敏;秦艳;;基于冲击压强的挑流冲刷深度预测方法[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
2 马方凯;江春波;;ECOMSED模型的改进和检验[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
3 高永涛;陆有忠;金爱兵;;过软弱夹层竖井垮塌的数值模拟及加固[A];中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集[C];2009年
4 陈忠辉;李立;张勇;谢和平;;重力坝与坝基系统破坏过程的数值分析[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
5 张忱;洪国军;;自航耙吸挖泥船装舱溢流模型试验[A];第十三届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集[C];2007年
6 吕海宁;杨建民;彭涛;;基于CFD的海洋深水试验池造流系统数值模拟[A];2005年度海洋工程学术会议论文集[C];2005年
7 张娜;张文忠;曲淑媛;;潜堤及透浪式建筑物的平面二维波浪数值模拟[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
8 黄振宇;;螺旋桨的非定常力计算[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
9 徐玲君;李国栋;陈刚;薛阳;;数值模型计算泄流能力和模拟自由水面的评价—以薄壁堰流为例[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
10 廖剑晖;庄茁;;水下飞行器出水过程的附加质量法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 朱江 冯明农;风能项目组研讨数值模拟产品共享[N];中国气象报;2010年
2 本报记者 范颖华 通讯员 李之政;国家体育馆“模型试验”成功[N];华夏时报;2006年
3 ;堤基管涌机理和防治关键问题研究为堤防提供科学参考[N];中国水利报;2008年
4 本报记者 赵亚辉;探寻“大气”的奥秘[N];人民日报;2005年
5 张晓健;二重大型铸锻件数值模拟国家工程实验室获批[N];中国冶金报;2007年
6 本报记者;推进黄河口模型试验基地建设[N];东营日报;2006年
7 记者 陈佳南;为“南海一号”出水保驾[N];中国船舶报;2008年
8 向杰 实习生:孙馨;在计算机上模拟大气和海洋运动[N];科技日报;2005年
9 原小利;黄委切实加快黄河河口模型试验基地建设步伐[N];黄河报;2006年
10 上海交通大学 潘健生;材料热处理过程的数值模拟[N];科技日报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋小林;层状岩体爆破的层裂效应及其对顺层边坡稳定性的影响研究[D];西南交通大学;2008年
2 孙喜新;济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2005年
3 严春吉;液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D];大连海事大学;2005年
4 何志伟;复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究[D];华中科技大学;2005年
5 郭永红;超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究[D];华北电力大学(北京);2006年
6 胡国权;淮河试验时期的能量与水份循环研究[D];中国气象科学研究院;2001年
7 吴一红;管阵流体弹性不稳定性研究及流体诱发振动数值模拟[D];清华大学;1991年
8 陈黎明;电弧加热发动机的设计与研究[D];清华大学;2002年
9 肖金花;波纹管传热强化及其轴向承载能力研究[D];北京化工大学;2006年
10 周素云;激光等离子体中有着自生磁场的密度通道的分析研究[D];南昌大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何宗成;基于振动的混凝土拱坝损伤识别试验研究[D];浙江大学;2006年
2 缪成章;海底滑坡及其对海底管线的影响[D];浙江大学;2007年
3 汤丽君;支盘桩重复荷载作用下的工程性状研究[D];浙江工业大学;2007年
4 范子中;埋深组合群桩复合地基模型试验与理论分析[D];长沙理工大学;2009年
5 常伟涛;半填半挖路基差异沉降分析研究[D];湖南大学;2008年
6 李首龙;黏性土中土工格栅拉拔特性试验及数值模拟分析研究[D];大连理工大学;2009年
7 杨海锋;软弱夹层对隧道围岩稳定性的影响研究[D];北京交通大学;2011年
8 何立明;桩—土—承台非线性共同作用模型试验与数值分析[D];南京工业大学;2004年
9 曹卫文;顺层岩体边坡开挖过程模型试验[D];重庆交通大学;2009年
10 刘海燕;隧道开挖对地面建筑结构的影响研究[D];安徽理工大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026