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爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究

杨溢  
【摘要】:随着我国矿山建设的发展,在大型的露天矿山开采中,开采深度进一步加深,露天边坡高度增大,坡度变陡,边坡的稳定和安全直接关系到露天矿山开采的安全。生产爆破是日常生产活动,具有反复性,其爆破动荷载对边坡的作用也是具有反复性,日积月累对边坡岩体损伤产生累积作用。本文通过阅读大量的国内外文献,研究了岩质边坡动力问题研究的进展,并结合课题《小龙潭爆破振动降震研究》、《小龙潭爆破振动对边坡稳定性的影响》和《爆破震动对露天边坡与山体边坡复合体稳定性的影响研究》系统的研究了爆破振动对边坡岩体的动荷载的累积破坏效应。 论文选用小波包分析理论及希尔伯特-黄(HHT)理论对所采集到的现场爆破振动信号进行分析,同时对这两种算法的实现过程进行了设计。利用MATLAB7.0对小波包理论和希尔伯特-黄变换(HHT)编写相关程序,对原始爆破振动信号进行分解重构,利用小波包理论着重分析了爆破振动信号中不同频带上能量的分布规律以及个频带能量随着传播距离及高程变化时的演化规律,得到IMF分量、瞬时能量、边际谱和能量谱。分析可知小龙潭布沼坝坑爆破震动的能量主要分布在信号的低频段,一般在20Hz以下,当随着爆心距增加高频信号能量将会损失,低频信号能量尤其是10Hz以下的低频信号成为能量的主体部分,这与边坡自振频率接近,容易对边坡的稳定性产生较大影响。 论文结合国内外蠕动边坡的研究现状、研究趋势、蠕动边坡的类型及其变形、失稳空间预测,以小龙潭露天矿布沼坝蠕动边坡为研究对象,就生产爆破振动及其对布沼坝蠕动边坡的影响进行了系统分析和研究。论文以岩石动力学、断裂力学和损伤力学为理论基础,以SHPB系统为试验手段,研究边坡岩石在冲击准动态作用下的塑性损伤累积效应。论文选用了功能强大的FLAC3D的动力分析方法来研究爆破荷载对小龙潭矿务局布沼坝露天矿边坡稳定性影响,在边坡稳定性的数值计算中,首次在动载荷的计算中输入了三维爆破振动波并分析了其对边坡稳定性的影响,与输入一个方向的振动波相比更能与工程实践相符。


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