露天矿高边坡稳定性评价

论文摘要

随着露天开采工作的不断开展,边坡的稳定性问题就显得日益重要了,而且边坡的稳定影响到整个矿山的安全生产以及人员设备的安全。所以边坡的稳定性评价具有重要意义。以棒锤山铁矿为例来评定边坡的稳定性。用有限元法、FLAC分析边坡应力应变的过程中实现边坡稳定性评价,并利用强度折减技术和求导的方法来计算边坡的安全系数。有限单元法分别采用邓肯E-B模型和理想弹塑性广义米赛斯模型模拟边坡土体本构关系;有限差分法采用理想弹塑性摩尔—库仑模型模拟土体单元的应力应变关系。综述了国内外边坡稳定性分析的现状及趋势;概括了边坡稳定性分析方法和强度折减技术;阐明了边坡稳定的影响因素及边坡稳定的防护措施;叙述了人工神经网络的概念及其在边坡稳定性评价方面的应用;探讨了上述分析方法在露天矿边坡稳定性方面的应用。在评定棒锤山露天矿边坡稳定性的过程中,利用ANSYS方法建立边坡的二维模型来模拟边坡的几个典型剖面,得出边坡的稳定性系数;同时用FLAC方法对该边坡进行分析后与ANSYS方法进行比较,并且建立了BP神经网络模型来评价边坡的稳定性。结果表明:上述方法适合边坡稳定性分析的评价,且ANSYS方法和FLAC方法的评价结果具有一致性;该矿边坡稳定性状况基本良好,其中A-A剖面的安全系数为0.98,个别地区需要采取削坡减载,设置排水沟等防护措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 边坡稳定性分析在国内研究状况
• 1.2 边坡稳定性分析在国外研究状况
• 1.3 边坡稳定性方法研究
• 1.3.1 极限平衡法
• 1.3.2 数值分析方法
• 1.3.3 强度折减有限元法
• 2 平面应变条件下边坡稳定影响参数
• 2.1 边坡稳定参数选取
• 2.1.1 摩擦角、粘结力和容重
• 2.1.2 重力荷载引起的滑动
• 2.2 失稳判定准则
• 2.2.1 破坏标准的定义
• 3 有限元、有限差分、神经网络理论及其应用
• 3.1 有限元计算理论
• 3.1.1 弹塑性有限元计算基本公式
• 3.1.2 ANSYS
• 3.1.3 Druck-Prager（DP）材料
• 3.2 拉格朗日有限差分法
• 3.2.1 基本原理
• 3.2.2 FLAC 程序概述
• 3.2.3 利用FLAC 分析边坡的计算步骤
• 3.3 基于神经网络的安全评价方法
• 3.3.1 BP 网络的学习过程
• 3.3.2 BP 人工神经网络模型的建立
• 4 边坡模型的建立和模拟
• 4.1 模型的求解方法
• 4.1.1 强度折减方法
• 4.1.2 ANSYS 求导求安全系数法
• 4.2 模型求解影响因素
• 4.2.1 地下水对岩质边坡的影响
• 4.2.2 结构面对岩质边坡的影响
• 4.2.3 爆破对岩质边坡的影响
• 4.3 物理模型的建立
• 4.4 计算参数的选取
• 4.4.1 材料属性的确定
• 4.4.2 材料属性的确定
• 4.4.3 边界条件的确定
• 4.5 建立有限元模型
• 5 边坡稳定性模拟分析
• 5.1 棒锤山铁矿边坡状况简介
• 5.1.1 棒锤山铁矿的水文、地质条件
• 5.1.2 边坡稳定性分析
• 5.2 边坡稳定性防护措施
• 5.2.1 边坡的减压
• 5.2.2 坡面防护
• 结论
• 参考文献
• 附录A 数值模拟结果
• 附录B 剖面布置示意图
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集