露天矿高边坡稳定性评价

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
  • 相关论文文献

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