海州露天矿北帮边坡稳定性与加固研究

论文摘要

边坡问题在道路工程、建筑工程、水电工程及其它岩土工程中最为常见,目前计算方法也有很多,但问题仍然存在很多。滑坡属于边坡岩土体运动灾害,每年都会造成巨大的财产生命损失。随着计算机技术的飞速发展,关于边坡稳定数值分析方法已经有了很大发展,同时力学分析也一直是边坡稳定分析的一种重要手段。海州露天矿是我国最早建设的露天矿之一,在经过50多年开采之后,现已经基本停止开采,并且将被建设成国家矿山公园。同时,公园北帮还分布着大量工矿企业,居民区,这些都要求北帮要有较高的稳定性。阜新市海州露天矿北帮主要是顺倾的岩层为层状分布的沉积系边坡,具有长度长,深度大的特点。矿坑最深处达到了350多米,接近400米。该矿坑北邦从开始建矿到现在据不完全统计发生滑坡超过60次。根据自然因素以及地质因素调查,滑坡主要是由于是边坡内部的弱层滑落才造成滑坡的。论文对海州矿北邦的稳定性分析与加固以东西方向划分的E18为例。一方面论文采用了目前较为流行,使用广泛的GEO-SLOPE分析软件主要应用极限平衡法的各个分支,如Sarma法、M—P法等,分析的结果与实际吻合较好;另一个方面是论文的研究采用ADINA程序进行了数值法的分析,对二维的地质模型进行创建,产生可视化效果对边坡稳定进行检测。对两种方法分别进行计算之后,将其结果进行对比发现:采用极限平衡法与采用ADINA程序所获得最危险的滑动层是相同的,滑动面是相差很小的。同时ADINA对边坡材料的性质更精确,考虑到材料的破坏准则及破坏原理自动确定破坏面,除此之外,也对应力重分布的影响加以研究。而不是事先人为假定一个滑动面。因此,采用ADINA的结果更加合乎实际情况。在分析了边坡的稳定性后,并且阅读了大量滑坡治理资料并结合海州矿边坡的实际地质情况的基础上,本文给出了了以预应力锚索为主,压坡脚为辅的边坡治理支护方案,以使边坡达到安全要求,并采用GEO-SLOPE和ADINA进行了支护后的边坡稳定性验算。并且对两种计算方法的结果进行了比较,结果令人满意。因此,选用论文中提到的边坡支护方案是能满足要求的。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 边坡稳定分析研究进展
• 1.2.2 预应力锚固技术的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容和技术路线
• 2 工程地质条件研究
• 2.1 地层岩性特征
• 2.1.1 地层
• 2.1.2 岩性
• 2.2 地质构造特征
• 2.2.1 褶曲构造
• 2.2.2 断裂构造
• 2.3 水文地理条件
• 2.3.1 含水层组的划分及其水文参数
• 2.3.2 地下水之间及其与地表水的水利联系
• 2.4 北帮滑坡、地面变形破坏概况
• 2.5 本章小结
• 3 边坡稳定性分析
• 3.1 对GEO－SLOPE 有关方法的说明
• 3.1.1 对GEO－SLOPE 简单的说明
• 3.1.2 瑞典圆弧法
• 3.1.3 毕肖普法
• 3.1.4 简布法
• 3.1.5 摩根斯坦—普赖斯法
• 3.1.6 萨尔玛法
• 3.2 ADINA 简介
• 3.3 北帮边坡变形破坏机制及地质力学模型参数
• 3.4 GEO－SLOPE 的边坡稳定性分析
• 3.4.1 地质模型构建
• 3.4.2 对GEO－SLOPE 计算结果的分析
• 3.5 基于ADINA 的边坡稳定性分析
• 3.5.1 地质模型构建
• 3.5.2 ADINA 模拟结果及分析
• 3.6 小结
• 4 北帮边坡加固研究
• 4.1 边坡加固概述
• 4.2 预应力锚索加固机理
• 4.2.1 预应力锚索加固的简介
• 4.2.2 预应力锚索的锚固机理
• 4.3 本文边坡的加固要求和措施
• 4.3.1 加固要求
• 4.3.2 各个弱层的加固方法
• 4.4 边坡支护方案的验证
• 4.4.1 GEO－SLOPE 的验算
• 4.4.2 采用ADINA 的验算
• 4.5 小结
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 进一步研究的问题与建议
• 参考文献
• 附录A 4﹟弱层滑动面锚固设计M-P 法计算条块间力
• 作者简历
• 学位论文数据集