震动作用下复合边坡动力响应分析

论文摘要

研究区位于陕西省华县金堆镇,由于露天矿开挖的不断进行,形成了一种由下部开挖形成的岩质边坡和上部人工堆渣组合的特殊的复合型边坡。目前北部堆积松散层已经发生了大范围的变形,在坡顶形成了一系列的张拉裂缝,局部产生了滑塌和破坏。而这种边坡的稳定性在很大程度上受生产爆破及靠帮爆破的影响,因此这种边坡处于爆破环境下,其动力效应到底如何?对于此类问题的研究是具有十分重要的现实和参考意义。本文通过研究金堆城露天矿的复合高边坡的动力响应,首先介绍了研究区的工程地质条件,然后分析了复合高边坡稳定性的影响因素和破坏形式,最后,利用爆破震动测试结果和有限元软件MSC.Marc进行数值模拟分析。考虑不同工况,本文模拟了三种工况下边坡的动力响应。通过有限元软件模拟计算,得到了复合型边坡的动力反应规律如下:(1)坡体的震动效应受震动波的周期影响较大,当震动波的周期接近或等于坡体自身的卓越周期时,坡体震动效应最明显。据此,也能够近似算出坡体不同工况下的卓越周期。震动持续时间对于动力放大效应无明显的影响。(2)同一种材料中,沿坡面向内同高程下,加速度放大效应依次减弱。而沿坡面向上,随高程的增大,加速度放大倍数逐渐增大。(3)在人工堆渣与破碎岩体接触带上,加速度的放大效应要明显高于两侧点的加速度放大效应。说明在两种材料耦合作用下,对震动的动力响应非常明显。(4)开挖深度130m时,随着上部荷载的增加,边坡的动力响应随之明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 动力作用特点和边坡在震动作用下稳定性研究历史及现状
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 研究区的工程地质条件
• 2.1 研究区自然地理概况与气候
• 2.2 地形地貌条件
• 2.3 地质构造
• 2.4 地层岩性
• 4）'>2.4.1 全新统（Q₄）
• 3）'>2.4.2 上更新统（Q₃）
• 2）'>2.4.3 中更新统（Q₂）
• 2.4.4 前第四系地层
• 2.5 水文地质条件
• 2.5.1 地下水的类型
• 2.5.2 地下水的补给
• 2.6 新构造运动与地震活动性
• 2.6.1 新构造运动
• 2.6.2 地震活动性
• 第三章 复合高边坡稳定性的影响因素和破坏形式
• 3.1 影响复合高边坡稳定性的因素
• 3.1.1 地形地貌条件影响
• 3.1.2 岩性与岩体结构特性影响
• 3.1.3 地下水的影响
• 3.1.4 人工活动的影响
• 3.1.5 地震震动
• 3.2 复合高边坡的破坏形式分析
• 3.2.1 整体破坏（1）——蠕滑～拉裂型
• 3.2.2 整体破坏（2）——拉裂～滑移型
• 3.2.3 表部破坏（1）——细沟、冲沟型
• 3.2.4 表部破坏（2）——滑塌型
• 3.2.5 泥石流
• 第四章 复合高边坡的爆破震动测试及结果分析
• 4.1 爆破震动的现场测试
• 4.1.1 测点的布置与仪器安装
• 4.1.2 测试结果统计
• 4.2 爆破震动测试结果分析
• 第五章 震动作用下复合高边坡的动力响应分析
• 5.1 本构模型的选择
• 5.1.1 破坏准则和屈服准则
• 5.1.2 硬化规律
• 5.1.3 流动法则
• 5.1.4 弹塑性矩阵
• 5.2 动力有限元分析方法
• 5.2.1 运动方程的解法
• 5.2.2 阻尼模型
• 5.3 本文本构模型与阻尼模型选取
• 5.4 MSC.MARC 动力模型的建立
• 5.4.1 计算模型的选取
• 5.4.2 单元的划分
• 5.4.3 参数的选取
• 5.4.4 边界条件
• 5.4.5 自重作用下复合边坡的稳定性分析
• 5.5 震动作用下动力响应分析
• 0）的计算'>5.5.1 卓越周期（T₀）的计算
• 5.5.2 动力输入参数对复合边坡的动力响应的影响
• 5.5.3 复合高边坡的动力响应分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的主要工作和成果
• 6.2 有待进一步完善的工作
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢