本文關(guān)鍵詞：露天礦山爆破振動信號分析與邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《太原理工大學》 2013年

露天礦山爆破振動信號分析與邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究

付曉強  

【摘要】：露天礦爆破振動危害及邊坡穩(wěn)定性歷來是露天礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù),并一直是采礦工程和巖石力學等相關(guān)學科的基本研究領(lǐng)域。如何在保證礦山安全、高效生產(chǎn)的前提下,合理降低爆破振動效應,控制爆破振動危害,一直是國內(nèi)外爆破領(lǐng)域科研技術(shù)人員面臨的重大課題。 目前,對于露天礦山爆破振動效應的預防和控制問題,仍然是以爆破振動監(jiān)測和數(shù)值模擬的方法為主。從大量的爆破工程采集得到的振動監(jiān)測信號和分析結(jié)果可以得到：爆破振動信號與其他振動信號不同,屬于典型的非平穩(wěn)隨機過程,具有自身的獨特性,例如振動持續(xù)時間較短、突變很快和振動峰值衰減迅速等特點。隨著爆破振動信號分析技術(shù)手段和分析儀器的不斷發(fā)展,以及爆破工程技術(shù)人員對爆破振動信號認識的深化,提出了包括傅里葉變換、小波和小波包變換、HHT變換、反應譜分析等眾多的爆破振動分析方法。由于爆破振動信號自身的復雜性,目前還沒有一種能夠全面反映爆破振動信號特征的綜合分析方法。應用比較成熟的FFT(快速傅里葉變換)和STFT(短時傅里葉變換)分析方法,在爆破振動信號優(yōu)勢頻率識別方面,具有不可替代的優(yōu)勢,但同時對于非平穩(wěn)信號的處理,卻突顯出很多弊端,例如其不能將信號的頻域和時域特征很好地結(jié)合。而另一種分析方法,小波和小波包變換和分析,彌補了傅里葉分析的缺陷,其不僅能夠給出非平穩(wěn)信號的時域特征,而且能夠清晰表征信號的頻域特征,具有良好的應用前景。再后來出現(xiàn)的HHT(希爾伯特變換)分析方法是一種全新的分析方法,通過對信號進行HHT變換,能夠從時間-頻率-能量的角度揭示爆破振動信號所包含的信息特征量,完善了爆破分析手段的多樣化。反應譜分析方法是一種動力學響應的分析過程,通.過插值解析,可以分析得到爆破振動強度隨頻率和周期的變化趨勢。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和軟件開發(fā)的進步,數(shù)值模擬方法已成為了研究和預測爆破振動效應最有效的手段,其對露天邊坡等涉及到復雜本構(gòu)模型的求解,提供了極大的可能。有限元分析方法的強大優(yōu)勢,必然會在爆破振動下邊坡體的動態(tài)響應和穩(wěn)定性研究方面,得到更加廣泛的應用。 通過結(jié)合多種分析手段,本研究著重對靈石露天礦實際工程采集到的振動信號進行了分析，并采用先進的SLOPE/W軟件，對邊坡穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬研究。通過分析得到了以下結(jié)論：(1).從頻率方面,露天爆破振動信號隨著爆心距加大,爆破振動主頻率有往低頻發(fā)展的趨勢,而且在振動三向分量中,邊坡的高程選擇放大作用各不相同。(2)從爆破施工方面,通過小波分析方法,獲取了微差雷管精確的延期時間間隔,并采用小波包分析,得到了爆破振動信號不同頻率段三向能量衰減規(guī)律。(3).從爆破安全方面,通過HHT分析方法,驗證了雷管早爆現(xiàn)象的事實。通過采用不同的譜分析,得到了能量隨時-頻等參量的分布狀態(tài)。(4).從礦區(qū)建筑物的保護方面,采用反應譜分析方法,得到了隨著阻尼比系數(shù)的增大,結(jié)構(gòu)響應幅值降低的結(jié)論,并分析了邊坡高度對反應譜的放大不僅體現(xiàn)在幅值上,而且也體現(xiàn)在對優(yōu)勢頻率帶的擴展方面。(5).從邊坡穩(wěn)定性方面,通過數(shù)值模擬研究,分析得到了邊坡體不同部位的應力、應變狀態(tài),評價了邊坡體的安全狀態(tài)以及對邊坡穩(wěn)定的相關(guān)影響因素。 本文以靈石露天礦山爆破開采實際工程為背景,通過對現(xiàn)場采集到的爆破振動信號進行多角度,多層面的分析,揭示爆破振動信號所包含的特征信息。在對爆破振動信號分析的基礎(chǔ)上,總結(jié)不同地形條件下,爆破振動信號的傳播規(guī)律和衰減特性。為優(yōu)化爆破參數(shù)、合理設(shè)計爆破網(wǎng)路、保證礦山安全生產(chǎn)、實現(xiàn)礦山效益最大化提供理論根據(jù)。最后對爆破振動激勵下,邊坡體的穩(wěn)定性進行了重點研究分析,客觀再現(xiàn)邊坡體的動態(tài)響應過程和安全系數(shù)隨時間的穩(wěn)定性趨勢,為露天礦山爆破開采安全保證體系的建立,提供一定的指導與理論參考。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TD235;TN911.6
【目錄】：

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