本文關(guān)鍵詞：巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的離散元分析及其應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摘要：Particle Flow Code (PFC)作為一種知名的離散元計(jì)算方法在巖體的動(dòng)態(tài)、非線性過(guò)程的數(shù)值計(jì)算方面較傳統(tǒng)的連續(xù)元有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和進(jìn)步。目前使用PFC進(jìn)行巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的分析的研究才剛起步不久,也不具備成熟的建模方法和分析理論。該方法還需要考慮細(xì)觀參數(shù)的標(biāo)定、邊坡模型的形成、節(jié)理的模型等復(fù)雜的過(guò)程。本文基于巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的顆粒流模型特點(diǎn)和分析方法,進(jìn)行了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析。結(jié)合城門(mén)山露采邊坡的Z1剖面,建立了PFC邊坡模型并進(jìn)行了應(yīng)用性的研究,主要內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)在PFC基本思想和計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,研究了PFC建模的一般步驟。使用PFC2D先后進(jìn)行了單軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)、雙軸數(shù)值試驗(yàn)、直剪數(shù)值試驗(yàn)、巴西劈裂數(shù)值試驗(yàn)和平臺(tái)巴西劈裂數(shù)值試驗(yàn),通過(guò)試錯(cuò)法標(biāo)定了PFC模型所需的細(xì)觀參數(shù)。 (2)利用平臺(tái)巴西劈裂試驗(yàn)測(cè)定巖石抗拉強(qiáng)度,可以改善加載處的應(yīng)力狀態(tài)。通過(guò)平臺(tái)圓盤(pán)巴西劈裂的數(shù)值試驗(yàn),對(duì)不同平臺(tái)中心角的巴西劈裂進(jìn)行了分析。推薦平臺(tái)中心角為20°的平臺(tái)圓盤(pán)進(jìn)行巴西平臺(tái)劈裂試驗(yàn)；經(jīng)過(guò)計(jì)算得到平臺(tái)中心角20°的平臺(tái)巴西劈裂抗拉強(qiáng)度修正系數(shù)k=0.9315。 (3)建立了8組不同節(jié)理傾角下的PFC巖質(zhì)邊坡模型(節(jié)理傾角α分別為：0°,15°,30°,40°,50°,60°,75°,90°),分析了不同節(jié)理傾角對(duì)邊坡的破壞模式的影響,發(fā)現(xiàn)節(jié)理傾角對(duì)邊坡穩(wěn)定性和破壞模式有重要作用。當(dāng)節(jié)理傾角為0°或者90°時(shí),邊坡穩(wěn)定性主要受到完整巖石的強(qiáng)度的控制。當(dāng)節(jié)理的傾角為30°至60°時(shí),節(jié)理對(duì)邊坡破壞模式和穩(wěn)定性起決定性作用。 (4)綜合PFC和極限平衡法進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定性分析。該方法不需要其他假設(shè)條件和搜索算法,利用PFC自動(dòng)確定邊坡的臨界滑動(dòng)面。通過(guò)自編FISH程序得到邊坡的滑動(dòng)面數(shù)據(jù),再把滑動(dòng)面數(shù)據(jù)輸入到Spencer程序中,計(jì)算得到極限平衡法得到邊坡安全系數(shù)。 使用重力增加法使邊坡處于臨界破壞狀態(tài),該邊坡模型采用的臨界重力加速度對(duì)于確定滑動(dòng)面和計(jì)算安全系數(shù)至關(guān)重要。因?yàn)殡S著試驗(yàn)重力加速度的增加,邊坡破壞程度變得也大,計(jì)算得到的邊坡安全系數(shù)也在增加。 (5)建立了城門(mén)山露采邊坡Z1剖面的PFC邊坡模型,分析得到邊坡的破壞模式。坡腳處的節(jié)理引導(dǎo)了滑動(dòng)面的形成；而軟弱巖層弱化了邊坡的整體穩(wěn)定性,促使邊坡整體滑動(dòng)面向邊坡內(nèi)部的發(fā)展。 根據(jù)該邊坡的自身特點(diǎn),提出了具有針對(duì)性的加固措施。對(duì)于坡腳處的節(jié)理建議采取的錨固的加固方式,而為提高坡體中的軟弱巖層強(qiáng)度,建議通過(guò)注漿的方式進(jìn)行加固。最后為了對(duì)可能出現(xiàn)的滑坡事故進(jìn)行預(yù)先的辨識(shí),對(duì)邊坡破壞滑動(dòng)過(guò)程中邊坡內(nèi)各部分的位移、速度進(jìn)行了追蹤和分析。
【關(guān)鍵詞】：巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性 顆粒流 離散元 巖石力學(xué) 安全系數(shù) 滑坡
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TD854.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 極限平衡法12
• 1.2.2 數(shù)值分析法-連續(xù)元12
• 1.2.3 數(shù)值分析法-離散元12-13
• 1.3 顆粒流的基本思想及其發(fā)展13-15
• 1.3.1 顆粒流基本思想及其假設(shè)13
• 1.3.2 PFC國(guó)內(nèi)外研究概況13-15
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容和思路15-17
• 2 離散元數(shù)值計(jì)算原理17-27
• 2.1 離散元計(jì)算過(guò)程17-20
• 2.1.1 力和位移定律17-19
• 2.1.2 運(yùn)動(dòng)定律19-20
• 2.2 離散元細(xì)觀接觸本構(gòu)模型20-22
• 2.2.1 線性剛度模型20
• 2.2.2 滑動(dòng)模型20
• 2.2.3 平行粘結(jié)模型20-21
• 2.2.4 伯格斯模型21-22
• 2.3 離散元初始模型的建模過(guò)程22-26
• 2.3.1 初始幾何模型22-23
• 2.3.2 初始內(nèi)部應(yīng)力模型23
• 2.3.3 去除漂浮粒子23
• 2.3.4 細(xì)觀參數(shù)賦值23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 顆粒流的細(xì)觀參數(shù)及節(jié)理巖質(zhì)邊坡模型27-42
• 3.1 細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定研究現(xiàn)狀27-28
• 3.2 數(shù)值仿真試驗(yàn)與細(xì)觀參數(shù)反演28-37
• 3.2.1 單軸壓縮試驗(yàn)28-29
• 3.2.2 雙軸壓縮試驗(yàn)29
• 3.2.3 直接剪切試驗(yàn)29-30
• 3.2.4 巴西劈裂與平臺(tái)巴西劈裂試驗(yàn)30-37
• 3.3 節(jié)理巖質(zhì)邊坡模型及破壞模式分析37-41
• 3.3.1 節(jié)理巖質(zhì)邊坡模型37-39
• 3.3.2 不同節(jié)理傾角對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響分析39
• 3.3.3 邊坡破壞過(guò)程分析39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 基于顆粒流和極限平衡法的邊坡穩(wěn)定性分析42-55
• 4.1 PFC邊坡模型建模42-43
• 4.2 重力增加法43-46
• 4.2.1 兩種破壞方式43-44
• 4.2.2 邊坡滑動(dòng)面44-46
• 4.3 邊坡安全系數(shù)46-47
• 4.4 重力加速度分析47-48
• 4.5 邊坡漸進(jìn)破壞分析48-50
• 4.6 例證50-53
• 4.7 本章小結(jié)53-55
• 5 城門(mén)山露采邊坡穩(wěn)定性分析及動(dòng)態(tài)破壞過(guò)程55-80
• 5.1 研究目的與礦區(qū)概況55
• 5.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件55-62
• 5.2.1 礦區(qū)工程地層55-60
• 5.2.2 水文地質(zhì)條件60-61
• 5.2.3 工程地質(zhì)分區(qū)61-62
• 5.3 邊坡巖土體物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)及工程折減62-68
• 5.3.1 試驗(yàn)設(shè)備、試樣取樣及處理62-65
• 5.3.2 巖石和湖泥的物理力學(xué)測(cè)試65-67
• 5.3.3 巖土體力學(xué)參數(shù)的工程處理67-68
• 5.4 簡(jiǎn)化的邊坡PFC模型68-73
• 5.4.1 城門(mén)山邊坡原型68-69
• 5.4.2 PFC邊坡模型假定條件69-70
• 5.4.3 邊坡PFC模型建模過(guò)程70-72
• 5.4.4 設(shè)置邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)72-73
• 5.5 計(jì)算結(jié)果觀測(cè)與分析73-79
• 5.5.1 邊坡失穩(wěn)機(jī)制與加固73-76
• 5.5.2 動(dòng)態(tài)破壞過(guò)程的觀測(cè)分析76-79
• 5.6 本章小結(jié)79-80
• 6 結(jié)論與建議80-83
• 6.1 結(jié)論80-81
• 6.2 建議81-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文88-89
• 致謝89

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的離散元分析及其應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：278561