本文關(guān)鍵詞：露采順層高邊坡巖體力學(xué)參數(shù)反演優(yōu)化與穩(wěn)定性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：巖體力學(xué)參數(shù)的選取是評價巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性的一項基礎(chǔ)性工作,但由于巖體具有不均勻性和非線性的特點,造成巖體力學(xué)參數(shù)在選取上也表現(xiàn)出不唯一性和模糊性,如何選取科學(xué)合理的巖體力學(xué)參數(shù)對于評價邊坡穩(wěn)定性顯得尤為重要,深入開展邊坡巖體力學(xué)參數(shù)研究對于保障邊坡工程的設(shè)計和安全運營具有重要的意義。本文依托“峨眉山市黃山石灰石礦山終了邊坡穩(wěn)定性論證與優(yōu)化研究”項目,開展巖體力學(xué)參數(shù)及邊坡穩(wěn)定性研究。該礦山巖層傾向與坡向基本一致,為順向邊坡,主要可開采礦層為二疊系茅口組和棲霞組,礦層中含有多層軟弱結(jié)構(gòu)面,力學(xué)性質(zhì)差,存在著嚴重的安全隱患,其中二疊系梁山組軟弱夾層貫穿全區(qū),成為影響終了邊坡穩(wěn)定性的主控因素。礦山曾在歷史發(fā)生過多次順層滑坡,造成了重大的人員和財產(chǎn)損失。本文在收集黃山石灰石礦山工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,通過詳細的現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查分析,從軟弱夾層的物質(zhì)基礎(chǔ)、構(gòu)造運動、地下水作用三個方面分析了軟弱夾層的形成過程,并結(jié)合軟弱夾層礦物成分、顆粒成分、發(fā)育特征等分析了軟弱夾層強度特征影響因素,根據(jù)現(xiàn)場原位剪切試驗、室內(nèi)剪切試驗和滑動帶參數(shù)反算結(jié)果,綜合對比分析確定軟弱夾層力學(xué)參數(shù)。根據(jù)工程地質(zhì)分區(qū),應(yīng)用RQD分類、CSMR分級方法和修正的BQ-RSlope方法進行巖體質(zhì)量評價,結(jié)合RocLab程序,應(yīng)用Hoek-Brown強度準則估算該礦山巖體的強度參數(shù)。最后,建立露天礦邊坡工程地質(zhì)數(shù)值模擬模型,應(yīng)用FLAC3D有限差分法對邊坡進行穩(wěn)定性數(shù)值計算,對露天礦邊坡穩(wěn)定性做出分析評價,為礦山的設(shè)計和安全生產(chǎn)提供依據(jù)。取得以下研究成果：(1)通過對黃山石灰石露天礦邊坡中發(fā)育的軟弱夾層進行工程地質(zhì)調(diào)查和工程地質(zhì)性質(zhì)的研究,認識到軟弱夾層的形成是個復(fù)雜而漫長的地質(zhì)歷史過程。礦區(qū)軟弱夾層的形成有其必要的物質(zhì)基礎(chǔ)、構(gòu)造運動和地下水作用,主要包括含炭泥質(zhì)灰?guī)r和含泥砂質(zhì)灰?guī)r,礦區(qū)內(nèi)發(fā)育四層延續(xù)性較好的軟弱夾層,其中梁山組軟弱夾層貫穿全區(qū)。根據(jù)對軟弱夾層的礦物成分和顆粒成分的分析結(jié)果,結(jié)合現(xiàn)場軟弱夾層的發(fā)育特征,從軟弱夾層的自然屬性和賦存環(huán)境分析了軟弱夾層力學(xué)特性的影響因素,其中自然屬性主要包括軟弱夾層的礦物成分、粒度成分、厚度等；賦存環(huán)境主要包括地應(yīng)力和地下水的影響,這共同決定了軟弱夾層參數(shù)取值的模糊性和復(fù)雜性。采用多種方法對軟弱夾層的抗剪強度參數(shù)進行取值,根據(jù)現(xiàn)場原位剪切試驗和室內(nèi)剪切試驗得出軟弱夾層的抗剪強度試驗值。在現(xiàn)場滑坡工程地質(zhì)特征調(diào)查的基礎(chǔ)上,分析了滑坡的滑動機理,礦區(qū)滑坡屬于牽引式滑坡,以滑移-拉裂為主要表現(xiàn)形式,滑坡是在內(nèi)外動力作用下失穩(wěn)破壞的,地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造是滑坡發(fā)生的主要內(nèi)在因素,不合理的開挖方式、爆破振動和降雨是滑坡發(fā)生的主要誘因。結(jié)合現(xiàn)場已發(fā)生滑坡的形態(tài)和性質(zhì),恢復(fù)滑坡滑動前的幾何狀態(tài)和受力狀態(tài),根據(jù)反算法原理進行滑動帶抗剪強度參數(shù)反算。最后,對所取得的軟弱夾層抗剪強度進行綜合對比分析表明,三種方法求得的軟弱夾層強度參數(shù)值較接近�，F(xiàn)場原位試驗較室內(nèi)剪切試驗取得的強度參數(shù)值小,更加符合實際情況,反算法得到的是全斷面平均抗剪強度。據(jù)此,給出了黃山石灰石礦山邊坡軟弱夾層的建議值：C=0.04MPa,φ=29°(天然工況)；C=0.01MPa,φ=29°(飽和工況)。(2)根據(jù)礦區(qū)的地形地貌、巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征和工程地質(zhì)巖組特性進行工程地質(zhì)分區(qū),將礦區(qū)邊坡分為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)。應(yīng)用RQD分類、CSMR分級方法和修正的BQ-RSlope方法進行礦區(qū)邊坡巖體質(zhì)量評價,三種方法互相驗證綜合判別邊坡巖體質(zhì)量等級,評價結(jié)果表明：RQD分類體系表征礦區(qū)邊坡巖體質(zhì)量等級在很差～一般;CSMR分類體系表征礦區(qū)邊坡巖體質(zhì)量等級在Ⅴ～Ⅱ之間；BQ-RSlope分類體系表征礦區(qū)邊坡巖體質(zhì)量等級在Ⅴ～Ⅱ之間。受區(qū)域構(gòu)造及后期爆破振動的影響,邊坡巖體質(zhì)量整體較差,其Ⅰ區(qū)巖體質(zhì)量優(yōu)于Ⅱ區(qū)巖體質(zhì)量,Ⅲ區(qū)巖體質(zhì)量最差,評價結(jié)果與礦區(qū)實際情況相符合；礦區(qū)內(nèi)茅口組和棲霞組巖體破碎,巖體質(zhì)量較差,梁山組地層貫穿全區(qū),巖體質(zhì)量等級為V級,厚度大,遇水后軟化崩解,強度急劇降低。大乘寺組地層巖體質(zhì)量等級為Ⅱ級,該層巖體結(jié)構(gòu)呈薄板狀產(chǎn)出,層間結(jié)合好,巖體質(zhì)量較好,巖體較完整,強度高。因此,建議將奧陶系砂巖作為露天礦邊坡最終底板層。最后,根據(jù)巖體質(zhì)量評價結(jié)果,應(yīng)用RocLab程序,利用Hoek-Brown準則進行邊坡巖體力學(xué)參數(shù)估算。(3)通過對黃山石灰石露天礦邊坡進行開挖數(shù)值模擬計算,對邊坡的位移場,應(yīng)力場,塑性區(qū)和剪應(yīng)變增量進行分析,計算結(jié)果表明：露天礦的開采過程是個復(fù)雜的動態(tài)過程,在開挖初始階段,邊坡巖體開挖量少,巖體受擾動程度較輕,其位移量較小,以回彈變形為主,指向臨空面方向,塑性區(qū)和剪切應(yīng)變增量較小。隨著邊坡向深部開挖,其位移量和塑性區(qū)增大,剪應(yīng)變增量也逐步貫穿全區(qū)。邊坡巖體在開挖過程中不斷受開挖卸荷、爆破振動等因素的影響,巖體產(chǎn)生新的裂隙,巖層層間結(jié)合力降低,導(dǎo)致巖體累積損傷,計算結(jié)果也論證了挖除梁山組軟弱夾層的必要性。隨著其開挖的深入,其揭露的與邊坡穩(wěn)定性有關(guān)的工程地質(zhì)問題越來越多,具有很大的隨機性和不確定性,因此,邊坡穩(wěn)定性評價工作要結(jié)合邊坡開挖后的反饋信息進行修正。
【關(guān)鍵詞】：軟弱夾層 力學(xué)參數(shù) 反演優(yōu)化 巖體質(zhì)量評價
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD313
【目錄】：

• 作者簡介6-7
• 摘要7-9
• abstract9-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 選題的來源、目的和意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 巖體力學(xué)參數(shù)取值研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.2 巖體質(zhì)量評價研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容及思路19-21
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.3.2 研究技術(shù)路線20-21
• 第二章 礦區(qū)工程地質(zhì)概況21-28
• 2.1 礦區(qū)自然條件21-23
• 2.1.1 礦區(qū)交通位置21
• 2.1.2 礦區(qū)地形地貌21-22
• 2.1.3 礦區(qū)水系22
• 2.1.4 礦區(qū)氣象條件22-23
• 2.1.5 礦區(qū)地震烈度23
• 2.2 礦區(qū)主要地層23-25
• 2.2.1 奧陶系下統(tǒng)大乘寺組(O_1d)23
• 2.2.2 二疊系(P)23-25
• 2.2.3 第四系全新統(tǒng)(Q_4)25
• 2.3 礦區(qū)主要地質(zhì)構(gòu)造25-27
• 2.3.1 褶皺25-26
• 2.3.2 斷層26
• 2.3.3 節(jié)理裂隙26
• 2.3.4 巖溶分布26-27
• 2.4 礦區(qū)主要巖體結(jié)構(gòu)類型27-28
• 第三章 軟弱夾層的力學(xué)特性研究28-45
• 3.1 引言28
• 3.2 軟弱夾層成因分析28-32
• 3.2.1 軟弱夾層沉積環(huán)境與構(gòu)造環(huán)境28-29
• 3.2.2 軟弱夾層的發(fā)育特征29-31
• 3.2.3 軟弱夾層的形成過程31-32
• 3.3 軟弱夾層力學(xué)特性影響因素32-37
• 3.3.1 軟弱夾層的自然屬性32-35
• 3.3.2 軟弱夾層的賦存環(huán)境35-37
• 3.4 軟弱夾層物理力學(xué)試驗37-39
• 3.4.1 現(xiàn)場原位直剪試驗37-38
• 3.4.2 軟弱夾層室內(nèi)剪切試驗38-39
• 3.5 滑坡滑動帶力學(xué)參數(shù)反算39-43
• 3.5.1 反算法基本原理39-40
• 3.5.2 滑坡的工程地質(zhì)特征40-42
• 3.5.3 滑坡的滑動機理分析42-43
• 3.5.4 反演計算結(jié)果分析43
• 3.6 軟弱夾層參數(shù)取值對比分析43-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 第四章 邊坡巖體質(zhì)量分級與參數(shù)估算45-68
• 4.1 引言45
• 4.2 工程地質(zhì)分區(qū)45-47
• 4.3 工程地質(zhì)巖組劃分47-48
• 4.4 邊坡巖體質(zhì)量分級48-59
• 4.4.1 RQD巖體質(zhì)量分級48-49
• 4.4.2 CSMR巖體質(zhì)量分級49-53
• 4.4.3 BQ巖體質(zhì)量分級53-57
• 4.4.4 巖體質(zhì)量綜合評價57-59
• 4.5 基于Hoek-Brown準則巖體力學(xué)參數(shù)估算59-66
• 4.5.1 Hoek-Brown巖體強度準則59-65
• 4.5.2 Hoek-Brown準則的應(yīng)用65-66
• 4.6 本章小結(jié)66-68
• 第五章 基于FLAC~(3D)的邊坡穩(wěn)定性評價68-76
• 5.1 引言68
• 5.2 工程地質(zhì)數(shù)值模型的建立68-69
• 5.3 黃山石灰石露天礦邊坡開挖穩(wěn)定性分析69-74
• 5.3.1 黃山石灰石露天礦邊坡位移場分析70-71
• 5.3.2 黃山石灰石露天礦邊坡塑性區(qū)分析71-72
• 5.3.3 黃山石灰石露天礦邊坡應(yīng)力場分析72-73
• 5.3.4 黃山石灰石露天礦邊坡剪應(yīng)變增量分析73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-79
• 6.1 結(jié)論76-78
• 6.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-84

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張志強;李寧;陳方方;SWOBODAG;;軟弱夾層厚度模擬實用方法及其應(yīng)用[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2010年S1期

2 陳斌;曹朋;劉安秀;;煤礦軟弱夾層特性分析及本構(gòu)模型研究[J];山西焦煤科技;2011年04期

3 樊文熙;;圍巖中包含軟弱夾層的支護應(yīng)力分析[J];焦作礦業(yè)學(xué)院學(xué)報;1988年01期

4 張志強,李寧,Swoboda G;軟弱夾層分布部位對洞室穩(wěn)定性影響研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2005年18期

5 聶德新;張咸恭;韓文峰;;圍壓效應(yīng)與軟弱夾層的物理力學(xué)特性的相關(guān)性研究[J];地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護;1990年01期

6 趙曉;趙建軍;巨能攀;肖華波;;層間軟弱夾層發(fā)育的切向邊坡失穩(wěn)模式及穩(wěn)定性研究[J];地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護;2006年03期

7 解廷X;;含軟弱夾層水平層狀巖體邊坡失穩(wěn)機理研究[J];露天采礦技術(shù);2009年04期

8 施建新;壩基軟弱夾層波速測定中的幾個問題探討[J];勘察科學(xué)技術(shù);1997年05期

9 黎華清;甘伏平;陳玉玲;程展林;饒錫保;肖國強;;深厚覆蓋層結(jié)構(gòu)面及軟弱夾層診斷與定位——以金沙江下游烏東德水電站壩址為例[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2013年S2期

10 程強;周德培;封志軍;;典型紅層軟巖軟弱夾層剪切蠕變性質(zhì)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2009年S1期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張志強;李寧;陳方方;SWOBODA G;;軟弱夾層厚度模擬實用方法及其應(yīng)用[A];第十一次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C];2010年

2 郭富利;張頂立;蘇潔;牛曉凱;侯艷娟;;含軟弱夾層層狀隧道圍巖變形機理研究[A];第二屆中國水利水電巖土力學(xué)與工程學(xué)術(shù)討論會論文集（一）[C];2008年

3 劉紅帥;唐立強;劉德東;鄭志華;;基巖場地軟弱夾層對地表峰值加速度的影響[A];第八屆全國工程地質(zhì)大會論文集[C];2008年

4 羅鴻禧;;葛洲壩水利樞紐基巖軟弱夾層變化趨勢的物理化學(xué)力學(xué)探討[A];全國首屆工程地質(zhì)學(xué)術(shù)會議論文選集[C];1979年

5 杜怡韓;聶德新;唐良琴;;某水電站壩基軟弱夾層參數(shù)取值[A];中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專業(yè)委員會2006年學(xué)術(shù)年會暨“城市地質(zhì)環(huán)境與工程”學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

6 王志儉;殷坤龍;簡文星;;萬州區(qū)紅層軟弱夾層蠕變試驗研究[A];第九屆全國巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會論文集[C];2007年

7 劉琨;盧育霞;李倩;王平;;軟弱夾層對土層地震反應(yīng)的影響[A];第十一屆全國土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

8 李小瑞;李名;劉江;付小龍;邢立軍;;含軟弱夾層巖石的數(shù)值分析[A];北京力學(xué)會第20屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2014年

9 于江;夏致晰;蔡守軍;;爆炸應(yīng)力波在軟弱夾層中的傳播[A];第七屆全國工程結(jié)構(gòu)安全防護學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

10 熊麗珍;陸培炎;;樁基下臥軟弱夾層的分析計算[A];陸培炎科技著作及論文選集[C];2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 聶瓊;小南海壩基軟弱夾層發(fā)育規(guī)律及三維可視化[D];中國地質(zhì)大學(xué);2014年

2 宋小林;層狀巖體爆破的層裂效應(yīng)及其對順層邊坡穩(wěn)定性的影響研究[D];西南交通大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魏龍生;軟弱夾層對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 任志丹;含軟弱夾層邊坡的穩(wěn)定性分析[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 孫東媛;軟弱夾層對隧道動力可靠性的影響研究[D];大連理工大學(xué);2015年

4 楊崢;含反傾軟弱夾層斜坡動力變形破壞特征及響應(yīng)規(guī)律的大型振動臺試驗研究[D];成都理工大學(xué);2015年

5 周弨;地震作用下斜坡巖體軟弱夾層中空隙氣體效應(yīng)的研究[D];成都理工大學(xué);2015年

6 劉飛;露采順層高邊坡巖體力學(xué)參數(shù)反演優(yōu)化與穩(wěn)定性研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2015年

7 張德佳;含軟弱夾層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析及加固效應(yīng)研究[D];重慶交通大學(xué);2010年

8 肖定軍;爆破作用下巖體軟弱夾層運動規(guī)律的研究[D];西南科技大學(xué);2009年

9 王育良;不同位置軟弱夾層對巷道穩(wěn)定性影響研究[D];安徽理工大學(xué);2015年

10 楊永清;爆破作用對軟弱夾層的壓密及沖刷特征試驗研究[D];西南交通大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：露采順層高邊坡巖體力學(xué)參數(shù)反演優(yōu)化與穩(wěn)定性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：261881