本文關(guān)鍵詞：露天礦大型排土場穩(wěn)定性及安全控制關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：排土場滑坡、泥石流等災(zāi)害的防控與治理,既關(guān)系到礦山的安全生產(chǎn),又關(guān)系到人民生命財產(chǎn)安全和環(huán)境保護。排土場失穩(wěn)滑坡作為一種常見的工程災(zāi)害類型,對礦產(chǎn)資源的高效開采與安全運營造成了巨大威脅。因此,深入開展排土場邊坡穩(wěn)定性及滑坡防治技術(shù)的研究,具有重要的科學研究意義及工程應(yīng)用價值。本文以江西省九江市城門山銅礦二期排土場為工程背景,針對現(xiàn)有排土場穩(wěn)定性研究方法,采用現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的手段,基于極限平衡、可靠度、有限差分、離散元等理論,建立了一套有效的從宏-細觀角度開展排土場穩(wěn)定性分析方法及滑坡防治措施,實現(xiàn)排土場穩(wěn)定高效排放和生產(chǎn)運營安全。主要研究結(jié)論如下： (1)影響排土場邊坡整體穩(wěn)定性的敏感因素,按強弱劃分依次為：排棄土內(nèi)摩擦角、地震影響系數(shù)、混合排棄土粘聚力、混合排棄土重度。 (2)極限平衡及可靠度分析表明,排土終了時刻,特征剖面E-E邊坡在靜力條件下安全系數(shù)為1.050、破壞概率為14.460%,而在7度地震烈度作用下,安全系數(shù)為0.946、破壞概率為53.160%。采用強度折減計算獲得的靜力條件下邊坡安全系數(shù)為1.07。因此,計算表明排土終了時刻邊坡基本處于穩(wěn)定狀態(tài),但缺乏足夠的安全系數(shù)儲備,極易在靜力條件下發(fā)生滑坡事故。 (3)基于顆粒流理論的局部強度折減計算表明,在靜力條件下排土場邊坡安全系數(shù)為1.12。在滑坡破壞過程中,微破裂先沿著坡體中部產(chǎn)生,逐漸貫通至坡頂處,然后再向第二臺階坡腳處擴展,并最終形成貫通坡體內(nèi)部的由微破裂組成的滑動帶。在此過程中,張拉型微破裂始終占主導優(yōu)勢,滑坡產(chǎn)生的聲發(fā)射事件破裂強度分布范圍為-2.47至-4.24。 (4)持續(xù)強降雨和短時特大暴雨等不同降雨入滲條件下,排土場邊坡穩(wěn)定性明顯降低,且在無其它優(yōu)化治理措施的情況下,各特征部位的安全系數(shù)普遍低于規(guī)范要求。在持續(xù)強降雨條件下,降雨入滲主要對邊坡上部后期排棄的土石混合體部分的總水頭分布有所影響,對前期排棄土石混合體影響并不明顯。在短時特大暴雨條件下,降雨在開始階段就對邊坡上部排土料部分的總水頭分布有所影響,但隨著降雨持時推進變化并不明顯,這是由于短時間內(nèi)降雨量過大,大部分降雨隨坡面流失,并未滲透深入坡體。 (5)采用“抗滑鋼軌樁”+“分級分類排放”穩(wěn)定安全綜合處治措施,可明顯提高排土場邊坡的穩(wěn)定性,靜力條件下,極限平衡計算獲取安全系數(shù)為1.18,強度折減計算獲取安全系數(shù)為1.31。 針對排土場穩(wěn)定性分析及安全處治措施,本文在研究過程中,取得了以下創(chuàng)新性成果：(1)建立了一種采用拉丁超立方抽樣進行排土場邊坡穩(wěn)定性的可靠度分析方法；(2)建立了一套基于顆粒流理論的局部強度折減法和基于矩張量理論的聲發(fā)射模擬法,從細觀尺度上研究了排土場邊坡失穩(wěn)破壞的時空演化過程及破裂機制：(3)基于飽和-非飽和滲流理論及其邊坡穩(wěn)定性分析理論,對傳統(tǒng)極限平衡公式進行修正,使之適用于飽和-非飽和土體的抗滑分析,實現(xiàn)了對持續(xù)強降雨和短時暴雨等不同降雨入滲條件下排土場邊坡穩(wěn)定性的分析,揭示了降雨入滲對排土場邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律；(4)提出了“抗滑鋼軌樁”+“分級分類排放”的排土場邊坡穩(wěn)定安全綜合處治措施。 本文研究方法及相關(guān)成果,可彌補現(xiàn)有排土場邊坡穩(wěn)定性研究及安全處治措施的不足,具有一定的理論研究意義及工程應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：排土場 穩(wěn)定性 破壞機理 降雨 抗滑鋼軌樁 分級分類排放
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU43
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-34
• 1.1 研究目的和意義14-17
• 1.2 排土場邊坡穩(wěn)定性影響因素17-26
• 1.2.1 巖土物料的物理力學性質(zhì)17-19
• 1.2.2 地基軟巖和地形坡度的影響19-22
• 1.2.3 排土場堆積排放工藝的影響22-23
• 1.2.4 地表水及地下水的影響23-26
• 1.3 排土場邊坡穩(wěn)定性研究方法現(xiàn)狀26-31
• 1.3.1 自適應(yīng)有限元法27-28
• 1.3.2 離散單元法28
• 1.3.3 快速拉格朗日分析法28-29
• 1.3.4 邊界元法29
• 1.3.5 界面元法29-30
• 1.3.6 不連續(xù)變形分析法30
• 1.3.7 數(shù)值流形法30-31
• 1.4 排土場邊坡穩(wěn)定安全處治措施31-32
• 1.5 論文研究內(nèi)容及技術(shù)路線32-34
• 2 工程概況34-49
• 2.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況36-39
• 2.1.1 區(qū)域地質(zhì)條件36-38
• 2.1.2 區(qū)域巖漿巖38
• 2.1.3 區(qū)域圍巖蝕變38-39
• 2.2 工程水文地質(zhì)特性39-40
• 2.2.1 礦區(qū)地表水系39
• 2.2.2 礦區(qū)地下水系39
• 2.2.3 工程地質(zhì)特性39-40
• 2.2.4 工程環(huán)境特性40
• 2.3 排土場區(qū)域基底地層結(jié)構(gòu)特性40-48
• 2.3.1 二期南坡基底40-45
• 2.3.2 二期城門溝基底45-48
• 2.4 本章小結(jié)48-49
• 3 排土場邊坡巖土體特性試驗與分析49-61
• 3.1 排土場基底巖體49-51
• 3.1.1 強度折減理論50
• 3.1.2 巖石強度折減計算50-51
• 3.2 排土場基底表層土體51-53
• 3.2.1 表層土體物理性質(zhì)試驗51-52
• 3.2.2 表層土體力學性質(zhì)及壓水試驗52-53
• 3.3 排土場湖區(qū)基底湖泥53-54
• 3.3.1 湖泥特性分析53-54
• 3.3.2 湖泥物理力學指標選取54
• 3.4 排土場土石混合體54-59
• 3.4.1 土石混合體分布規(guī)律54-57
• 3.4.2 土石混合體物理力學性質(zhì)分析57-58
• 3.4.3 物理力學參數(shù)初步優(yōu)化58-59
• 3.5 本章小結(jié)59-61
• 4 排土場地基承載力及邊坡穩(wěn)定性研究61-99
• 4.1 基底承載能力分析61-65
• 4.1.1 基底沉降量計算61-62
• 4.1.2 基底極限堆置高度理論計算62-63
• 4.1.3 基底極限堆置高度類比分析及計算63-65
• 4.2 排土場特征剖面情況65-68
• 4.3 邊坡穩(wěn)定性極限平衡分析68-75
• 4.3.1 極限平衡法計算理論68-71
• 4.3.2 極限平衡法計算結(jié)果71-73
• 4.3.3 參數(shù)敏感性分析73-75
• 4.4 邊坡穩(wěn)定性可靠度分析75-83
• 4.4.1 穩(wěn)定性狀態(tài)函數(shù)75-76
• 4.4.2 拉丁超立方抽樣76-79
• 4.4.3 可靠度計算結(jié)果79-83
• 4.5 邊坡穩(wěn)定性失穩(wěn)破壞宏觀分析83-87
• 4.5.1 有限差分計算原理83-84
• 4.5.2 強度折減法84-85
• 4.5.3 計算結(jié)果分析85-87
• 4.6 邊坡穩(wěn)定性失穩(wěn)破壞細觀分析87-97
• 4.6.1 顆粒流理論簡述88-89
• 4.6.2 基于顆粒流理論的局部強度折減法89-91
• 4.6.3 基于矩張量理論的聲發(fā)射細觀模擬91-93
• 4.6.4 計算結(jié)果分析93-97
• 4.7 本章小結(jié)97-99
• 5 降雨對排土場穩(wěn)定性影響關(guān)系特性研究99-129
• 5.1 降雨入滲飽和-非飽和滲流理論99-105
• 5.1.1 降雨入滲過程99-100
• 5.1.2 飽和-非飽和滲流有限元計算原理100-103
• 5.1.3 飽和-非飽和滲流數(shù)學模型103-104
• 5.1.4 降雨入滲邊界條件的處理104-105
• 5.2 降雨入滲邊坡穩(wěn)定性分析理論105-108
• 5.2.1 降雨入滲邊坡分析方法105-106
• 5.2.2 非飽和抗剪強度理論106-107
• 5.2.3 非飽和土邊坡穩(wěn)定分析理論107-108
• 5.3 降雨入滲邊坡穩(wěn)定性分析軟件108-111
• 5.3.1 二維滲流分析軟件SEEP/W108-110
• 5.3.2 基于SEEP/W與SLOPE/W的邊坡穩(wěn)定性分析110
• 5.3.3 建立分析模型過程110-111
• 5.4 降雨條件下排土場邊坡滲流及穩(wěn)定性分析111-126
• 5.4.1 排土場邊坡區(qū)域氣象水文概況111-112
• 5.4.2 排土場邊坡典型特征剖面建模112-113
• 5.4.3 材料參數(shù)的選取113-115
• 5.4.4 初始穩(wěn)態(tài)滲流場模擬結(jié)果115-116
• 5.4.5 持續(xù)強降雨瞬態(tài)滲流場模擬結(jié)果116-120
• 5.4.6 短時特大暴雨瞬態(tài)滲流場模擬結(jié)果120-123
• 5.4.7 降雨入滲條件下排土場邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果123-126
• 5.5 降雨入滲影響的防治126-127
• 5.6 本章小結(jié)127-129
• 6 排土場邊坡穩(wěn)定安全處治措施129-153
• 6.1 抗滑鋼軌樁加固原理及方案129-133
• 6.1.1 抗滑樁加固原理129-130
• 6.1.2 抗滑鋼軌樁內(nèi)力計算130-132
• 6.1.3 抗滑鋼軌樁樁位確定與布置132
• 6.1.4 抗滑鋼軌樁數(shù)量的計算132-133
• 6.1.5 抗滑鋼軌樁的強度及穩(wěn)定性校核133
• 6.2 分級分類排放方案133-135
• 6.3 穩(wěn)定安全處治措施可靠性驗算135-138
• 6.3.1 極限平衡計算結(jié)果135-136
• 6.3.2 強度折減計算結(jié)果136-138
• 6.4 抗滑鋼軌樁施工關(guān)鍵技術(shù)138-140
• 6.4.1 施工工藝流程138
• 6.4.2 鉆孔工藝要點138-139
• 6.4.3 抗滑鋼軌的安裝與澆筑139-140
• 6.5 廢巖分級分類排放施工效果檢測140-151
• 6.5.1 檢測總體布置方案140-141
• 6.5.2 現(xiàn)場測線布置141-143
• 6.5.3 測線1號數(shù)據(jù)分析143-146
• 6.5.4 測線2號數(shù)據(jù)分析146-148
• 6.5.5 測線3號數(shù)據(jù)分析148-151
• 6.6 本章小結(jié)151-153
• 7 結(jié)論153-158
• 7.1 主要結(jié)論153-154
• 7.2 創(chuàng)新點154-156
• 7.3 研究展望156-158
• 參考文獻158-166
• 作者簡歷及在學研究成果166-170
• 學位論文數(shù)據(jù)集170

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王連慶;高謙;王建國;方祖烈;;自然崩落采礦法的顆粒流數(shù)值模擬[J];北京科技大學學報;2007年06期

2 宿輝;李長洪;;不同圍壓條件下花崗巖壓縮破壞聲發(fā)射特征細觀數(shù)值模擬[J];北京科技大學學報;2011年11期

3 劉志斌,鐘爽;基于灰色局勢決策分析的地下水環(huán)境質(zhì)量評價[J];遼寧工程技術(shù)大學學報;2005年01期

4 趙寶云;劉�？h;萬貽平;;爆破震動對某邊坡穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬[J];工程地質(zhì)學報;2008年01期

5 李曼;秦四清;馬平;孫強;;利用巖石聲發(fā)射凱塞效應(yīng)測定巖體地應(yīng)力[J];工程地質(zhì)學報;2008年06期

6 任磊;肖昭然;胡霞光;;級配碎石直剪試驗的細觀分析[J];公路;2008年05期

7 謝振華;何娜;欒婷婷;;露天礦山排土場滑坡危險性分析及預防對策[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2014年02期

8 周玉新,周志芳;有限分析法在排土場滲流分析中的應(yīng)用[J];金屬礦山;2001年10期

9 賀健;大格高臺階排土場巖土流失規(guī)律研究[J];金屬礦山;2001年11期

10 黃廣龍;露天礦排土參數(shù)優(yōu)化的研究[J];金屬礦山;1995年09期

  本文關(guān)鍵詞：露天礦大型排土場穩(wěn)定性及安全控制關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：470854