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复杂岩质矿山边坡的稳定性分析及加固治理研究

作　者: 李瀛涛
导　师: 宋修广
学　校: 山东大学
专　业: 水利工程
关键词: 露天矿边坡稳定性分析极限平衡法数值模拟边坡治理
分类号: TD854.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

边坡工程的安全稳定性分析是国内外岩土工程领域的一个研究热点。由于边坡失稳发生的地质条件相当复杂,作用因素多且具有不确定性,使得现阶段岩土工程界技术人员还不能完全掌握边坡失稳的发生机理,也不能从定量上完全把握坡体变形的演化过程。目前边坡失稳的防治仍然是一项很艰巨的任务,因此对边坡的稳定性分析及治理技术进行深入研究具有重要的意义。以仓上金矿矿区边坡为研究对象,通过现场的勘探调查,了解其工程地质和水文地质条件。并选取合理的计算参数对边坡进行稳定性分析。在掌握环境地质和滑坡体特征的基础上,选取了边坡稳定性分析的典型断面,建立了合理的理论计算模型。采用工程界较为通用的稳定性评价方法对该边坡进行分析计算。分析表明,479线、483线、487线、491线剖面均有临界滑动面,其安全系数均在1.0左右,存在滑动的危险。其余滑面的稳定系数均在1.05以上,滑面的稳定系数较大。以目前在岩土工程界较为成熟的ANSYS与FLAC3D数值分析软件为工具,选取边坡岩体的典型断面,根据地质情况和滑坡体特征建立与实际基本一致的计算模型,对边坡的稳定性进行了分析。通过对数值模拟得出的结果与前面计算结果的对比,验证了使用数值模拟计算滑坡稳定性的可行性与实用性。最后,根据滑坡体特征,提出滑坡综合治理建议,以确保边坡的稳定性。

全文目录

摘要  10-11
Abstract  11-13
第一章绪论  13-21
  1.1 课题来源及研究意义  13-15
  1.2 国内外研究现状  15-19
    1.2.1 边坡稳定性分析研究现状  15-17
    1.2.2 边坡治理技术研究  17-19
  1.3 本文研究内容及技术路线  19-21
    1.3.1 主要研究内容  19
    1.3.2 采取的技术路线  19-21
第二章矿山工程地质与水文地质工程特性分析  21-41
  2.1 工程概述  21-22
    2.1.1 地理位置  21
    2.1.2 地形地貌  21-22
    2.1.3 气候条件  22
  2.2 地层  22-24
    2.2.1 第四系(Q)  22-23
    2.2.2 胶东群英庄夼组(Arjy)  23
    2.2.3 岩浆岩  23-24
  2.3 构造  24-32
    2.3.1 矿坑断层构造特征  24-28
    2.3.2 断裂蚀变带  28-30
    2.3.3 矿坑边坡节理裂隙分布特征  30-32
  2.4 矿坑水文地质  32-41
    2.4.1 地表水系、水体  32-33
    2.4.2 岩层(体)水文特征  33-36
    2.4.3 区域断裂水文地质特征  36-37
    2.4.4 地下水的补给、径流和排泄  37-38
    2.4.5 含水层之间的水力联系  38
    2.4.6 地下水与地表水之间的水力联系  38-41
第三章边坡破坏模式分析及稳定性研究  41-70
  3.1 前言  41
  3.2 破坏模式及影响因素  41-44
    3.2.1 滑体破坏模式的确定  42-43
    3.2.2 稳定性计算的影响因素  43-44
  3.3 滑动面寻优方法  44-47
    3.3.1 基本假定  44-45
    3.3.2 单纯形加速法求解原理  45-47
  3.4 稳定性计算方法  47-56
    3.4.1 瑞典法  47-48
    3.4.2 余推力法  48-49
    3.4.3 毕肖普法(Bishop)  49-50
    3.4.4 萨尔玛珐(Sarma)  50-51
    3.4.5 蒙特卡洛模拟  51-53
    3.4.6 一般形式及模拟步骤  53-56
  3.5 稳定性与可靠性分析计算  56-69
    3.5.1 全增量搜索法  56-57
    3.5.2 渗流在稳定计算中处理方法  57-58
    3.5.3 岩土层与张裂缝处理  58-59
    3.5.4 允许安全系数的确定  59-60
    3.5.5 岩体强度选取  60-61
    3.5.6 振动参数考虑  61-62
    3.5.7 稳定性及可靠性分析结果  62-69
  3.6 本章小结  69-70
第四章边坡稳定性的数值模拟研究  70-96
  4.1 岩土工程中常用的数值方法  70-77
    4.1.1 概述  70-71
    4.1.2 岩土工程中常用的数值方法  71-77
  4.2 岩土材料的本构模型  77-78
  4.3 岩土材料的屈服准则  78-81
  4.4 基于ANSYS的边坡稳定性分析  81-86
  4.5 基于FLAC-3D的边坡稳定性分析  86-95
    4.5.1 FLAC-3D的特点  86-88
    4.5.2 数值模拟中的指示器  88-89
    4.5.3 计算步骤  89-90
    4.5.4 边坡稳定性计算  90-95
  4.6 本章小结  95-96
第五章矿坑边坡加固治理措施及设计  96-105
  5.1 矿坑边坡治理方案的提出  96
  5.2 削坡减载治理方案  96-100
    5.2.1 削坡减载治理方案设计  96-97
    5.2.2 削坡减载治理方案稳定性分析  97-100
  5.3 地面注浆加固方案  100-103
    5.3.1 注浆加固方案  100-101
    5.3.2 注浆加固方案的验算  101-102
    5.3.3 注浆参数及工艺  102-103
    5.3.4 主要工程量及材料用量  103
  5.4 两种方案经济技术指标比较  103-105
    5.4.1 技术指标比较  103
    5.4.2 经济指标比较  103-105
第六章结论与展望  105-108
  6.1 主要研究结论  105-106
  6.2 创新点  106-107
  6.3 研究展望  107-108
参考文献  108-112
致谢  112-113
学位论文评阅及答辩情况表  113

复杂岩质矿山边坡的稳定性分析及加固治理研究

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