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水对露天矿高边坡稳定性影响的研究

作 者: 杨青潮
导 师: 郝哲
学 校: 沈阳大学
专 业: 岩土工程
关键词: 高边坡 稳定性 地下水 降雨入渗 神经网络 时序分析
分类号: TD804
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


高边坡稳定是岩土工程实例中的一个比较突出问题,露天矿高边坡稳定与否直接影响到露天矿的安全和经济效益,而水是造成边坡失稳的关键性因素之一,水造成边坡的失稳一般与地下水和降雨有关。因此,研究水对高边坡的稳定性显得极为重要。本文是在东明露天矿高边坡工程背景下,通过收集工程实际资料、软件的程序编写,利用FLAC3D的拉格朗日显示差分法对东明露天矿高边坡南帮的稳定性进行了数值模拟,计算高边坡的安全系数以及边坡应力、位移等的变化状况,分析研究了水对露天矿高边坡在复杂条件下得稳定性情况。运用GEO-Studio来分析不同高度的地下水位状况对边坡稳定系数影响变化情况,从水对边坡作用机理的基础上,提出基于极限平衡理论的GEO-Studio和有限差分法FLAC3D两种边坡稳定方法的可行性和差异性。将降雨入渗作为岩石边坡稳定分析的一个重要因素,运用GEO-Studio探求在不同的降雨因素影响下得出了降雨强度、降雨持时、前期降雨因素对高边坡稳定性影响和对边坡稳定性安全系数的影响。选取7个物理参数、降雨强度、最大降雨量、降雨总量等因素作为边坡稳定的影响因素,利用神经网络预测模型,对边坡稳定性进行评价预测。又提出神经网络一时间序列组合模型(ANN—ARMA),综合考虑神经网络和时序分析方法各自的优缺点做进一步探索,将两种方法优势进行叠加建立边坡稳定性预报模型,意在提高预报的准确度,这是滑坡预测分析的一种有效的新途径,为边坡的合理设计、预报和进行有效的防护均提供了有效的依据。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-26
  1.1 论文选题的目的及意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 露天矿高边坡稳定性国内外发展水平  10-12
    1.2.2 国内外边坡稳定性研究方法现状  12-14
  1.3 东明露天矿高边坡自然地理概况  14-16
    1.3.1 地理位置  14-15
    1.3.2 气候条件  15
    1.3.3 地形地貌  15-16
  1.4 工程地质勘探  16-19
    1.4.1 勘探工作综述  16
    1.4.2 地质勘探  16-19
  1.5 工程地质条件  19-23
    1.5.1 岩土层组划分  19-21
    1.5.2 构造  21-23
  1.6 水文地质条件  23-26
    1.6.1 地表水  23
    1.6.2 地下水  23-26
2 水对边坡稳定性影响机理的分析  26-34
  2.1 水化学作用对岩土体的影响  26-27
  2.2 水对岩石边坡的影响  27-29
    2.2.1 岩体结构面强度  27-28
    2.2.2 抬高地下水位  28-29
  2.3 水对岩土体强度参数的影响  29-30
  2.4 水对岩土体的力学作用  30-34
    2.4.1 静水压力作用  30-31
    2.4.2 动水压力作用  31-34
3 边坡稳定性数值模拟研究  34-66
  3.1 岩土物理力学性质  34-42
    3.1.1 岩土物理力学性质概述  34-36
    3.1.2 实验方法与成果分析  36-39
    3.1.3 岩土物理力学指标推荐值  39-40
    3.1.4 分析方法与安全系数的确定  40-42
  3.2 Geo-studio 软件数值模拟理论及方法  42-45
    3.2.1 概述  42-43
    3.2.2 SLOPE/W 软件的介绍  43-44
    3.2.3 SLOPE/W 软件与SEEP/W 软件的结合使用  44-45
  3.3 三维数值模拟FLAC3D 理论及方法  45-49
    3.3.1 概述  45
    3.3.2 FLAC3D 基本特征和解析特点  45-48
    3.3.3 FLAC3D 软件内嵌强度折减法  48-49
    3.3.4 本次数值模拟三维采用方法  49
  3.4 数值模拟结果分析  49-59
    3.4.1 SLOPE/W 数值模拟研究  49-51
    3.4.2 Geo-Slope 二维软件计算不同水位对边坡的影响  51-53
    3.4.3 GEO-Slope 数值模拟研究  53-54
    3.4.4 FLAC3D 数值模拟研究  54-58
    3.4.5 FLAC3D 模拟结果分析  58-59
  3.5 FLAC3D 和GEO-Slope 模拟对比分析  59-60
  3.6 降雨对高边坡稳定性影响  60-66
    3.6.1 不同降雨强度对高边坡稳定性的影响  60-63
    3.6.2 不同前期降雨总量对边坡稳定性的影响  63-66
4 含水边坡稳定性的神经网络预测研究  66-84
  4.1 BP 神经网络原理介绍  67-70
  4.2 边坡预测的神经网络模型  70-74
    4.2.1 边坡稳定性影响因素的确定  70-71
    4.2.2 边坡预测神经网络模型的建立  71-72
    4.2.3 参数模型计算分析  72-74
  4.3 神经网络降雨边坡数模型计算分析  74-76
  4.4 ANN-ARMA 组合模型  76-78
    4.4.1 思路的提出  76-77
    4.4.2 建模建立与预测算法  77-78
  4.5 现场分析  78-84
5 结论与展望  84-86
  5.1 结论  84-85
  5.2 展望  85-86
参考文献  86-90
在学期间研究成果  90-91
致谢  91-92

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山开采 > 一般性问题 > 露天矿开采
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