爆破荷载作用下岩质边坡动力稳定性研究

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随着经济建设发展的需要,在交通水利、矿山开发、铁道等开发建设中,爆破振动对岩质边坡稳定性的影响日益突出。爆破荷载作用下岩质边坡的稳定性研究是矿山开发和工程建设中面临的一个亟待解决的问题。   本文基于国家自然科学基金项目“爆炸载荷下岩质高边坡的动力响应与破坏机理研究(50774056)”,从理论方面系统总结了边坡爆破开挖动力稳定安全判据及控制标准;归纳总结了岩石在爆破荷载下的破碎规律;研究分析了爆破动力作用下边坡稳定性的影响因素;探讨了动荷载下边坡的失稳机理;阐述了在进行有限元分析时的一些简化处理方法。   结合武汉钢铁集团的“大冶铁矿高陡边坡变形监测”项目,运用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对大冶铁矿东露天边坡分别进行了动、静数值模拟计算,得出了边坡的速度、位移、应力响应时程曲线等一系列边坡动力响应规律;采用时程分析法和抗剪断强度储备比值法对爆破荷载作用下边坡的稳定性进行了研究,计算得出在爆破荷载作用下,东露天边坡体动拉应力均小于1MPa,在安全允许范围之内,对边坡稳定性影响较小,总体上趋于安全。并通过动、静叠加计算得到了边坡稳定性系数随时间的变化规律,直观的描述了边坡稳定性随时间的变化过程,为爆破设计的完善和优化提供了条件。工程应用表明,动力稳定安全系数用于衡量边坡爆破开挖时的安全与否切实可行。
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