【摘 要】
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爆破技术广泛应用于矿山开采及公路、铁路、水利水电工程建设中。由爆破动载作用引起的边坡安全稳定、爆破频率及振幅对边坡动力响应的影响及循环爆破造成的累积效应等一直是爆破科研人员关注的热点问题。本文以白马铁矿及及坪采场东帮边坡作为研究对象,通过室内力学实验、现场监测及数值模拟等手段,重点研究了矿区爆破振动波传播衰减规律、动载荷下边坡的安全系数、爆破振速安全阈值、边坡模态分析、边坡动力响应变化规律、爆破振
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爆破技术广泛应用于矿山开采及公路、铁路、水利水电工程建设中。由爆破动载作用引起的边坡安全稳定、爆破频率及振幅对边坡动力响应的影响及循环爆破造成的累积效应等一直是爆破科研人员关注的热点问题。本文以白马铁矿及及坪采场东帮边坡作为研究对象,通过室内力学实验、现场监测及数值模拟等手段,重点研究了矿区爆破振动波传播衰减规律、动载荷下边坡的安全系数、爆破振速安全阈值、边坡模态分析、边坡动力响应变化规律、爆破振动共振效应及循环爆破作用下边坡累积效应等内容。研究内容和成果如下:（1）基于现场爆破振动数据,利用萨道夫斯基公式对其拟合进而求出考虑高程影响下的爆破振动衰减系数K、a、β分别为11.01、1.76及1.09;对其进行EMD-HHT分析进而得出现场爆破振动信号能量基本集中于0～30 Hz,时间主要集中在0.2～0.6s,边坡高度从45m增加至165m时,峰值能量占比从9.7%降低至7.6%,主能量分布频带从0～50Hz扩宽至0～68Hz。（2）通过强度折减法及动力时程分析法,采用ANSYS计算出静动荷载下边坡的临界强度折减系数,分别为1.72及1.58;在此基础上反推出边坡爆破振速的安全与临界阈值,分别为12.14cm/s及15.71cm/s。（3）爆破振动作用下边坡动力响应规律及共振效应研究结果表明:边坡有临空面及高程放大效应,在竖直方向上最大加速度出现在断层处,其最大PGA放大系数为1.34,坡面上最大加速度响应在坡肩处,其最大PGA放大系数为2.23;边坡动力响应值与爆破振动主频之间表现出显著非线性关系,对比不同爆破振动主频下边坡加速度响应,最大PGA放大系数为6.4,而位移增加幅度高达数百倍,结合模态分析结果确定边坡自振频率为2.33Hz;边坡动力响应值与爆破振幅之间表现出线性关系,振幅变化只会使边坡位移与加速度呈对应倍数改变,但不会改变位移与加速度的分布方式。（4）通过Fl AC3D对白马铁矿及及坪采场东帮边坡加载6次水平径向及竖向的爆破振动波进行爆破累积效应研究,发现水平最大位移X与爆破次数n之间有明显的非线性变化关系X=-7.58×10-4n~3+0.001n~2+0.06n+7.83,即获得固定爆破强度下安全生产爆破次数阈值的求解公式,从而为矿山安全爆破生产提供参考。本文主要对由爆破振动诱发共振效应方面的内容进行了补充,以及文中基于爆破振动累积效应计算爆破振动次数阈值的方法可为实际工程安全生产提供一定参考。
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