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岩溶在我国广为发育,并且其区域内还藏有大量的自然资源,资源在开采时不可避免的会对区域环境带来危害;如:岩溶地面塌陷等这类地质灾害问题频繁发生。尤其是近几十年来,随着我国国民经济的增长,现代化建设的步伐加快,采矿业等工业迅速发展和人民生活上抽排地下水与日俱增,致使自然环境发生了很多的改变,更加使采矿区岩溶地面塌陷等地质灾害日益广泛而频繁发生,给国家及当地民众带来严重的不安、损失乃至造成社会影响。所以,本论文选题是以本导师的国家自然科学基金项目“采矿振动扰动下岩溶塌陷的动力学机制”为依据,根据湖南水口山铅锌矿及广西古丹铅锌矿现有实际生产情况,来分析采矿震动对岩溶地面塌陷的影响。 利用地震仪对矿山生产爆破产生的振动波进行现场测试。根据现场地质、资料等的区域调查及收集,确定测试方案;在矿区实验现场共布设8条测试线,接收12组爆破震动数据。并通过Winwave、surfer、MATLAB软件对测试数据处理,获取爆破振动波的频谱图、震动主频率、地震波的传播速度及地震波作用导致的质点峰值振动速度等。 通过振动数据及地质条件的对比分析、原理分析发现,爆破振动波的频率衰减与爆破振动波的传播距离有关;在不同性质的岩土体中频率衰减的规律也不同。而振动波传播速度却只与震动传播介质(即:岩土体性质)有关。质点峰值振速衰减规律符合萨道夫斯基法,但是,该方法还存在一些不足,所以本文采用萨道夫斯基修正公式来确定质点峰值振速的衰减规律,并借助origin软件的数据拟合功能,最终得出适合实验区域的质点峰值振速衰减规律的拟合方程。 本文还借助FLAC3D软件的动力运算模拟能力,对采矿震动作用下对地面塌陷的影响实现模拟计算。模型在施加现场采集到的震动荷载后,其内部应力云图、位移云图及塑性区分布图都因为动荷载的作用,发生很大的变化,但是,施加一次震动荷载后产生的这些变化并不足以使土洞产生破坏失稳,这与爆破现场观察的结果是一致的。但是,这并不能说明采矿引起的爆破震动对土洞的稳定(形成地面塌陷)无影响。因为矿山的开采是长时间、大量的开采,爆破次数不断累积,爆破对土洞的破坏影响也在不断累积,而岩土体的强度会随着岩土体的疲劳损伤破坏而降低,因此,考虑到保护人民的生命、财产安全,采矿爆破震动对岩溶地面塌陷造成的影响必须引起人们的广泛重视。