危岩体爆破参数敏感度分析及爆破振动安全判据

在爆破开挖施工过程中,产生的爆破地震波会对周边危岩体稳定产生不利影响。为分析爆破参数对倾倒式危岩体稳定性的影响,以白岩山隧道工程为例建立了工程地质模型并进行分析计算,提出了时程分析法的危岩体爆破振动安全判据及基于一维应力波理论的危岩体爆破振动判据的计算方法。分析结果表明：危岩体的动力稳定性安全系数受爆破最大单响药量和爆心距的影响,当危岩体尺寸超过了爆破地震波的波长时,则要考虑爆破振动频率衰减效应和相位差;经过对两种判据方法分析比较,建议白岩山隧道危岩区最大允许振速按照［V］=0.57 cm/s进行控制。研究成果对类似工程优化爆破和危岩区防震减灾具有重要参考价值。     

危岩体稳定的时间效应分析

危岩在山区较为常见,其裂尖何时失稳扩展直接影响危岩体的长期稳定性。运用断裂力学理论并引入位移外推法,结合ABAQUS软件分析了危岩体应力强度因子。在危岩稳定性断裂力学分析中采用蠕变理论,通过室内单轴蠕变试验结果得出了时间硬化模型参数,模拟了危岩体在自重荷载作用下的蠕变特性。此外,考虑断裂韧度的时间效应,由岩石蠕变试验获得其损伤演化规律,从而建立了危岩的长期稳定系数公式。实例计算表明,危岩裂尖应力强度因子在蠕变过程中的变化趋势和其蠕变曲线具有相似性。根据分析结果拟合出危岩体长期稳定系数曲线,可预测其达到临界失稳条件的时间。     

月牙山坠落式危岩稳定性离散元数值分析

危岩崩塌作为一种常见的地质灾害，严重威胁着山区居民的生命和财产安全。为做好危岩稳定性判别和灾害防治工作，选取月牙山具有代表性的Ｗ１坠落式危岩作为研究对象，采用离散元（Ｕｎｉ-ｖｅｒｓａｌＤｉｓｔｉｎｃｔＥｌｅｍｅｎｔＣｏｄｅ，ＵＤＥＣ）软件建立分析模型，根据应力、位移和速度矢量图确定危岩体的破坏发展形态。研究结果表明:在重力影响下，危岩体裂缝、裂隙逐渐加深、变宽，下裂隙、裂缝下部以及山体与危岩体的连接处会产生应力增大和应力不断集中的现象，岩体处于欠稳定状态。将ＵＤＥＣ与工程实例相结合模拟真实危岩体稳定状态，为危岩崩塌的有效治理提供参考。     

索风营水电站Dr2危岩体动力稳定分析

针对索风营水电站的Dr2危岩体在地震作用下的动力稳定问题,以及锚固洞、抗滑桩等加固措施在单独、联合作用时对整体稳定的贡献度问题,通过建立包含危岩体及其加固措施的三维有限元模型,采用振型分解反应谱法计算了危岩体上的滑体在地震作用下的惯性荷载,并将其作为外荷载与静力荷载工况进行组合。基于三维非线性有限元强度折减法,以特征点位移突变、锚固洞(或抗滑桩)截面最大剪力超过其典型截面的斜截面极限抗剪承载力等为失稳判据,以此确定危岩体的动力稳定安全系数。结果表明:天然状态下的危岩体动力稳定安全系数为1.017,不满足规范要求。单独考虑锚固洞或抗滑桩加固时,危岩体的动力稳定安全系数分别为1.10、1.06;洞桩联合加固时危岩体动力稳定安全系数为1.11,洞桩联合加固的效果较好。研究成果对同类复杂岩质高边坡的动力稳定分析具有参考价值。     

贵州岩溶区反倾边坡危岩体稳定性分析——以六盘水某一中学危岩为例

危岩是贵州主要的地质灾害之一,为促进贵州岩溶区危岩体的防治工作,以六盘水市某一中学教学楼后侧的危岩体为例,在危岩体所处的工程地质概况、危岩体边坡基本特征、危岩的主控因素3方面的基础上分析出危岩的变形破坏模式。然后通过赤平投影定性分析和极限平衡法定量计算危岩的稳定性,并用二维有限元分析方法对其进行了验证。结果表明,该危岩天然状况下处于基本稳定状态,暴雨状况下处于欠稳定状态。     

爆炸应力波在层状节理岩体中传播规律及数值模拟

为了得到爆炸应力波在层状节理裂隙岩体中的传播与能量衰减规律,以便更好地研究围岩结构动力稳定性,以凤凰山铁矿为研究背景,建立了2种巷道模型:一种在巷道上方预设2个平行的水平节理,另一种不含节理。通过进行相似理论与试验研究和FLAC^3D数值模拟软件的非线性动力反应对比分析,在输入爆破荷载后,分析在不同时刻和位置时,完整岩体的地质力学模型和节理岩体的地质力学模型的爆炸应力波质点速度。结果表明:爆炸应力波在节理岩体中的衰减比在完整岩体中的衰减快;在同一质点处,各方向上的衰减各不相同,并且2种方法的结果几乎相同。研究成果为爆破应力波规律的把握和对巷道进行支护提供了重要的理论依据。     

拉西瓦水电站Ⅱ#变形体爆破动力稳定性研究

基于大型分析系统FINAL,采用特有的动态接触界面单元模拟潜在滑动面,对拉西瓦水电站左岸坝肩Ⅱ#变形体在爆破振动荷载作用下的动力稳定性进行了有限元时程分析,提出了适用于拉西瓦工程边坡的爆破安全判据。数值仿真分析结果表明:采用动态接触界面单元充分考虑了岩体中贯通性结构面对爆振波传播特性的影响,以及对边坡动力稳定性的影响;爆破作用对拉西瓦坝肩这样的较大的坡体的整体安全性影响不大,但对局部失稳破坏的作用较明显,当单响爆破药量达300kg时,坡体的整体最小动态安全系数为1.32,相对于静态安全系数降低了不到10%。本文的分析结果对工程中岩质高边坡爆破施工和动力稳定性分析有较好的借鉴或指导作用。     

基于主控结构面锁固段模型的危岩稳定性计算

基于危岩体主控结构面地质结构特征,探讨了危岩体主控结构面模型中“规范法”和“贯通率法”在等效抗剪强度参数取值上的不足,提出了包含主控结构面贯通段和锁固段的危岩主控结构面计算模型。建立了基于主控结构面锁固段的三类危岩体稳定性计算的物理模型和力学模型,提出了三类危岩体危岩稳定系数计算方法。以重庆万州首立山5个典型危岩体为例开展了算例验证。分析结果表明,利用提出的计算方法得到的结果与原始勘探资料及2009~2013年现场观测资料相符合,弥补了重庆市地方标准在危岩体稳定性计算方面的不足,为规范的进一步修订提供了理论依据。     

基于离散元的滑塌式危岩体失稳机理研究

为了研究滑塌式危岩体在地震动作用下的响应规律和失稳机理。以大渡河双江口水电站２７＃ 危岩体为例,利用离散单元法对滑塌式危岩体在地震作用下的动力破坏情况进行数值模拟。结果表明: 滑塌式危岩体在地震荷载作用下发生破坏后,失稳块体的运动主要分为三个阶段:启动准备阶段、加速 下滑阶段、滞留稳定阶段。结论揭示了地震作用下块体以滑动为主,滚动为辅的失稳规律,为危岩防灾 减灾提供参考和借鉴。     

爆炸应力波作用下岩体破碎特性数值模拟分析

孔内爆破作为一种常用的破岩手段,广泛的用于岩体工程中。充分认识岩体的破碎特征是岩 体工程中高效破岩的基础。通过采用ＲＦＰＡ2Ｄ－Ｄｙｎａｍｉｃ数值分析软件,建立岩体孔内爆破数值模型,分析岩 体在爆炸应力波作用下的破碎特征。数值模拟结果表明,随着爆炸应力波峰值的增大,裂纹扩展距离随 之增加。细观非均匀程度越大的岩体,在爆炸应力波的作用下,离散的破坏越多,萌生裂纹的数量越少, 裂纹传播距离也越短。另外,岩石节理对爆炸应力波的削弱作用随着节理间距的增加呈现先增加后减 小的特征。同时,节理的存在极大程度上削弱了岩体的破坏程度。     

爆破荷载诱发节理岩体边坡位移突变的能量机理研究

爆破荷载是水利水电工程岩石边坡开挖主要动力扰动因素之一,在爆破开挖过程中常会出现位移突变。首先根据某节理岩质边坡实测位移数据进行分析,然后结合数值模拟研究了爆破荷载诱发节理岩体边坡位移突变机理及其变化规律,最后探讨爆破设计参数对节理岩体边坡位移突变的影响。研究表明:爆破荷载下,节理岩体的位移突变是由爆破荷载升压阶段岩体的应变能积累突然释放引起的,位移突变量由积聚的应变能密度峰值和应变能密度释放速率共同决定;爆破荷载峰值越大、升压时间越长,积聚的应变能越多;降压时间越短,应变能密度释放速率越快,从而导致突变位移越大。研究结果可为类似边坡工程的爆破开挖安全控制提供参考。     

基于非连续变形分析方法的爆破荷载下不同类别岩体的动力响应

鉴于工程岩体的不连续性,将爆破荷载进行简单等效之后,将非连续变形分析方法引入研究爆破荷载下不同类别岩体的动力响应问题。分析结果表明,不同坚硬程度和不同完整程度的岩体中爆破荷载的动力响应区别明显,坚硬程度愈高,完整程度愈好,则同样距离情况下岩石的起始振动时间愈早,振速峰值愈高。     

爆破荷载对隧洞围岩稳定的影响研究

该文以数值模拟为主要手段,研究隧洞爆破开挖施工引起的围岩动力响应及其对围岩稳定性的影响.研究表明,隧洞爆破开挖施工时,爆炸冲击荷载会在短时间内造成围岩的破坏,随后主要以爆破振动的形式作用于近区围岩.     

深部岩体爆破破坏特征及损伤机制分析

以印第安纳灰岩为研究对象,研究不同地应力下岩体爆破的破坏特征演化及损伤机制.结果表明,不同地应力条件下的应力波峰值随爆心距的增加而逐渐衰减,爆心距大于0.2 m时衰减趋势变得平缓;随着地应力的增加,岩体爆炸破碎区范围增大,宏观裂缝宽度减小;裂纹发展为从缓慢增加到快速增加再到缓慢增加的变化趋势;地应力为0～6 MPa时裂...     

基于强度折减法的花石崖危岩体稳定因素数值分析

危岩体一般处于非稳定或极限平衡状态,影响危岩体稳定的因素很多,而地质勘探往往难以给出危岩体的准确参数。以金沙江花石崖危岩体为例,主要考虑了危岩体裂缝位置和深度、裂缝中水压力大小、危岩体强度参数以及危岩体下部软弱岩层参数等因素。使用FLAC~(3D)软件基于强度折减法计算分析各因素变化对危岩体安全系数的影响。对比计算分析结果表明,裂隙水压力和危岩体下部软弱岩层参数对危岩体稳定影响较大,在危岩体治理中应加固下部软弱岩层以及封闭上部裂缝,防止雨水汇集。     

岩质高边坡爆破动力稳定分析方法研究

岩质高边坡爆破动力稳定分析方法研究于题从属于专题“岩质高边坡开挖及加固技术研究”项目，主要研究内容为分析岩质高边坡在爆破振动激励下的稳定状态。在对实测资料进行分析的基础上，建立了岩质边坡爆破振动全历程拟合方程，给出了爆破振动的全历程稳定分析方程，描述了岩体在爆破振动下稳定系数随时间的变化情况。结合李家峡左岸高边坡开挖的有关爆破设计、测试资料，给出了实际岩质高边坡爆破动力稳定计算分析结论，探讨了爆破分区设计的合理性。     

基于边坡稳定性的临界损伤质点峰值速度研究

为研究岩体爆破载荷作用下炮孔及边坡潜在滑动面近区的损伤特性,利用有限元强度折减法确定静载下边坡的折减滑动面,并基于此建立边坡的弹塑性本构模型进行数值模拟。将数值模拟结果与经典判据进行比较分析,确定不同损伤速度阈值下对应的爆心距及岩体破碎状态。同时基于边坡爆破数值模拟结果,探究有潜在滑动面的边坡岩体爆破时损伤、爆心距、质点峰值振动速度(v_PP)及岩石动态抗拉强度之间的关系,并分别通过经典判据、最大拉应力准则的v_PP判据和拉应力峰值与v_PP统计关系得到3个v_PP阈值,发现最大拉应力准则的v_PP判据获得的损伤阈值误差最大。此关系在实际工程中可对已有的基于最大拉应力准则的v_PP判据作出修正。