爆破载荷作用下高陡节理岩质边坡 动态响应的3DEC模拟

运用三维离散元程序3DEC, 对某露天矿高陡节理岩质边坡在自然状态下的静态响应和爆破载荷作用下的动态响应进行了模拟, 分析了爆破载荷作用下边坡质点的振动速度以及位移和应力特征, 并将计算结果与现场监测结果进行了比较。结果表明, 两者吻合较好, 用3DEC模拟爆破载荷作用下节理岩体边坡的动态响应是适合的。     

爆破地震波作用下含断层结构面高陡边坡动力响应分析北大核心

为了防止白马铁矿及及坪采场含断层的岩质边坡受爆破振动作用发生失稳,利用小波分析对现场监测点爆破地震波进行频谱能量分析,得到断层影响下高陡边坡爆破振动波传播规律,同时根据实际边坡建立边坡模型,分析在爆破振动作用下边坡断层岩体劣化效应对边坡动力响应及损伤规律的影响。结果表明:1)当爆破地震波在含断层结构面的高陡边坡中传播时,断层结构面对爆破地震波在边坡中的传播规律影响显著;2)爆破振动波在断层岩体区域传播时,断层岩体力学强度对振动波的传播有明显的影响,断层力学强度越低,对振动波的传播阻隔效果越明显。断层岩体力学强度的劣化加速了爆破振动波传播的衰减;3)不同断层岩体参数劣化工况下爆破振动下边坡损伤有明显变化,随着断层岩体力学强度的劣化,边坡抵抗变形能力减弱。     

爆破振动对白马铁矿露天边坡稳定性影响研究

针对白马铁矿露天边坡的稳定性受爆破振动作用影响较大这一工程难题,本文基于数值仿真与现场监测等手段,结合强度折减法按照静力、边坡自重和爆破振动等相应特征研究,求解边坡应力、位移、安全系数在不同状态下的特点。结果表明：1)仅考虑边坡自重下时的临界强度折减系数为1.72,而爆破振动荷载作用时的临界强度折减系数为1.58,相对静力条件下爆破振动荷载作用时的强度折减系数减小了8.14%;2)构建水平振动速度与强度折减系数间关系,以此为基础求解了及及坪采场东部边坡安全振速为12.14 cm/s,临界振速为15.71 cm/s。本文研究成果可为同类金属露天矿山边坡稳定性判别分析、爆破振动对边坡的影响分析提供一定的借鉴与参考。     

开挖卸荷后节理岩质边坡的稳定性分析

在对节理裂隙受拉压不同状态的分析基础上,分别采用应力控制裂隙张开、应变控制裂隙闭合的判别准则,利用ABAQUS软件建立了倾角为90°的垂直节理和倾角为52.5°的倾斜节理组成的节理岩质边坡模型,并对该节理岩质边坡的稳定性进行了模拟分析。通过对节理岩质边坡破裂过程的模拟,直观地得到了坡体的滑移破坏面,证明了节理是控制岩质边坡破坏的主要因素,对于理解边坡的破坏形成机理具有重要意义,说明该判别准则能够较为准确地预测节理岩质边坡潜在破坏面的形状与位置,对于复杂的边坡稳定性分析可以提供相应的理论借鉴。     

考虑损伤顺层节理岩质边坡稳定性分析

边坡开挖造成节理岩质边坡的浅部局部破坏。基于极限平衡法和强度折减法对顺层节理岩质边坡的稳定性进行研究,系统地分析岩质边坡节理倾角、损伤长度和程度对边坡安全系数和破坏过程的影响。结果表明:边坡安全系数与节理倾角密切相关,边坡安全系数随着节理倾角的增加先减小、后增大,优势节理倾角在35°~45°;随着节理损伤长度的增加,边坡安全系数近似线性减小;节理损伤的岩质边坡坡顶更易产生剪应力集中,从而加速边坡失稳,节理岩质边坡破坏模式为沿着节理面向下整体滑动;节理损伤程度对边坡稳定性影响较明显,节理损伤越长,安全系数随损伤程度的增大而加速下降。     

爆破扰动下顺层岩质破碎高陡边坡的稳定性监测与数值分析

高陡顺层岩质边坡历来是国内外学者重要的研究内容,高陡顺层岩质边坡稳定性对于露天矿山的安全建设具有重要意义。因此针对某露天矿山终了顺层岩质边坡的稳定性进行了研究,旨在分析该矿山顺层岩质边坡在爆破扰动下的稳定性,通过采用室内岩石力学试验、爆破振动监测法以及数值分析法对该矿山两种爆破条件对顺层边坡的扰动进行了全面的研究。研究结果显示,在两种爆破条件下,顺层边坡结构面处的位移均呈现出由上至下逐渐增加的趋势,且超过结构面一半时,位移显著增加,且当主爆区爆破时,在爆破扰动下,边坡的安全系数为1.66;当预裂孔爆破时,边坡的安全系数为1.61。说明越靠近顺层边坡的结构面时,边坡的稳定性受爆破的影响越敏感,且在主爆区的频繁爆破扰动下,边坡的稳定性已经受到影响,因此在越靠近结构面的预裂爆破起爆后,边坡的稳定性会降低,但根据安全系数的计算结果可知,不同爆破条件下边坡均处于稳定状态。此项研究为该矿山的设计提供了宝贵的理论依据,为今后矿山的设计、生产均提供了可靠的指导。     

岩质多级边坡爆破震动的坡形效应研究

岩质边坡的高程放大效应是边坡爆破振动主要研究内容之一,对研究爆破作用下边坡局部损伤破坏具有重要意义。通过建立爆破边坡模型,引入坡形影响因子,进而推导爆破震动波作用下多级边坡振动位移公式,结合现场监测数据进行对比分析,结果证明引入坡形的震动位移公式准确率能达到67%~72%,基本满足初步估算要求。     

爆炸荷载下露天矿高陡边坡动力响应分析

为研究矿山高陡边坡在爆炸荷载作用下的动力响应规律,采用LS-DYNA软件,对威斯特铜矿的采场边坡进行完全动力有限元计算。对比分析了数值模拟和现场实测环境下爆炸应力波的传播规律,两者结果相接近。同时,通过对各台阶爆破振动速度的统计分析可知,随着台阶高程的增加,在台阶坡顶、台阶边缘至台阶内侧坡脚的1/3至1/2距离处容易产生高程放大效应。另外,利用极限平衡法原理,结合数值模拟计算结果,计算了在炸药起爆后400ms内边坡的时程安全系数,直观描述了爆破动力荷载对边坡稳定性的影响。     

岩石高边坡爆破振动传播规律小波包分析

为研究爆破荷载作用下岩石高边坡的动力特性,根据岩石边坡开挖爆破振动监测数据,应用小波包理论分析了爆破地震波沿岩石边坡传播过程中的频谱及能量变化规律。得出了爆破地震波沿岩石边坡传播过程中频谱特性、主振频率和能量随距离变化规律、不同频带上的振动速度峰值和能量变化规律。研究成果对进一步研究岩石高边坡的动力稳定性具有重要意义。     

爆破振动载荷对露天边坡稳定性影响数值模拟研究

边坡稳定性是影响露天矿山安全的重要因素之一,关系着矿山的人员财产安全,而矿山日常生产中的爆破活动又是影响边坡稳定性的重要因素之一。通过对某矿区进行现场工程地质调查等获得了边坡岩体力学参数,同时,采用强度折减法,利用FLAC3D软件,对矿区4个分区边坡在爆破振动荷载下的稳定性系数进行了分析计算。计算分析结果表明,此矿山在爆破振动荷载工况下各分区边坡的稳定性系数均大于许用安全系数,处于稳定状态。     

爆破动荷载作用下露天矿岩质边坡稳定性及支护研究

露天矿边坡的稳定性对于矿山安全生产具有重要意义,在爆破作用的长期影响下,岩体会造成损伤积累,降低边坡的稳定性。因此,以攀西地区某露天矿为研究对象,通过现场监测所得的爆破振动速度,基于FLAC3D数值分析软件,研究爆破动荷载作用下岩体的变形特征及动力响应特征,确定危险区域的同时设计锚索进行支护分析爆破动荷载作用下锚杆的轴力特征及多次爆破作用下预应力损失规律。研究结果：边坡在爆破动荷载作用下坡底产生局部剪切破坏且沿上部逐渐发展,在多次爆破作用下预应力持续降低,最大预应力损失比为18.05%,且预应力损失趋势逐渐降低,因此进行支护设计时建议初始预应力值应为设计值的1.2倍,研究结果对于指导露天矿施工具有一定的借鉴意义。     

高寒地区矿山爆破振动对岩石边坡的响应特征分析

针对高寒地区爆破振动对岩石边坡响应特征的分析较少。为了研究高寒地区爆破振动衰减规律以及对边坡的响应特征,选取矿区岩石试件分别在-25℃和+20℃条件下进行了岩石波阻抗的测试试验;在6月至8月、11月至翌年1月分别对边坡展开了爆破振动监测试验,进而基于数值模拟手段,对比分析了岩石边坡在6月至8月、11月至翌年1月条件下的响应特征。研究结果表明,-25℃条件下的岩石试件波阻抗增大了28.5%;通过对边坡的爆破振动测试,揭示了11月至翌年1月的爆破振动峰值速度衰减特性;爆破荷载作用下,随着温度的降低,岩石边坡坡底部位的沉降位移呈增加趋势,主要是由于爆破振动衰减速率降低,延长了地震波对边坡的作用时间而造成了位移的增大,研究结果可为后期控制爆破振动对边坡的危害效应提供一定的指导意义。     

不同耦合系数条件下岩石损伤特性的研究

在预裂爆破中,采用合理的空气比和不耦合系数能有效控制爆炸荷载对岩体的破坏。利用Autodyn有限元动力分析软件,研究预裂爆破中空气间隔不耦合装药产生的爆炸荷载对岩石的损伤特性和孔壁冲击波峰值的变化规律。通过改变装药空气比,分析空气间隔装药产生的爆炸冲击波沿孔壁的压力分布,以及间隔装药时不耦合系数对孔壁冲击波峰值和应力波传播的影响。结果表明:连续装药条件下,爆破近区的压力峰值高于岩石动态抗压强度,离炮孔越远应力波衰减的越慢;在空气间隔装药条件下,岩石的损伤深度随空气比的增大而减小,孔内空气柱周围的岩石破坏不明显;在间隔不耦合装药时,不耦合系数越大,冲击荷载的强度越低,孔壁的损伤半径也越小。     

露天矿爆破荷载等效施加方式的探究

为了较为准确数值模拟爆破荷载的等效施加方式,基于强度折减法基本理论分析边坡稳定性,针对露天矿爆破开采时的特殊爆破荷载,提出了能够仿真模拟实际爆破荷载的等效加载方式。该等效加载方式首先对露天矿爆破荷载进行分析,爆破荷载是由爆源中心环向向四周传递,将爆破荷载等效加载到粉碎区外边界上,与实际的炮孔爆破荷载形式较为吻合;利用FLAC3D建立露天矿边坡数值模型,分析在爆破动载下边坡的动态响应特征,运用强度折减法计算得到露天矿边坡的动力安全系数。最后与以往将爆破振动施加到模型边界的等效施加方式进行对比,验证了此等效施加方式应用于爆破动载下露天矿边坡稳定性分析中的可行性与合理性。     

某露天铁矿爆破振动对边坡的动态响应特征研究

岩石边坡的安全性影响着矿山的经济效益。为了评估露天矿岩石边坡的稳定性,研究爆破近区的岩石边坡对爆破振动的响应特征,以某露天矿爆破开挖为工程背景,运用理论分析并根据现场地质条件,确定边坡上的测点位置,研究爆破振动波在边坡上传播的规律。 运用FLAC3D软件建立边坡模型,分析岩石边坡在爆破振动作用下的速度、位移的变化特征。研究表明：高边坡的测点竖直方向振动速度相对于水平方向较大,爆破振动强度并没有随着正高程的增大而呈现无限放大趋势,而是达到一定高程差时才会呈现出爆破振动的放大效应;边坡的竖直方向与水平方向发生小部分变形,但坡底水平位移变化幅度较大且为集中,降低了边坡的稳定性。     

工程扰动下矿山高陡边坡力学响应规律研究

露天矿山中存在大量的高陡边坡与凹陷露天深坑,受区域环境影响,开采过程中各种生产扰动可能会造成滑坡、滚石等现象,威胁生产安全。基于高陡边坡稳定性分析相关理论,综合考虑工程区域地质条件,建立了边坡稳定性分析的数值模型。采用显式—隐式结合的计算方法,通过LS-DYNA软件对露天矿山高陡边坡爆破布置方案进行模拟,实现了计算结果的唯一可解性、无条件稳定性和收敛性。从时变角度对静力场应力迁移与动力扰动的共同作用进行了研究,针对扰动影响开展了动静耦合力学响应规律分析。研究表明：①上覆岩层剥离后边坡体坡面及台阶位置产生卸荷力学行为,坡顶位置振动速度较大,生产中坡顶易发生碎石滚落,需重点防范;②在工程爆破中,炸药量越大,塑性范围随之呈正比增长关系。爆心距较大的单元变形受地应力作用影响明显,爆破动力仅提供初始扰动作用。③根据不同药量爆破动力强度的分析,为了减震降灾,应当尽可能维持最优药量爆破,或者采用预裂爆破形式,削弱爆破振动对周边环境的影响。通过完成矿山高陡边坡稳定性优化研究,实现了动静荷载还原的边坡稳定性时程分析,可为露天矿山开采扰动影响的预测预警提供参考。