爆破荷载作用下岩质边坡动态响应的数值模拟研究
某矿七号坑边坡对爆破振动的动态响应分析
某矿七号坑边坡对爆破振动的动态响应分析吴双休，郎 旭，王天龙（云南磷化集团有限公司，云南 昆明 ６５０６００）摘 要：为了判断某矿七号坑南扩时爆破振动对边坡的影响，采用ＡＮＳＹＳ有限元软件建立数值计算模型，输入实测爆破振动数据，模拟爆破振动作用下边坡的动态响应。
研究结果表明：正常生产爆破振动引起的边坡应力和变形很小，边坡总体稳定；正常生产爆破荷载下边坡不会出现塑性区贯通，说明爆破后边坡整体不会受破坏，仍处于稳定状态。
研究结论可为接续下来的南扩常规生产爆破作业提供依据。
关键词：边坡；爆破振动；动态响应；数值模拟中图分类号：ＴＤ２３６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２２）１２－０１４６－４Dynamic Response of Blasting Vibration Effects on the Slope of One Mine No.7 PitWU Shuang-xiu, LANG Xu, WANG Tian-long（Ｙｕｎｎａｎ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ Ｌｔｄ ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０６００， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｊｕｄｇｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｗｈｅｎ ｏｎｅ ｍｉｎｅ Ｎｏ．７ ｐｉｔ ｉｓ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈ， ａｎ ＡＮＳＹＳ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ， ｉｎｐｕｔ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ， ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｒｍａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｒｅ ｖｅｒｙ ｓｍａｌｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｉｓ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｓｔａｂｌｅ； Ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｚｏｎｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ａｐｐｅａｒ ｏｎ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｓｌｏｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｌｏａｄ， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ａｆｔｅｒ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｂｅ ｄａｍａｇｅｄ ａｎｄ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｉｎ ａ ｓｔａｂｌｅ ｓｔａｔｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｎｏｒｍａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Keywords: Ｓｌｏｐｅ； Ｂｌａｓｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ； Ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ； Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ收稿日期：２０２２－０６作者简介：吴双休，男，生于１９８８年，汉族，湖北枣阳人，本科，工程师，研究方向：露天采矿和爆破。
岩石动态剥落破裂的数值模拟
岩石动态剥落破裂的数值模拟引言岩石动态剥落破裂是地质灾害中的一种严重类型，其产生的原因多样，如地震、爆炸、水力冲击等。
对于这种问题，数值模拟方法已被广泛应用于地质工程领域，以预测和评估岩石动态破裂过程的破坏性和具体效果，以及结构的稳定性和保护性能。
本文将介绍目前常用的岩石动态破裂数值模拟方法，包括有限元法和离散元法，并分析其优劣和应用范围。
一、有限元法有限元法是解决结构力学中的问题的常用方法，包括岩石动态破裂模拟。
其基本思想是将复杂的结构分解成若干个小元素，并对每个小元素进行简化模型假设，利用数值方法对每个小元素进行求解，最后将结果组合得到全局结构的反应。
在岩石动态破裂模拟中，将峰值强度、应力波传播、岩石内损伤等问题转化为有限元数值求解问题，可大幅简化问题的求解过程。
有限元法在岩石动态破裂模拟中的应用主要涉及到以下几个方面：1、破裂过程的数值模拟：破裂过程的分析对于预测和评估破坏的具体情况至关重要，有限元法能够对破裂过程进行数值模拟；2、弹性介质中应力波传播的数值模拟：应力波传播的速度、频率对于岩石破裂具有重要影响，有限元法可以计算弹性介质中应力波传播的特征及其影响；3、岩石内部损伤行为的数值模拟：岩石内部微观结构的变化对于破裂行为的发生有着直接的影响，有限元法可以模拟并计算微观尺度上的变化。
有限元法的优点在于：1、求解过程简便快捷；2、可对各种不同类型和形状的结构进行模拟；3、适用于各种不同工况下的模拟。
其缺点在于：1、仅适用于小小尺度下，如旋转对称或轴对称问题的处理等；2、计算机资源投入较大，对于大规模结构的处理难度较大；3、需要对于每个小元素进行较好的建模。
二、离散元法离散元法是一种分子动力学模型，其首要任务是模拟模型中各种物质颗粒在自然环境下的运动行为，其模型假设是颗粒物的弹性和摩擦不存在。
离散元法最初被应用于地质动力学的问题中，由于其适用范围广、计算速度快、能够对多种不同类型的物体进行建模等优点，迅速成为岩石动态破裂模拟中最常用的方法之一。
卸荷裂隙对岩体边坡地震动影响的数值模拟研究
较， 研 究 中 定 义 边 坡 岩 体 中一 点 地 震 动 峰 地震 波 ： 剪切 波 从 模 型 底 面 垂 直 入 射 。 值加 速度 ａ Ｐ与坡 脚 处 地 震 动 峰 值 加 速 度 １ ． ２模 型工况 选择 岩 体 中结 构 面 的 分 布 具 有 不 确 定 性 ， ａ Ｐ ０ 之比为边坡的地震动加速度放大系数号
工 程 技 术
Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ ．
圃圆
卸 荷 裂 隙对 岩 体 边 坡 地 震 动 影 响 的 数 值模 拟 研 究 ①
张 晓欣 ’ 田 小甫 （ １ ． 中航勘 察设计研 究 院有 限公 司 北京 １ ０ ０ ０ ９ ８ ；２ ． 北京市 地质工 程勘察 院 北京 １ ０ ０ ０ ４ ８ ）
工 况示 意 图如 图 １ 所示。 图中： Ｄ为 边 坡 水平 长度 ； Ｈ为 边 坡 高 度 ， ｈ 为 结 构 面 与 坡
面交点位置高度 ， Ｄ为坡 角 ； Ｙ为结 构面倾
度； ｄ 为 卸 荷裂 隙 间 距 ， １ 为卸 荷 裂 隙 带 的 高 度； ｓ 为 卸 荷带 滦 度 ， ｆ 为入射地震波频率。
（ ％ ＝ ａ Ｐ ／ ａ Ｐ ０ ） 。 本文研究内容涉及卸荷裂隙间
距 及 卸 荷 深 度 对岩 体 边 坡 地 震 动 加 速 度 放 大 系 数 空 间 展 布 的影 响 。
而 且其 发育 的规 模和 特征也 有很 大 的不
同， 考 虑 现 实 中所 有 情 况 下岩 质边 坡 动 力 响 应 所 受 结 构 面 的 影 响 存 在 着 很 大 的 困 难。 为 了突 出主 要 矛盾 ， 考 虑 岩体 边 坡 中卸 荷裂 隙发育的一般情 况 ， 本 文 主 要 采 用 平 行于坡 面的结构面 来模拟卸荷裂隙 。 主 要
岩质边坡动力失稳机制及数值模拟研究
Ｓ ｉｎ ｅ ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｃｈ ｎ ｓ ａ４ ０ ０ ，Ｃｈｎ ） ａ ｇｈ １０ ４ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｕｍ ｍａ ｉｉ ｎ ｎ ｌ ｚ ｎ ｈｅ ｄ ｎａ ｃ ｕｎ ｔ ｂｌ ｅ ｈ ｎｉｍ ｆｒ ｋ ｓ ｄ ｏｎ ｓ ｒｚｎｇ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｇ ｔ ｙ ｍｉ ｓ ａ ｅ ｍ ｃ ａ ｓ ｏ ｏｃ
第２ ６卷 第 ３ 期 ２ ０ １ 年 ９ ０ 月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
交
通
科
学
与
工
程
Ｖ Ｏ ． Ｎｏ． １ ２６ ３
Ｊ ｏＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｔ ＲＡＮＳ ＯＲＴ Ｓ Ｉ ＣＥ ＡＮＤ ＮＧ１ ＥＲＩ Ｐ Ｃ ＥＮ Ｅ ＮＥ ＮＧ
Ｓｅ ２ ０ ｐ． ０１
文章 编 号 ： ６ ４ ５ ９ ２ １ ） ３ ０ ２ － ０ １ ７ — ９ Ｘ（ ０ ０ ０ － ０ ５ ６
关键词 ： 坡 ； 边 地震 ； 力 失 稳 机 制 ； 值 模 拟 ； Ｌ ” 动 数 Ｆ ＡＣ 中 图 分 类 号 ： １ ．２ Ｕ４ ２ ２ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｙ ａ ｉ ｎｓ ａ ｌ ｅ ｈａ ｓ ｎｄ ｔ ｄ ｎ ｄ ｎ ｍ ｃ ｕ ｔ ｂ ｅ ｍ ｃ ｎｉｍ ａ ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｒ ｃ ｌ ｐ ｍ ｒ ｃ ｌｓｍ ｌ ｔｏ ｏ ｏ ｋ ｓｏ ｅ
ｓｏ ｅ， ｈ ｅ — ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｕ ｒｃ ｌ ｄ ｌ ｏ ｏ ｋｓｏ ｅｏ ｘａ — ａ ｊｎｈ ｇ ｗａ ｎＳ — ｌｐ ｔ ｒ ｅｄｍｅ ｓｏ ａ ｍｅ ｉａ ｎ ｍｏ ｅ ｒｒ ｃ ｌｐ ｆＬｉｉｎ Ｘｉｏｉ ｉｈ ｙｉ ｉ ｆ
冲击载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究(精)
0引言花岗岩是钨矿围岩中常见的一种岩石。
目前许多钨矿矿山为了延长矿山服务年限,急需加强矿山外围和深部勘探,这就需要进行大量的矿岩破碎工程。
冲击载荷作用下破碎岩石是目前运用较为广泛的一种破岩方法,但其破岩机理还有待进一步研究。
近年来,非线性科学中的分形理论、系统科学中的突变理论和数值模拟方法等现代科学理论开始渗入岩石破碎研究领域[1-5],取得了一些成果。
但是,分形理论在岩石破碎中主要被用于研究破碎块度,无法建立破碎结果与破碎的物理机制之间的相互关系;突变理论主要研究系统参数发生微小变化后结构的稳定与否,它在岩石破碎领域的应用目前主要局限于地震与岩爆等由缓慢变形到突然破裂的现象,尚没有用于研究凿岩等由于冲击载荷产生的破坏现象;数值模拟方法是用来沟通理论模型和实验研究的桥梁,但岩石的本构模型准确性、客观性以及岩石性质参数和边界条件还需要加以研究。
因此冲击载荷破岩的数值模拟与试验研究相接合对丰富冲击破岩理论具有重要意义。
1冲击载荷破岩特点1.1岩石断裂形态如图1所示,压头侵入硬岩时一般产生径向、中间和侧向裂纹,同时在压头下方还会形成一个密实核,在钠玻璃上进行侵入试验表明,形成的密实核近似于半球形,其主要特征是发生了剪切变形[6]。
由此可看出侧向裂纹是从剪切变形区底部起裂的。
侧向裂纹一般在卸载过程产生并扩展,中间裂纹产生于加载过程,并在卸载过程有部分弹性恢复;径向裂纹既可产生于加载过程,又可出现在卸载期间,但不论何时产生都在卸载过程继续发展。
1.2冲击破岩特点岩石在冲击载荷作用下将引起应力波在岩石中的传播。
对应力波的描述包括频谱(即频率分布、能量分布、波速、波长等,同时岩石中裂纹或缺陷也有尺寸分布或谱图,这样便能根据载荷作用特点与具体岩石对象确定微观与细观以及宏观尺度的划分标准,并找出分析重点,从而采用相应的方法来对其动态破坏过程进行研究。
典型的冲击载荷有机械冲击载荷与爆炸冲击载荷。
机械冲击是动能传播到一个系统,其发生传递的时间比该系统的自由振动周期要短。
爆破载荷作用下的岩质边坡动力稳定系数
摘 要 ： 用动 力有 限元 软件 ， 所 选 工程 实例 中 的 岩 质 高 边 坡 危 险 滑 移 面节 点 动 应 力进 行 计 算 ， 与 相 应 节 点 采 对 并 的静 应 力 叠 加 ， 过稳 定 系数 公 式 计 算 出边 坡 滑 体 各 时 刻 的 稳 定 系数 ， 出边 坡 动 力 稳 定 系数 时 程 曲 线 。 工 通 得 程 应 用表 明 ， 该稳 定 系数 用 于衡 量 边 坡 爆 破 开 挖 时 的安 全 性 切 实 可行 。
力 场 、 、… ， 分 别 求 出动 、 应 力 场 中 滑移 ｒ 再 静 面 各单 元切 向剪 应力 及法 向压 应力 ， 后将 最
ｒ 及 Ｏｉ 别相 加 。 ２ ＂分 ｎ
各 单元 抗剪 强度 为
ｒ ＝Ｃ ＋ ｔ ｎ ＝ ： ａ （一 １２ … ， ） ｉ ，， （） １
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ７ ０ ６ ； 国 ５ ７ ４ ５ ） 冶金 工业 过 程 系统 科 学 湖 北 省 重 点 实 验 室 开 放 基 金 资 助 项 目 （ ２ １ ０ ） Ｂ ０ ０ １
作者简介 ： 何 理 （ ９ ６）男 ， 汉 科 技 大 学 硕 士 生 ． — ｉ ｅ —ｅｉ ｈ ｔ ｉ ｃ ｍ １ ８ 一， 武 Ｅ ｍａｌ ｍｐｈ ｌ ｏｍａ． ｏ ： ＠ ｌ
计算 约束 条 件 假 设 ： ＡＢ、 ＢＣ和 Ｃ 为 无 反 射 边 Ｄ
图 ２ Ⅵ 区 岩体 结 构
Ｆ ｇ ２ Ｒｏｋ ｓｒ ｃｕ ｅｏ ｉ． ｃ ｔｕ ｔｒ ｆⅥ ｄｓｒｃ ｉｔｉｔ
界。
２ ２ 边 坡 岩 体 力 学 参 数 ．
参 考 中 国科 学 院 岩 土力 学 研 究 所 １ ９ ９ ５年 编
爆破震动对某边坡稳定性影响的数值模拟
赵宝云 刘保县 万贻平
（ 西华大学建筑与土木工程学 院 成都 ６ ０ ３ ） １０ ９ 摘 要 爆破震动是影响边坡稳定性 的一个重要 因素之一 。结合 实际工程文章利 用了拉格 朗 １有 限差分法 Ｆ Ａ ３ Ｌ Ｃ程序对爆
破震动作用下某边坡进行 了数值模拟。讨论 了利用 Ｆ Ａ Ｌ Ｃ进行边 坡动力分析 时设置边界条件设置 、 动力 时程 的合成 、 输入 以
坡稳定 性 的重要 因素之 一 。 目前 ， 边坡 的研 究 以 对 静荷载居 多 ， 动荷 载 方 面 的研 究 还不 很 完 善 。文献
失稳 的例子 ， 不合 理 的工 程爆 破 已成 为影 响工 程 边
速 度 的分布规 律进行 了分 析 ， 讨 了坡 度 、 体弹模 探 坡 和爆 源位 置等 因素 对 坡体 振 动 加 速度 分 布 的影 响 ， 并 提 出了爆 破 振 动加 速 度 的近 似 计算 方 法 ； ［ ］ 文 ２ 根 据现 场 的监 测结果 分析 了爆破 振动作 用下 绵 中公 路边 坡 的坡 面 效 应 （ 高 的放 大 效 应等 ） 坡 。本 文 尝 试采 用 Ｆ Ａ Ｌ Ｃ有 限差分 法程序 初步 分析 爆破 震 动作 用下 岩体 边坡 位移 、 速度 动态响应 的影 响规律 ， 旨在 为工 程设计 和施 工提供 一些 概念 Ｊ 陛的指 导 。
及转化 ， 阻尼的合理选取 。从位移场和速度场进行了详细的动力分析 。获得该 边坡爆破震 动特 征及位移场 、 振动速度场 的变 化规律 。研究成果对保证边坡安 全具有较好 的指导作用 。
关键 词 爆破震动 边坡稳定 ＦＡ ＬＣ 中 图分 类号 ：Ｄ ２ ． Ｔ ８４ ７ 文献标识码 ： Ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂｌｓｉ ｇｖ ｂ ａｉ ｎ ｉ ｎ ｆｔ ｅ ｍｏ ｔｉ ｏ ｎ ａ ｔｒ ｆｅ ｔ ｌｐｅｓａ ｉ ｔ ．Ｂａ ｅ ｎ ａ ｔ ａ ｎ ｉ ｅ － ｓｒ ｃ ａ ｔｎ ｉｒ ｔｏ ｓｏ ｅ ｏ ｈ ｓ ｍｐ ￣ａ ｔｆｃ ｏ ｓａ ｃ ｉ ｓｏ ｔ ｂｌ ｙ ｎｇ ｉ ｓ ｄ ｏ ｃｕ ｌｅ ｇｎｅ ｒ
岩质边坡施工爆破振动加速度近似计算方法
岩质边坡施工爆破振动加速度近似计算方法1.引言在岩石工程中，常常需要进行岩质边坡的施工爆破作业。
然而，爆破作业会产生振动波，对周围的环境和结构物造成影响，因此对爆破振动加速度进行准确的计算和评估是非常重要的。
本文将就岩质边坡施工爆破振动加速度的近似计算方法进行探讨。
2.目前的计算方法目前对于爆破振动加速度的计算，常用的方法是根据公式进行计算。
一般来说，可以使用公式：\[V = \frac{2W}{\rho\cdot r^{3}}\]其中，V代表振动速度；W代表爆破药品的爆炸能量；ρ代表岩石的密度；r代表距离。
但是，实际工程中，由于边坡的复杂性以及爆破作业的不确定性，这种计算方法往往难以满足准确性的要求。
3.近似计算方法的探讨为了更准确地计算爆破振动加速度，一种较为实用的方法是近似计算。
近似计算方法通过对爆破振动加速度的影响因素进行综合考虑，得出一个相对准确的结果。
3.1 岩石性质的影响岩石的性质对爆破振动加速度有着重要的影响。
不同类型的岩石在受到相同能量的爆破作业后，其振动加速度的大小会有所不同。
在进行近似计算时，需要对不同类型的岩石进行分类，根据其特性确定相应的影响系数。
3.2 爆破药品的参数爆破药品的参数也是影响爆破振动加速度的重要因素。
爆破药品的种类、数量、能量等参数都会对振动加速度产生影响。
在进行近似计算时，需要综合考虑这些参数，并对其进行合理的估算。
3.3 爆破作业的条件爆破作业的条件也会对振动加速度产生影响。
爆破孔的布置方式、爆破孔的直径和深度、爆破药品的装药方式等都是影响因素。
在近似计算中，需要对这些条件进行综合考虑，并确定相应的修正系数。
4.个人观点和理解对于岩质边坡施工爆破振动加速度的近似计算方法，我认为需要综合考虑各种影响因素，并且在实际工程中进行反复验证和修正，才能得到相对准确的结果。
随着科学技术的不断发展，我相信在未来会有更精确、更可靠的计算方法出现，为岩石工程的爆破作业提供更好的技术支持。
岩质边坡稳定性分析及变形预测研究的开题报告
岩质边坡稳定性分析及变形预测研究的开题报告一、选题背景岩质边坡在自然界和工程实践中普遍存在，其稳定性和变形特征研究对于工程建设和生态保护都具有重要意义。
岩质边坡的失稳和变形会导致土石流、崩塌等灾害，给人类的生命和财产带来严重威胁。
因此，深入研究岩质边坡的稳定性和变形特征，寻找有效的防止和治理手段，具有重大的理论和现实意义。
二、研究内容本研究旨在通过对岩质边坡失稳机理、变形特征、危险性评价等方面的分析研究，提出一种基于数值模拟的岩质边坡稳定性预测方法，并针对不同情况下的变形特点，探索合理的岩质边坡整治和防治措施。
具体来说，本研究主要包括以下内容：1.岩质边坡失稳机理分析：归纳总结岩质边坡失稳发生的基本机理，探讨各种因素对岩质边坡稳定性的影响，建立相应的理论模型。
2.岩质边坡变形特征分析：对不同类型的岩质边坡进行监测观测，针对不同情况下的岩质边坡变形特点进行分析，归纳总结其变形机理及规律。
3.岩质边坡稳定性数值模拟：建立基于数值模拟的岩质边坡稳定性预测方法，选择合适的数值方法和软件工具，对不同情况下的岩质边坡稳定性进行数值模拟分析。
4.岩质边坡整治与防治措施：根据岩质边坡的不同变形特征和稳定情况，探索适宜的岩质边坡整治方法和防治措施，提出科学合理的岩质边坡防治方案。
三、研究意义本研究旨在深入探究岩质边坡的稳定性和变形规律，为工程建设和生态保护提供科学的参考意见。
研究成果将为岩质边坡工程设计和施工提供重要的技术支撑，为做好岩质边坡治理和防治工作提供可靠的依据。
四、研究方法本研究采用综合研究方法，结合野外调查、实验室测试、数值模拟等手段，对岩质边坡的稳定性和变形特征进行分析和研究。
具体来说，采用现代数值模拟技术，利用有限元、边界元、松弛网格等数值分析方法，分析岩质边坡在不同情况下的稳定性和变形特征，对岩质边坡的稳定性预测和工程治理提供科学依据。
五、预期成果本研究预期取得如下成果：1.深入掌握岩质边坡的失稳机理和变形规律，提出相应的理论模型。
爆破振动对含结构面边坡稳定性影响研究
爆破振动对含结构面边坡稳定性影响研究岩体是一种不连续、各向异性的非均质结构体,其间断层、节理、裂隙和破碎带等结构面随机分布,爆破振动会对含结构面边坡稳定性产生重要的影响。
钻沟石灰石露天矿边坡岩层之间存在较为明显的结构面,由于受边坡岩体结构面和频繁生产爆破等因素的影响,其稳定性已成为制约矿山安全生产的重要因素。
因此,必须研究爆破振动对含结构面边坡稳定性的影响。
在钻沟石灰石露天矿爆破现场进行地质调查、岩石物理力学指标试验和爆破振动试验,并对现场实测的爆破振动信号进行小波包能量分析。
采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件对矿山边坡进行爆破数值模拟,研究爆破荷载作用下含结构面边坡的动力响应,并提出了邻近边坡爆破的减振措施。
本文主要研究成果如下:(1)通过现场地质调查,得到了矿山边坡结构面的分布情况,即结构面倾向为顺坡方向,与水平夹角为70°,结构面厚度为0.5m。
(2)现场爆破振动试验表明,爆破地震波穿越结构面时,爆破振动速度衰减较为明显,其平均衰减率为48.59%;而地震波未穿过结构面时,其爆破振动速度并没有明显的变化。
小波包分析结果表明,地震波穿越结构面时会造成爆破振动信号高频振动能量比例降低,低频振动能量比例升高。
(3)数值模拟结果表明,地震波穿越结构面时,其前后质点振速幅值的平均衰减率约为50%。
而通过小波包能量分析发现,50Hz左右频带的能量呈衰减趋势,而20Hz左右频带的能量呈增加趋势。
对比现场试验与数值模拟的结果发现,地震波穿越结构面时爆破振动速度平均衰减率为48.59%,而数值模拟所得平均衰减率为56.29%,相对误差为9.68%。
此外,数值模拟的小波包能量分析结果与现场实测的小波包能量分析结果基本一致。
(4)分别考察爆源距离由20m增加到40m,炮孔孔径由160mm减小到90mm,炮孔孔数由三孔减小到单孔起爆,延期时间由25ms增加到65ms以及由无预裂爆破到有预裂爆破时,爆破振动对边坡稳定性的影响相应减小。
爆破计算方法与爆破荷载模拟综述
E 21 E 22 E 23 E 24 E25 E 26
E 31 E 32 E 33 E 34 E35 E 36
E=
( 2)
E 41 E 42 E 43 E 44 E45 E 46
E 51 E 52 E 53 E 54 E55 E 56
第4期
张孜勤. 爆破计算方法与爆破荷载模拟综述
29
响等优点。 114 复合遗传算法
在爆破震动监测中, 由于爆破冲击荷载、岩体地 质条件、测点位置等外界条件复杂多变, 采用遗传算 法处理质点震动测试参数时, 参数解往往产生多峰 值性, 影响参数解的精度和收敛速度。同时伴随运 算进行, 种群多样性逐 渐降低, 种群个体之间 的交 叉、变异的有效性减弱, 出现随机漫游, 使最佳值提 早收敛, 产生早熟现象。而单纯形加速法是一种试 探性的求优方法, 它通过比较函数值大小来判断函 数变化的大致趋势, 并作为搜索方向的参考, 逐步逼 近最优解, 该方法具有较强的局部搜索能力。故用 遗传算法进行计算的中后期阶段引入单纯形加速法 构成复合遗传算法[ 3] , 通过比较适应值大小引导搜 索方向, 进行复合搜索求解。充分地发挥遗传算法 和单纯形加速法在全局和局部搜索能力。 115 体积平衡法
遗传算法[ 3] ( 简称 GA ) 是一种处理多 值极点、 设计变量离散等全局优化问题的算法, 它根据达尔 文进化理论思想, 模拟生物界/ 优胜劣汰, 适者生存0 法则, 将选择、杂交和变异等引入算法中, 通过构造 一组初始可行解群体, 以适应度函数指导随机化搜 索方向, 逐渐朝着最优解方向进化。该算法对目标 函数具体形态没有要求, 也不依赖函数梯度信息影
够接近。
212 爆破荷载的数值模拟 数值模拟方法是通过采用接近实际的数学物理
岩质边坡岩体动力破坏数值模拟分析
甘 肃科 技
Ｇａ ｎｓ ｕ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ
Ｉ ｆ ＿ ２ ９ Ｊ ７ 、 ７ Ｄ ． ５
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ３
岩 质 边 坡 岩 体 动 力 破 坏 数 值 模 拟 分 析
：
－ ．
Ｉ Ｌ ｆ ） Ｉ ｝ ］ ＋ Ｏ １ 一
（ ａ ）静力作用下
．
溲 蛰 鬻 誊 孽｜ ｌ 攀
一
ｒ
毽
图 ２ 地 震 波 水 平 加 速度 一时 间 曲 线
图 ３是 岩 质边坡 分别 在静 力和动 力作 用下 剪应
力 云 图 。从 图 ３ （ ａ ） （ 静力作用下 ） 中可 以看 到 ， 剪 应 力从 坡 顶 向坡脚 逐渐增 大 ， 处 于 同一量 级 ， 无 明显
ｌ ｌ ｊ Ｉ ｌ Ｉ ｌ ｌ Ｉ ｍ ｛ 。 ｌ ｐ
数见表 １ 。
５ｏｍ
式 中：
．
为地 震 作 用 产 生 的垂 直 应 力； Ｃ ＝
Ｏｎ ｌ
／ Ｐ 为 岩 土 体 中 纵 波 传 播 的 波 速 ； Ｐ 为 岩 土 体
图 １ 边 坡模 型
密度； 为 岩 土 体 中 质 点 的 竖 向振 动速 度 （ 关 于 时 间ｔ 的变量 ） ； ｒ ｏ 为地 震 作 用 产 生 的水 平 应 力 ； Ｃ ＝ Ｇ ／ ｐ 为 岩土 体 中横 波 的波速 ； 为质点 的水 平振 动
一
ｒ≥［ ｏ ］
（ ３ ）
般认为， 岩质 边 坡 岩 体在 地 震 作用 下 的破 坏
式中 ： 为 节点 的最 大拉应 力 。在动 力作 用 下 ， 总 应
卸荷裂隙对岩体边坡地震动影响的数值模拟研究
卸荷裂隙对岩体边坡地震动影响的数值模拟研究作者：张晓欣田小甫来源：《科技资讯》2013年第20期摘要：本文采用数值模拟的方法，利用UDEC软件，开展了卸荷裂隙对岩体边坡地震动影响的数值模拟研究，研究内容涉及卸荷裂隙密度及卸荷裂隙带深度的影响。
根据该数值模拟出的结果可以看出，鞋盒裂隙的密度呈现的越大，其地震动就在该卸荷区域内的动力响应就会更加的强烈，而在坡肩上的加速度放大系数也就很大；卸荷带水平深度越大，卸荷岩体的动力响应的加速度放大系数就越小。
上述规律对于岩质卸荷裂隙发育边坡地震稳定性分析具有指导意义。
关键词：卸荷裂隙岩质边坡数值模拟中图分类号：TU45 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0069-02岩质边坡在人工开挖和风化侵蚀下其侧向应力减弱，发生卸荷回弹，导致卸荷裂隙在岩质边坡中普遍发育[1]。
这些卸荷裂隙一般是平行与坡面分布，与软弱面或岩层面相交切割边坡后往往形成危岩体，这些危岩体在地震力、重力及水压力的共同作用下有可能形成崩塌、滑坡等地质灾害，严重威胁人民群众的生命财产安全。
本文展开了卸荷裂隙对岩体边坡地震动影响的二维数值模拟研究。
鉴于离散元软件UDEC 可以很好地解决离散岩体的非线性动力分析问题，并已经在边坡工程、地下结构工程和采矿工程等领域上广泛的应用了[5]，本文的数值模拟采用了UDEC软件。
为便于边坡内不同位置地震动强度的比较，研究中定义边坡岩体中一点地震动峰值加速度aP与坡脚处地震动峰值加速度aP0之比为边坡的地震动加速度放大系数x（x=aP/aP0）。
本文研究内容涉及卸荷裂隙间距及卸荷深度对岩体边坡地震动加速度放大系数空间展布的影响。
1 含卸荷裂隙边坡动力响应模拟方案1.1 基本假定岩质边坡动力响应所受结构面的影响，以下就是本文的研究，且遵循如下假定。
（1）应力应变关系：平面是应变状态。
（2）岩石材料：各向同性材料是均匀的。
（3）结构面本构关系：莫尔-库伦滑动模型。
地震荷载下反倾层状岩质边坡倾倒变形破坏规律及数值模拟研究
地震荷载下反倾层状岩质边坡倾倒变形破坏规律及数值模拟研究随着地震活动的加强，边坡变形破坏问题日益受到重视，而反倾层状岩质边坡的变形破坏问题是工程重大的安全隐患。
为了对反倾层状岩质边坡的变形破坏规律有更深入的了解，本文以地震荷载下反倾层状岩质边坡倾倒变形破坏规律为研究目标，结合数值模拟分析技术，研究反倾层状岩质边坡的变形破坏特点，构建的边坡变形破坏的数学模型，探讨了反倾层状岩质边坡变形破坏规律及其机制。
一、反倾层状岩质边坡的基本特性反倾层状岩质边坡是指由反倾型岩层所组成的单面边坡，比较常见于孤立山脚或峰顶，具有极强的抗剪切能力，形成较大的地层破坏及崩塌，唯独反倾层状岩质边坡在构造上有较大的不稳定性，经受地震荷载作用，会发生变形破坏，因此引起了一系列的安全隐患。
二、反倾层状岩质边坡变形破坏特点反倾层状岩质边坡在受地震荷载作用时，会发生较大的变形破坏，主要表现为边坡下部出现大片滑移，上部变形破坏加剧，沿反倾层大面积错移变形，形成长体状块状倾倒破坏，且变形破坏区域大小依据受力状态及反倾层构造参数有所区别。
三、数值模拟计算针对反倾层状岩质边坡的变形破坏，本文采用数值模拟的方法，建立集体三维有限元模型，通过变形有限元分析，分析反倾层状岩质边坡在不同荷载作用下变形破坏特性。
计算结果表明，边坡受地震荷载作用时，反倾层下部会发生大片滑移，随着荷载作用的加剧，滑移量会逐渐增大，长体状块状变形装入的深度也会出现相应的变化趋势，滑移量及变形破坏的深度都会受反倾层构造参数的影响。
四、反倾层状岩质边坡变形破坏规律及机制探讨根据数值模拟分析结果，反倾层状岩质边坡在受地震荷载作用时，主要表现为边坡下部出现大片滑移，上部变形破坏加剧，沿反倾层大面积错移变形，形成长体状块状倾倒破坏等特征；而其变形破坏规律主要受反倾层构造参数及受力情况影响。
由此可以推断，如果可以控制反倾层构造参数及受力状态，则可以有效避免反倾层状岩质边坡的变形破坏，进而达到安全可靠的边坡稳定性。
《矿冶工程》2008年分类总索引(第28卷1～6期)
堆浸 中矿岩散体介质孔 隙结构三维可视化 ……………………………………… 杨 保 华 吴 爱祥 王贻 明 等 （＿６ ２＿ ）
桩基工程质量检测中测量不确定度评定 ………………………………………… 陈乐求 彭振斌 徐 力生 等（一ｌ） ２ Ｏ 用有 限元强度折减法求算边坡安全系数初探 …………………………………… 熊传 治 杜 维吾 彭 状 等（—１） ２ ３ 改性硝酸铵颗粒碰撞 的研究 …………………………………………………… ……………… 刘三 勇 阳 宁（ —１ ） ２ ７ 地下老采空 区对边坡稳定性影 响的 Ｆ Ａ Ｌ Ｃ分析 ………… ……………………………………… 龚声 武 万 文（—２ ） ２ Ｏ
软土地基处理 中喷粉桩 的应用研究 ………………… ……………………………………………………… 郑志衡 （ ＿２ ） ２ ４
顶板诱 导致裂裂隙数字探测分析 ………………………………………………… 胡 建华 燕喜 军 周科 平 等（＿２） ２ ７ 三维可视化建模技术在某铜矿 中的应用 ………………………………………… 龚元翔 王 李管 冯兴 隆 等 （—１ ３ ） 人工神经网络在应力波数据采集中处理噪音信号的应用研究 ………………… 汪学清 单仁亮 赵统武 等（—５ ３ ） 模糊 数学模型在金属矿山开采沉 陷安全评估 中的应用 ……………………… … 滕 冲 程 峰 莫 时雄 等（—１） ３ ０ 露天转地下崩落法开采对高陡边坡影响 的数值模拟 ……………………………… 李 扬 梅 林 芳 周传 波（—１） ３ ４
栾川三道庄钼矿地下采空区三维模型的建立与可视化研究 …………………… 曾凌方 李夕兵 刘希灵 等（—３ ） ３ １ Ｃ Ｓ空区探测 的环境影响及误差分析与纠正 ………………………………… 刘晓 明 罗周 全 张 保 等（—１ Ｍ ４ ） 软弱复杂矿岩亚临界裂纹扩展机制分析 ………………………………………… 袁 海平 丁 铭 曹 平 等 （．６ ４ ＿） 尖 山铁矿第二条浆体输送管道 调试研究 …………………………………………………………………… 薛天铸 （—１ ） ４ ０ 特厚表土层削球式井壁底的受力机理及影响因素分 析 …… ……………………… 黄 伟 程 桦 荣传 新 （—１ ） ４ ３
数值模拟分析在有色金属矿山爆破安全中的应用综述
管理及其他M anagement and other数值模拟分析在有色金属矿山爆破安全中的应用综述曾华姣摘要：随着国民经济和计算机模拟技术的迅猛发展，爆破工程在各行各业的应用越来越广泛，随之产生的爆破震动、粉尘、冲击波等安全问题也日趋严峻，为了更好的解决其面临的问题和挑战，工程专家、研究学者将数值模拟分析技术应用到爆破行业中。
本文通过分析国内外有色金属矿山爆破、数值模拟技术的发展现状，研究数值模拟在有色金属矿山爆破中的爆破震动、爆破粉尘、爆破冲击波、爆破设计、超深等的应用情况，并总结数值模拟方法在有色金属矿山爆破安全中的应用优势及局限，供同行参考。
关键词：数值模拟；有色金属矿山；爆破安全；应用综述爆破工程就是利用炸药爆炸释放的能量，对周围介质进行抛掷破坏，达到特定工程目的的作用。
近几十年来，随着国家经济的高速发展，有色金属矿山对爆破工程的依赖越来越严重，其面临的新问题越来越多，面对的挑战越来越严峻，导致的诸如爆破地震、粉尘、环境破坏、坍塌失稳等问题也越来越严重，面对新挑战、新问题，传统的材料设备、研究方法、实施手段也跟不上时代的步伐，爆破行业在设备、炸药、爆破器材、方法、技术的改革势在必行。
在爆破行业改革如火如荼、发展日新月异的同时，计算机科学技术也在突飞猛进的发展，在信息化高速发展的大数据时代，随着计算机模拟技术的出现，很多工程专家、研究学者将目光放到了数值模拟上来。
数值模拟是通过计算机对具体问题利用图像直观展示出来，解决工程中存在的问题。
很多专家学者通过模拟研究，很好地解决了有色金属矿山工程项目中存在的复杂问题，比如在井下爆破中，通过利用数值模拟分析爆破时对围岩产生的应力的研究，大大降低了因爆破带来的围岩失稳问题；比如在露天爆破工程中，通过对爆破地震波的模拟分析，保护了项目周边的建筑物构筑物，降低了扰民问题；再比如通过对堵塞的模拟研究，使得爆破产生的有毒有害气体极大降低，保护了环境等。
数值模拟在有色金属矿山爆破工程中的应用，给行业带来了极大的好处，当然由于其存在的局限性，也带来了相应的问题，如何让数值模拟更好的服务于有色金属矿山爆破行业，是爆破行业今后发展的一大方向。
爆破荷载作用下边坡渐进破坏模式的UDEC模拟研究
爆破荷载作用下边坡渐进破坏模式的UD EC 模拟研究魏 东,苗现国,阴 飞(河北中核岩土工程有限责任公司,石家庄 050021)摘 要:运用二维离散元程序UDEC ,以黄麦岭磷矿采场边坡为例,模拟了爆破荷载作用下层状岩质边坡渐进破坏的全过程。
结果表明,爆破荷载作用下岩质边坡的破坏,是一个由潜在滑动面上的局部破坏逐步扩展到整体破坏的过程,同时也是一个滑动面上拉剪应力传递与转移的过程,其变形破坏过程可分为累进破坏和整体滑动两个阶段。
关键词:岩质边坡,爆破荷载,渐进破坏,UDEC 模拟中图分类号:TU457 文献标识码:B 文章编号:100423152(2009)05200592031 前言一般情况下,边坡在自身重力或外力作用下的破坏是一个渐进过程,国内外学者已经进行了很多边坡渐进破坏的概念和过程的研究。
目前对边坡的渐进破坏研究主要集中于静态方面。
比如澳大利亚的R.N.Chowdhury 于1982年做了均质土坡渐进破坏可靠性计算的简单模型。
他假定破坏从坡脚开始,然后向上在空间连续发展。
但该模型不能反映边坡土质差异和地质构造条件,实际边坡的渐进破坏与该理论模型相差甚远。
王庚荪[1]认为岩土边坡的失稳破坏并不是瞬间便发生整体破坏,而是一个由局部破坏逐渐扩展以至贯通形成滑面的渐进过程。
他认为由于坡体中裂隙和节理等几何因素的存在,加上岩体本身的不连续性,在外界荷载作用下,坡体中的应力不可能均匀分布,而呈现出局域性的应力集中。
当该局域内的应力超过材料的强度值时,就会导致局域性破坏,而一旦发生局域性破坏,必然在其邻近区域内发生应力的释放、转移和重新调整,故该邻近区域内材料的应力可能会由原先没有超过极限强度值而转变为超过极限强度值而发生破坏,并进行应力的释放和转移,从而把多余的荷载转加到其它邻域。
这样在滑体内应力的不断调整过程中,破坏面也不断延伸。
谭文辉[2]采用有限差分程序FL AC ,模拟了完整岩质边坡的渐进破坏过程。
地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析
地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析地下隧道工程多数是在复杂的地质环境中进行，而在隧道工程中，如何预测和抵制灾害风险一直是难点和热点问题。
其中爆炸灾害是较为严重的一种情况。
因此，进行地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析的研究，对提高隧道工程安全性具有重要意义。
一、地下隧道爆炸灾害模拟原理地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析是通过建立数学模型，模拟爆炸过程及其对地下结构环境的影响，从而预测灾害的程度和范围。
数值模拟主要包括以下几个过程：1.建模：根据实际情况，将空间划分为若干有限元单元，并采用有限元方法建立模型。
2.激波传递计算：采用欧拉方程和Riemann问题求解器，模拟激波在隧道中传播并对其影响进行分析。
3.材料响应计算：模拟各种结构材料在流体作用下的响应，包括应力、应变和变形等。
4.动力响应计算：模拟某些结构和地质环境的响应，包括加速度、位移、速度和应力等。
5.应变能量计算：计算能量传递的量和方向，评估结构的稳定性和破坏。
二、地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析的需要地下隧道工程往往是在复杂的地质环境中进行的，预测和控制灾害风险是保障隧道工程施工和运行安全的重要环节。
然而，爆炸灾害是最危险的一种环境因素，预测和控制其风险具有难度。
通过地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析，可以得到以下优势：1. 准确预测爆炸灾害危害程度和范围，帮助工程师和决策者在工程规划和设计阶段确定合适的安全措施。
2. 提供科学依据，可帮助决策者制定相应的爆炸灾害应急预案，保障隧道工程安全运行。
3. 通过模拟和分析，可发现隧道内其他潜在的安全隐患，从而提高对隧道安全的警惕性。
三、地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析的相关技术地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析相关技术目前已比较成熟。
主要技术包括以下几种：1. 有限元方法：包括静力和动力分析，可以模拟地下结构的响应。
2. 计算流体动力学（CFD）方法：适用于模拟爆炸前后介质的流动情况，具有较好的可视化效果。
3. 离散元方法（DEM）：适用于模拟大规模碎屑流影响，可以使该方法在理解隧道破坏机理和灾害减缓方面具有明显的优势。
地震荷载作用下顺层岩质边坡安全系数分析
地震荷载作用下顺层岩质边坡安全系数分析一、本文概述地震荷载作用下顺层岩质边坡的安全系数分析是一个复杂且关键的研究领域。
顺层岩质边坡在地震荷载的作用下，由于岩层的倾向和倾角与边坡的倾向和倾角一致或相近，常常会发生破坏，导致严重的地质灾害。
准确评估和分析这些边坡在地震荷载作用下的安全系数，对于预防地质灾害、保障人民生命财产安全具有重要意义。
本文旨在系统研究地震荷载作用下顺层岩质边坡的安全系数分析方法。
我们将首先介绍顺层岩质边坡的基本特征和地震荷载对边坡稳定性的影响机制。
我们将深入探讨现有的边坡安全系数分析方法，包括极限平衡法、数值分析法和概率分析法等。
我们还将分析这些方法的优缺点和适用范围，并提出改进和优化的建议。
二、顺层岩质边坡的地震荷载分析地震荷载作用下顺层岩质边坡的安全系数分析，首先需要深入理解和分析地震荷载对顺层岩质边坡的具体影响。
地震荷载是一种动态荷载，其特性与静态荷载存在显著差异。
地震荷载不仅包括由地震波引起的惯性力，还涉及到地震波在岩体中传播时产生的动态应力场和应变场。
这些动态效应可能导致边坡岩体的应力状态发生显著变化，从而影响边坡的稳定性。
顺层岩质边坡的地震荷载分析，主要包括对地震动输入、边坡动力响应以及边坡稳定性的评估。
需要获取地震动的输入信息，这通常通过地震工程学的方法进行，包括地震动记录的选取、地震动参数的确定等。
利用动力学分析方法，如时程分析法或反应谱法，对边坡在地震荷载作用下的动力响应进行计算。
这些动力响应包括边坡岩体的加速度、速度、位移以及应力和应变等。
在得到边坡的动力响应后，需要进一步评估边坡的稳定性。
这通常通过比较边坡的安全系数与边坡失稳的临界安全系数来实现。
安全系数是边坡稳定性评估的重要指标，它反映了边坡在特定荷载条件下抵抗破坏的能力。
地震荷载作用下，边坡的安全系数可能会显著降低，因此需要对边坡的稳定性进行重点关注。
顺层岩质边坡的地震荷载分析是一个复杂的过程，需要综合考虑地震动的输入、边坡的动力响应以及边坡的稳定性等多个方面。
基于FLAC2D的岩质单面边坡爆破响应规律研究
ＩＩ Ｌｅ Ｕ ｉ，Ｘ Ｉ Ｚｕ — ｉ ｇ Ｅ ｏ ｑ ａｎ
（ ｃ ｏ ｌｏ ｖ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｃ ｉ ｃ ｕ ｅ Ｓ ｈ ｏ ｆＣｉ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ａｒ ｈ ｔ ｔ ｒ ，Ｗ ｕ ａ ｉ ｅ ｓ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ０ ｅ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｈ ｎ ４ ０ ７ ，Ｃｈ ｎ ） ｉａ
的增 大 ， 度 值 有 先 增 大 ， 减 小 的 趋 势 。 当边 坡 坡 角为 同一 角度 时 ， 着 坡 高的 逐 渐 增 大 ， 点 的 最 大 速度 极 值 存 在 速 后 随 质
逐 渐 变大 的 趋 势 。
关键 词 ： 单面坡； 爆破荷载； 自 振频率； 动态响应
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎａ ｉ ｓ ｏ ｅ ｏ ｃ ｉ ｌ — ｒ ｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｄｙ ｍ ｃ Ｒｅ ｐ ｎｓ ｆ Ｒｏ ｋ Ｓ ｎｇ ｅ ｆ ｅ － ｕ ｆ ｃ Ｓ ｏ ｎｄｅ ｐｌ ｓ ｏ ｓ ｄ ｏ ａ ２ ｌ ｐｅ ｕ ｒ Ｅｘ ｏ ｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ Ｆｌ ｃ Ｄ
些 问题 进 行 讨 论 ， 示 了边 坡 的 自振 频 率 随 着坡 高 的 变 大 而 减 小 的 趋 势 。在 此基 础 上 ， 过 改 变边 坡 的坡 高和 坡 角 ， 揭 通 以 系统 的 速度 峰 值 为 边 坡 动 力 响 应 评 判 标 准 ， 证 了在 动 荷 载 作 用 下 ， 坡 不 但 会 出现 边 坡 放 大 效 应 ， 且 随 着 坡 高 验 边 而
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｓｎ ｌ—ｒｅ ｓ ｒａ ｅｓｏ ｅ； ｅ ｐｏ ｉｎ ｌａ ｉｇ； ｆｅ ｕ ｎ ｙｏ ｉｒｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ｉｇｅ ｆｅ — ｕ ｆｃ ｌｐ ｘ ｌｓｏ ｏ ｄｎ ｒｑ ｅ ｃ ｆｖｂ ａ ｉｎ； ｄ ｎ ｍｉ ｒｓ ｏ ｓ ｙ ａ ｃ ｅｐ ｎ ｅ
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中国科学院武汉岩土力学研究所硕士学位论文爆破荷载作用下岩质边坡动态响应的数值模拟研究姓名：刘亚群申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：刘泉声20030601气ｓ≮专３：．；摘要爆破是水利枢纽工程基础、山区高速公路路堑开挖以及露天矿开采中常用的施工手段。
在爆破开挖过程中，由于爆破动荷载诱发的边坡崩塌和滑移是工程中常见的灾害之一。
探求爆破荷载作用下边坡的动态响应和安全阈值以及安全闽值同边坡特征、爆源参数（频率）等之间的对应关系，通过现场监测调整和优化爆破方案以确保边坡安全是工程界迫切需要解决的难题，对爆破荷载作用下边坡变形破坏的灾害预报和控制具有十分重要的意义。
本文利用离散单元法（ＵＤＥＣ）模拟了黄麦岭磷矿采场岩质边坡在爆破荷载作用下的动态响应，并与现场监测结果进行比较。
分析结果表明，数值模拟结果与现场监测结果吻合得比较好。
同时，本文根据数值模拟结果，提出了从速度矢量和位移矢量的变化规律来定义边坡的极限平衡状态和破坏状态的方法。
在此基础上提出了一种确定安全速度阈值的方法，并确定了爆破荷载作用下黄麦岭磷矿采场岩质边坡的安全速度闽值，分析了安全速度闽值同爆破荷载频率之间的关系。
此外，本文还利用ＵＤＥＣ模拟了爆破荷载作用下层状岩质边坡的渐进破坏的全过程，并得出了一些有意义的结论。
关键词：岩质边坡，爆破荷载，动态响应，ＵＤＥＣ模拟ＴＨＥＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＤＹＮＡＭＩＣＡＬＲＥＳＰＯＮＳＥＯＦＲＯＣＫＳＬＯＰＥＵＮＤＥＲＥＸＰＬＯＳＩＯＮＬｉｕＹａｑｕｎ（ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）ＤｉｒｅｃｔｅｄｂｙＤｒ＆Ｐｒｏｆ．ＬｉｕＱｕａｎｓｈｅｎｇＡｂｓｔｒａｃｔＤｒｉｌｌａｎｄＢｌａｓｔｉＳａｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｅｘｃａｖａｔｉｏｎｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｈｕｇｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｏｊｅｃｔｓａｎｄｈｉｇｈｗａｙｒｏａｄｂｅｄａｎｄｏｐｅｎｐｉｔ．Ｔｈｅｌａｎｄｓｌｉｄｅｉｎｄｕｃｅｄｆｒｏｍｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｃｏｍｍｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｉｓａｓｔｅｒｓ．Ｆｏｒｔｈｉｓｃａｓｅ，ｓｔｕｄｙｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｓｌｏｐｅｕｎｄｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｓｌｏｐｅａｓｗｅｌｌａｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎ，ａｄｊｕｓｔｉｎｇａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｌａｎｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｓｌｏｐｅｂｙｉｎ。
ｓｉｔｕｔｅｓｔ，ａｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｈａｔｎｅｅｄｓｂｅｉｎｇｓｏｌｖｅｄｉｍｍｉｎｅｎｔｌｙ．Ａｌｓｏｔｈｅｙａｒｅｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｄｉｓａｓｔｅｒｆｏｒｅｃａｓｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｌｏｐｅｆａｉｌｕｒｅ．ＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｒｏｃｋｓｌｏｐｅｏｆＨｕａｎｇｍａｉｌｉｎＰｈｏｓｐｈｏｒｉｔｅｕｎｄｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＵＤＥＣ．Ｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｌｏｐｅｓｕｒｆａｃｅｕｎｄｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇＩｔｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｔｈｅｓｌｏｐｅｓｕｒｆａｃｅａｇｒｅｅｓｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ．ＢａｓｅｄｏｎＵＤＥＣｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆｌｉｍｉｔｅｄｂａｌａｎｃｅａｎｄｆａｉｌｕｒｅｏｆｓｌｏｐｅｉｓｄｅｆｉｎｅｄｂｙｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙｖｅｃｔｏｒａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｖｅｃｔｏｒ．Ａｎｄａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｅｌｏｃｉｔｙｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｂｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄａｇｒｅｅｓｗｉｔｈｔｈａｔｂｙｅｍｐｉｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ａｌｓｏｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆ＊ｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｌａｙｅｒｅｄｒｏｃｋｓｌｏｐｅｕｎｄｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＵＤＥＣ．ＵＤＥＣｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＫｅｙｗｏｒｄ：ＲｏｃｋｓｌｏｐｅＥｘｐｌｏｓｉｏｎＤｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ第一章绪论第一章绪论§ｌ引言爆破是水利枢纽工程基础、山区高速公路路堑开挖以及露天矿开采中常用的施工手段。
在爆破开挖过程中，由于爆破动荷载诱发的边坡崩塌和滑移是工程中常见的灾害之一。
例如，大冶铁矿在ｔ９６９年至１９７９年间因爆破影响而发生的滑坡达２５次，滑坡总量为１２３．０３万ｍ１，其中最大的一次达８７．６力．ｍ。
１９８０－１９９３年，由于爆破开挖导致四川峨眉山水泥厂石灰石矿区多处滑坡（最大滑动面积达６１０００醑），严重影响矿区安全生产…。
云南漫湾电站，在坝基爆破开挖时，左岸边坡曾经发生较大翅模的坍塌。
’。
１９８９年，湖北省松滋市，因某乡镇企业在沿铁路线上方边坡开采石灰石，导致边坡坍塌，受滑坡影响的铁路线近２公里，严重干扰了铁路的正常运营，造成了巨大的经济损失“１。
１９９６年我国乌拉嘎团结沟露天金矿采场由于爆破触发滑坡“１，滑坡量达高１３０万ｍ３。
～般认为，爆破振动对岩质边坡的稳定性影响主要表现在以下两个方面”１：一是由于爆破振动荷载的反复作用，引起结构面的张开、扩展以及岩体结构的松动变形，导致岩体结构面抗剪强度指标的降低。
减小了边坡的稳定性系数。
其二是爆破振动引起的惯性力导致边坡整体下滑力加大，降低了边坡的安全系数。
除上述两个主要因素之外，爆破损伤与渗流耦合、爆破触发水膜化、高地应力区的爆破卸载也是爆破荷载作用下影响边坡安全的因素“‘’’”。
在爆破荷载作用下，岩体边坡的响应特征是什么？安全系数有多大？是工程施工中常常面临的问题。
更重要的是，为便予实现爆破施工时边坡的安全控制，寻求爆破荷载作用下边坡安全阈值以及安全阈值同边坡特征、爆源参数等之间的对应关系，通过现场监测调整和优化爆破方案以确保边坡安全是工程界迫切需要解决的难题，对爆破荷载作用下边坡变形破坏的灾害预报和控制具有十分重要的意义。
目前对岩质边坡响应特征及稳定性研究主要集中在静荷载作用情况下．在动荷载情况下的研究工作非常少，有限的研究工作集中在爆破歼挖动荷载作用下岩质边坡的变形破坏的定性描述、震动监测和有限元数值分析研究方面，还未有成熟的研究成果。
本文主要通过离散元（ＵＤＥＣ）方法模拟爆破荷载作用下边坡的速缫破荷载作用｝‘岩质边坡动态响应的数值模拟研究度、加速度以及位移等的响应特征，并与现场监测结果进行了比较。
同时，根据爆破荷载作用下边坡位移与速度矢量的变化规律，提出了边坡的安全闽值，并分析了安全阙值同爆破荷载频率之间的关系。
§２国内外研究现状§２１爆破荷载作甩下岩体边坡的响应及安全研究国内外关于爆破苟载作用下的岩石边坡安全研究始于上世纪４０—５０年代，主要的工作集中在以下几个方面：（１）、爆破荷载作用下岩石边坡的响应特征研究这方面的工作主要集中在现场监测和数值模拟两个方面。
现场监测方面主要进行了爆破荷载作用下岩石边坡变形、速度、加速度分布和衰减规律等研究工作。
如莫晓聪（２０００）定性描述了爆破振动对三峡船闸深部变形的影响以及振动速度的衰减规律，并根据国内外工程经验，现场试验和各种规程确定了三峡永久船闸安全振动监控指标为：预裂和光爆孔的用药量不大于５０ｋｇ，安全质点振动速度为ＰＰｖ≤ｌＯｃｍ／ｓ。
郭学彬、肖正学和张志呈（２００１）根据现场监测结果分析了爆破振动作用下绵中公路边坡的坡面效应（坡高的放大效应等），指出迎波坡面和背波坡面均有高程放大现象，且坡面效应的大小与测点相对于坡面的位置以及坡面本身的情况有关：坡陡、相对高程大、距坡面近，则坡面效应较强．振动强度较大，坡面影响区外，高程放大效应不明显。
宋光明等（２０００）根据现场监测结果描述了露天矿边坡爆破振动速度的衰减规律，并提出用垂直质点振动速度作为评价爆破振动强度以及对边坡危害的参量观点。
金淳圭（１９９５）分析了露天采场爆破时边坡中的震动效应．认为急倾斜的地形对褥天矿山采场爆破振动效应有显著影响，一般地形倾角太于１５０应计入高程影响。
在数值分析方面，何蕴龙（１９９６）采用动力有限元分析方法，对岩质边坡振动加速度的分布规律进行了分析，探讨了坡度、坡体弹模、爆源位置等因素对坡体振动加速度分布的影响，并提出了爆破振动加速度近似计算方法。
ｆ２）、爆破荷载作用下岩石边坡稳定性分析目前在分析爆破荷载作用下岩石边坡稳定性中通常采用拟静力平衡法。
拟静力平衡法的基本思想是将分布在坡体上的爆破地震惯性力拟静力化，然后作为一种静态致滑力进行静态极限平衡法计算。
爆破动力荷载用的等效静力Ｆ一”１通常表示为：第一章绪论Ｆ？＝；Ｂｌ堕ｗｊｇ式中：Ｆ。
——爆破震动荷载的静力等效值：Ｂ．——爆破动力折算系数，无量纲常数，取值范围一般为ｏ．１－ｏ．３；ｗ，——第ｉ条块岩体总重量；ａ广一第ｉ条块岩体中爆破震动的质点峰值振动加速度；ｇ——重力加速度，ａｉ／ｇ为爆破震动系数。
例如舒大强、何蕴龙和董振华（１９９６）对爆破荷载作用下边坡加速度的分布规律进行了研究．通过综合影响系数将边坡各点处惯性力折减为等效的静力，然后应用极限平衡分析方法分析了某高边坡在爆破荷载作用下的安全系数以及安全系数同最大段药量之间的关系。
卢文波、赖世骧和朱传云（１９９６）根据地震波传播过程中的时程曲线，确定了边坡每一条块上的地震惯性力，然后应用极限平衡法对爆破荷载作用下边坡的稳定性系数进行了分析，认为爆破波频率对边坡稳定性系数有较显著影响，且主频越高，允许的加速度峰值越大；主频越低，允许的加速度峰值越小。
白志勇，黄素珍和鲁勉（１９９５）根据爆破振动监测结果，将爆破动荷载折算成等效的静荷载并通过极限平衡法对爆破荷载作用下边坡的稳定性系数进行分析。
类似地，张时忠、张天赐和吴立（１９９６）讨论了爆破振动对边坡稳定性影响的分析方法，，并提出了减小爆破振动对边坡破坏的措施和方法。
张永哲和甄胜￥１Ｊ（１９９６）也采用拟静力法分析了开挖爆破对漫湾电站高边坡稳定的影响。