论文部分内容阅读
边坡是人类生存和工程活动最基本的自然地质环境之一。在自然力和人的营力作用下,边坡变形破坏引起地质灾害。本文以铜绿山古遗址边坡为工程背景,对边坡区域采矿卸荷进行了研究。
采矿过程产生的卸荷力学条件与常规的加载力学试验参数、模型和方法完全不同。本文通过对卸荷岩体力学原理研究表明,对于采矿一类的岩体工程问题应该应用岩体卸荷的应力、应变路径来分析。
有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法,是解决工程实际问题的一种有力的数值计算工具,是将弹性理论、计算数学和计算机技术集一体的方法。由于这一方法的灵活、快速和有效性,使其迅速发展成为求解各领域的数理方程的一种通用的近似计算方法。目前,已应用与许多学科领域和实际工程问题中。有限元法把求解区域看作由许多小的在节点处互相连接的子域(单元)所构成,其模型给出基本方程的分片(子域)近似解。由于单元可以被分割成各个形状和大小不同的尺寸,所以它能很好的适应复杂的儿何形状、复杂的材料特性和复杂的边界条件。再加上它由成熟的大型软件支持,使得其已经成为一种非常受欢迎的、应用极广的数值计算方法。
在岩土工程中有限元数值模型能够充分的考虑诸如:岩土体材料的空间差异力学向应的非线性,复杂的几何边界条件等。而且还能够通过适当的数值技术模拟工程施工过程。其思想和实现过程也都比较简单和统一。本文选用成熟的ANSYS软件来对选取剖面进行模拟。
本文从铜绿山遗址边坡的地质特征入手。通过各种勘察手段,并参阅相关资料,介绍了边坡的自然地质概况,包括水文气象和地形地貌。查明了边坡的区域地质概况,包括地层岩性、地质构造、水文地质条件、物质地理现象、新构造运动与地震烈度。还研究了边坡的地质特征,包括边坡的岩体结构特征、边坡的周界及形态特征以及边坡的物质结构特征。在了解边坡地质特征的基础上,参照边坡的变形破坏现状,采用非线性弹塑性力学模型,运用ANSYS软件对古遗址边坡的采矿过程进行了分析。并且与不考虑采矿过程做了对比研究。
通过研究,论文取得了如下成果和结论:
1.在地面调查的基础上,分析了古铜矿遗址变形破坏的现状与特征;
2.系统论述了卸荷岩体力学的基本理论,包括卸荷岩体力学特征及变形破坏特征;
3.采用有限元法分析了不同采矿下遗址所在边坡的变形破坏特征,得出在目前采矿条件下边坡整体稳定且处于局部变形破坏阶段,如不采取措施防治,必将危及遗址安全的结论。
4.本文还对遗址边坡稳定性的分析做了复合式研究,采用极限平衡方法来分析边坡的稳定性。
最后,通过对边坡稳定性的研究,本文还提出了一些防治措施的建议。