分台阶爆破施工技术在跨江大桥边坡爆破施工中的应用

以某跨江大桥边坡爆破施工为工程背景讨论分台阶爆破技术在跨江大桥边坡爆破中的应用,介绍工程主要内容和水文地质条件,并针对边坡的特点进行分析,描述技术参数设计和施工方法。爆破设计主要包括浅孔台阶爆破和深孔爆破2种方式,阐述如何根据地质条件选择不同的开挖方式,以及如何控制爆破振动和飞石。总结分台阶爆破技术的应用效果,以期为类似地质条件下的跨江大桥边坡爆破施工建设提供参考。

季节性剥离露天煤矿工作帮形态动态控制及推进强度优化

季节性剥离露天煤矿由于剥离工程的不连续性使得工作帮超前推进距离巨大,为了减小超前剥离、节省剥离运距,从季节性剥离露天煤矿工作帮形态动态控制、工作帮极限推进强度优化确定进行研究。阐述了季节性剥离露天煤矿工作帮形态及作业程序,分析了工作帮形态及推进强度影响因素。根据季节性剥离露天煤矿工作帮结构形式和采剥作业方式,建立了工作帮形态优化工程模型,论述了工作帮循环推进距离与作业平盘宽度和采场露煤方式的关系;计算了组合台阶循环推进工程量和分层设备生产能力,给出了工作帮循环推进时间以及端帮运输系统可靠性计算方法。以最小化剥离物运输功为优化目标、剥采工程时空接续为约束条件建立了季节性剥离露天煤矿工作帮形态优化数学模型并引入序列二次规划算法(SQP)进行非线性规划求解。提出通过确定剥离台阶组合方式和作业平盘宽度实现季节性剥离露天煤矿工作帮形态动态控制的方法、剥离工作帮极限推进度优化确定方法。以胜利西二号露天煤矿为工程背景,将上述优化控制方法进行应用研究,通过建立剥离工作帮形态优化模型并将西二露天矿实际参数代入进行计算求解。结果表明:当组合台阶中台阶数目为5、作业平盘宽度为89 m时,工作帮推进满足剥采工程时空接续要求,且剥离物运输功最小。该形态下工作帮极限推进度为320 m/a,分析确定了台阶组合方式及循环推进距离变化时工作帮极限推进强度变化规律。

掘进机可变坡度试验台研制

针对矿用掘进机行走存在验证能力不足的问题,阐述了可变坡度试验台的研究意义及目的。详细介绍了该试验台的主要结构组成、设计方法以及安全性能。该试验台具备在纵向工作坡度0~25°内行走安全性能的分析验证能力,为悬臂式掘进机硬岩截割提供试验数据。

水电站进水口陡倾角超高边坡开挖支护施工技术

以巴基斯坦Mohmand水电站进水口为依托,其边坡具有倾角陡、高差大等典型特征,为解决进水口高陡边坡施工面临的结构安全问题,提出“台阶开挖法”与“全面浅层支护联合局部深层支护”相结合的施工技术。通过工程实践表明该施工技术切实可行,能有效规避边坡失稳风险。

油管与接箍接头的缝隙腐蚀评价

台阶面腐蚀是油管和接箍接头腐蚀失效的重要形式,进而在高压下使油管渗漏。采用腐蚀失重、形貌分析和电化学测试,研究了FeCl3溶液和油田采出液中某油田油管钢和接箍钢的缝隙腐蚀敏感性,结果表明,油管钢抗缝隙腐蚀能力比接箍钢低,缝隙腐蚀产生后,交流阻抗增加一个高频容抗,缝隙内呈现点蚀特征,油管和接箍接头台阶面以油管的缝隙腐蚀为主。随着温度升高,缝隙腐蚀程度先增大后减小。

基于应变软化的多阶边坡稳定分析

多阶边坡除了最危险滑面需要关注,每级台阶的潜在滑面及其他不满足规范要求的滑面亦需要得到重视。以双台阶边坡和复杂多台阶边坡为例,基于应变软化理论,利用FLAC3D软件分析边坡的剪应变发展规律,根据剪应变的集中带获取边坡的多个潜在滑面。分析滑面的剪入、剪出和滑面中部点的强度参数变化规律,并结合矢量和法分析滑面在应变软化过程中安全系数的演化规律。研究结果表明:采用该方法可获取边坡的最危险滑面及次级滑动面;随着软化的发展,滑面上点的强度参数从峰值强度逐渐降低至残余强度,然而演化的速度不同;随着应变软化过程的发展,所有滑面的安全系数均逐渐降低,最后趋于一个定值。

峨眉黄山石灰石矿台阶边坡爆破振速安全阀值研究

爆破振速幅值的控制对边坡的稳定性起着重要的作用,以峨眉黄山石灰石矿山台阶边坡为例,采用拟静力法研究含软弱层边坡,倾角θ=15°~34°,临界高度H=5~14 m在安全系数为1.1情况下的安全阀值;采用应力判别法得出灰岩的安全阀值;采用FLAC3D有限差分法对边坡进行动力响应分析,对边坡关键监测点的位移,塑性区云图、剪应变增量云图、关键点的主振速度进行综合分析,得出边坡在临界状态下的安全阀值;通过对算例的研究分析得出,拟静力法得出的安全阀值和数值模拟动力分析的计算结果接近,互相印证了对安全阀值的取值比较合理。最后综合以上三种方法对爆破振速安全阀值进行合理取值。

露天煤矿台阶边坡爆破振速的高程放大效应研究

露天矿开采过程中,多以大药量抛掷爆破方式破碎岩石,爆破振动对露天矿边坡的安全构成威胁。针对露天矿台阶边坡受爆破振动影响以及爆破振动的高程放大效应问题,结合哈尔乌素露天矿北端帮工程实际,利用数值模拟方法和理论分析方法对高程放大效应进行了研究,并对FLAC3D数值计算结果进行了验证;研究了在背波和迎波2种不同情况下台阶边坡内部、表面质点动力响应情况,最后分析了台阶边坡动力响应机理。研究结果表明:露天矿台阶边坡在爆破振动影响下呈现出高程放大效应,台阶边坡表面和内部质点的峰值振动速度总体呈现随着距离的增加逐渐衰减的趋势;同一台阶质点的振速由边坡表面向内部递减,越靠近边坡表面,质点的振动速度越大;在背波情况下,高程放大效应最显著的在底部台阶,同一台阶质点的高程放大效应由边坡表面向内部减弱;在迎波情况下,高程放大效应最显著的则在顶部台阶,同一台阶质点的高程放大效应未呈现出明显的变化。

爆破影响下露天矿边坡的稳定性分析

针对露天矿山边坡在爆破影响下受结构面控制的稳定性问题,以某石灰石矿山工作台阶边坡为研究对象,在统计分析研究区优势结构面的基础上,利用离散元软件3DEC对工作台阶边坡在自然状况及爆破影响下的稳定性状况进行了定性与定量研究。研究结果可为矿山设计与安全生产提供参考。

均质边坡分级开挖宽平台设计初探

对整体稳定性较差的高边坡,在地形条件允许的情况下,建议在边坡中部设置宽平台。平台宽度达到一定值时,可使边坡平台上下级开挖互不影响,这样做的好处是当边坡产生局部失稳时就不会波及其他级边坡,从而避免从上到下连续大滑坡。提出采用极限平衡法搜索滑面的方法来确定宽平台的合理宽度,并用数值分析结果验证这种方法的合理性。进行了宽平台设计因子相关性分析,并建议采用工程类比的方法结合上述宽平台设计因子相关性找出一个较为合理的边坡开挖坡率和宽平台值。

顺层边坡岩体爆破对软弱层性态的影响研究

研究并确定开挖爆破对顺层岩质边坡软弱层性态的影响规律是正确进行边坡稳定性分析及其支挡设计的前提。结合现场浅孔爆破层裂试验,利用LS-DYNA3D程序模拟研究浅孔爆破时软弱层性态的变化特征。探讨距爆源不同位置处软弱层充填物的位移分布、压密度及其变化规律,给出了爆破造成层面破裂的临界位移值0.1 mm和充填物压密度的近似计算公式。此外,在模拟计算相同地质条件下深孔爆破的层裂效应基础上,分析比较了深孔爆破和浅孔爆破对软弱层性态影响的差异及其原因。研究结果表明,浅孔爆破在软弱层中形成上下左右4个方向稍微突出的近似圆形爆腔,其半径约为28.7 cm;而深孔爆破的近似圆形爆腔,其装药后方半径(89.1 cm)远小于其他3个方向半径(138.7 cm),且软弱层上下表面向后卷曲厉害;随着爆源距的增大,软弱层的位移逐渐减小,并且浅孔爆破和深孔爆破在爆源距分别小于40 cm、100 cm时,位移随爆源距的降低速度很快;软弱层的压密度在爆源附近较大,而且降低速度也很快,随着爆源距的增大,压密度逐渐减小。

平顶形边坡开挖剪滑段确定及对坡体稳定性的影响

对公路的平顶形边坡开挖进行了受力分析,提出了确定坡脚剪滑段的方法,指出在剪滑段范围内岩土体的抗剪强度降低,从而导致坡体稳定性下降。实例表明,在考虑剪滑段力学性质差异的情况下,通过极限平衡法搜索的最危险滑动面退化为次危险滑动面,且坡面分阶对坡脚应力集中的消散作用。

石灰石矿山台阶边坡爆破振速安全阈值研究

爆破是矿山露采的必要手段,爆破振速安全阈值的确定对矿山台阶边坡的安全开采起着重要的作用。以四川兴联石灰石矿山台阶边坡为例,采用速度判别法,选取规范中的爆破振速安全阈值为拟静力法和动力显示分析法作参考;采用拟静力法,选取优势结构面作为潜在滑动面反演得到爆破振速安全阈值;采用ANSYS/LS-DYNA的动力显示分析法,建立台阶边坡模型,选取模拟监测点数据与实际监测数据进行对比,并结合质点振动速度与应力进行回归分析得到爆破振速安全阈值。通过对三种方法的对比研究得到,拟静力法与动力显示分析法得到的结果接近,且符合速度判别法中的规范。综合三种分析方法最终对台阶边坡爆破振速安全阈值进行合理取值。

平台分级对加筋土边坡稳定性的影响研究

对于分级修建的边坡,如何选择合适的平台宽度还有待研究。利用离心模型试验和有限元强度折减法对加筋土边坡进行分析,探讨平台分级的影响。试验表明,设置平台可以使边坡分解成若干个次级边坡,边坡分级后,其整体破坏向各个次级边坡集中,失稳部分的规模有所减少;加筋增强了边坡的整体性,能够强化次级边坡之间的独立性;合适的宽度可以使滑动面只发生在次级边坡中,对整体安全是有利的。有限元计算表明,边坡高度较大时,土的黏聚力的作用就会削弱,通过将高大的边坡变成高度较小的次级边坡,能够充分发挥黏聚力对边坡稳定的作用。而加筋的主要效果就是给土体提供一个似黏聚力。也就是说,合适的边坡高度分级能够充分发挥筋材的加筋效果。另外,对加筋高边坡来说,筋材的模量和延伸率是更为关键的材料参数。延伸率不足,在其他筋材的强度还没有发挥时被拉断,就达不到共同承载的目的。

基于模糊集的露天边坡台阶矿柱采矿方法选择

在露天矿生产期间露天边坡平台矿柱的回采是矿山开采中的难点之一。针对会东铅锌矿西南边坡平台矿柱提出了3种回采方案,首先进行了技术经济比较,然后应用模糊数学方法进行了综合评判,所选择的优选方案取得了良好的经济社会效益,为该矿边坡平台矿柱的回采和其他矿山的类似情况提供了经验。

基于边坡特征的矿山台阶边坡破坏类型及规模分析

台阶边坡破坏是矿山边坡破坏的最主要形式,台阶边坡的稳定性不仅受到结构面的分布和产状影响,而且边坡破坏规模还与台阶边坡的几何特征有很大的关系。通过分析岩质边坡的几何特征,总结出台阶宽度最大的边坡是决定边坡破坏规模的决定性因素,而最大宽度的坡脚则是最大的制约点,由制约点决定不同破坏规模的边界条件,并得到了不同台阶破坏规模的边界条件。与传统的台阶边坡定性分析相比,改进的方法不仅得到了台阶边坡的破坏形式,同时还得到了相应破坏的规模;便于抓住影响矿山台阶边坡的主要结构面或者结构面组合,根据可能的破坏规模来确定需要进一步分析计算的破坏形式,为评估边坡破坏的影响范围提供了定性的依据,并为稳定系数的计算提供了目标;提高了岩质边坡稳定性分析计算的效率,为矿山的安全生产提供指导和依据。

渭河下游河道输水能力与断面形态响应关系研究

渭河下游河道冲淤幅度大,各断面形态变化情况复杂,导致其平滩流量也剧烈变化。本文在分析沿程床沙组成、不同年代断面形态实测资料的基础上,概化不同河段不同年代河道的糙率、比降,探索提出了滩唇比降法计算断面的输水能力方法,所得结果与传统的水文站经验方法吻合较好,说明该方法是研究沿程不同河段输水能力的一种新的途径。对比分析得到渭河下游河道平滩面积与平滩流量具有指数关系的特点,深入分析了不同年代平滩流量与断面形态的影响关系变化规律。

爆破振动作用下台阶边坡的动力响应及稳定性分析

运用FLAC3D软件建立了某含夹层的双台阶顺层边坡数值模型,分析了爆破振动作用下边坡动力响应规律,并根据爆破后的塑性区分布图、剪应变增量图、水平方向位移云图对边坡的破裂面进行了分析,研究了关键点位移、最大拉应力、抗剪屈服函数对边坡稳定性的影响,结果表明,随着爆心距增大,振动幅值衰减规律为近大远小,坡面以及坡内局部存在高程放大效应;夹层影响着边坡动力响应规律,爆心距相近时,夹层之下的振幅大于其上的振幅;夹层影响着边坡的变形和破坏方式,分析岩体内部各点的最大拉应力和抗剪屈服函数可知,对每级台阶而言,坡脚是最容易受拉和受剪破坏部位,坡顶后缘容易受拉破坏;边坡动力稳定性可以通过对剪出口附近监测点的水平位移时程曲线进行判断,发散则失稳,收敛则稳定。研究结果对矿山边坡的减震与防护有一定指导意义。

爆震效应主导因素与k、α场域分布试验研究

为正确理解和使用Sadovki爆破地震衰减公式,研究了Sadovki爆破地震衰减公式中的k、α场域分布特征,运用灰关联分析方法,确定了分段装药量、爆心距、地形、岩性、微差间隔时间依次是影响爆破地震的主要因素,从而为台阶爆破合理设计与施工提供了理论依据。该理论也可作为其他为确保边坡稳定进行爆破开挖设计的理论依据。

尼尔基沥青混凝土心墙砂砾石主坝设计

尼尔基水利枢纽工程沥青混凝土心墙砂砾石主坝,是决定施工工期、进度和工程投资的主要建筑物之一,因此主坝的合理设计至关重要。经比较,采用碾压式和浇筑式沥青混凝土心墙砂砾石坝较为经济合理,且适合东北地区的气候条件,坝顶部上游面护坡首次采用台阶式现浇混凝土护坡形式。