金堆城排废场人工填土高边坡动力稳定性研究
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摘要
本文主要从以下几个方面对金堆城排废场人工堆积松散高边坡进行动力稳定性研究：
(一)利用有限元模拟结果，结合野外工程地质调绘，得到研究区人工堆积高边坡在自然条件下，有如下几种变形及破坏类型：整体破坏(a)——蠕滑～拉裂型、整体破坏(b)——拉裂～滑移型、表部破坏(a)——细沟、冲沟型、表部破坏(b)——滑塌型。
(二)采用频谱分析方法研究了爆破产生的地震波在介质中传播的特性和基本规律，拟合出了指导工程设计与研究的地震波振速衰减经验公式。
(三)采用模态叠加法针对爆破动力作用，进行边坡的动力响应分析，得出了以下结论：
(1)振动频率为0.3Hz时，坡面顶部水平向加速度峰值最大；综合考虑，可认为该边坡的自振频率为0.3Hz左右；
(2)地形对爆破地振动存在放大作用，研究剖面的坡面，水平向加速度及位移在地形相对高差45米左右最大，而后随相对高差的增高而减小，相对高差为100米时，水平向位移及加速度绝对值均大于坡脚；
(3)强迫振动段，水平向加速度值随时间变化的规律为：坡顶节点总的变化趋势是越来越大，而坡体中部节点的变化趋势是越来越小；
(4)当爆破振速较小时，变形破坏的形式表现为坡顶表面滑塌型。
This paper primary research and achievements that concerned about the dynamic stability for Jindui city artificial filled relax high slope has been made as follow:
(一) In the nature condition, utilizing Finite-element method and engineering geology technique, gained the type, mechanism, rule of the deformation and destruction of the slope as below: the type of unitary destroy; the shallow part destruction.
(二) Using spectrum analysis investigate the transport character and primary rule of explosion wave in the medium, simulate the formula of attenuation for explosion wave, which will be used to guide the design of the engineering.
(三) Under the dynamic load of the explosion, the numeric analysis has been done and achieve the rule as follow:
(1) When the frequency of vibration is 0.3Hz, the acceleration of the slopes top gets the maximum; so 0.3Hz is believed the natural frequency of the slope as a whole;
(2) The vibration of explosion can been magnified because of the condition of the landform, when the relative altitude is up to 45m, the acceleration of horizon gets the maximum; when the relative altitude is up to 100m, the absolute value of acceleration and the deformation of horizon is larger than that in the bottom of the slope;
(3) In the period of forced vibration, at the top of the slope, the acceleration of horizon become larger and larger; at the middle part of the slope ,it becomes smaller;
(4)When the explosion velocity of is much little, the shallow part destruction is the primary deformation of the slope .
(一)利用有限元模拟结果，结合野外工程地质调绘，得到研究区人工堆积高边坡在自然条件下，有如下几种变形及破坏类型：整体破坏(a)——蠕滑～拉裂型、整体破坏(b)——拉裂～滑移型、表部破坏(a)——细沟、冲沟型、表部破坏(b)——滑塌型。
(二)采用频谱分析方法研究了爆破产生的地震波在介质中传播的特性和基本规律，拟合出了指导工程设计与研究的地震波振速衰减经验公式。
(三)采用模态叠加法针对爆破动力作用，进行边坡的动力响应分析，得出了以下结论：
(1)振动频率为0.3Hz时，坡面顶部水平向加速度峰值最大；综合考虑，可认为该边坡的自振频率为0.3Hz左右；
(2)地形对爆破地振动存在放大作用，研究剖面的坡面，水平向加速度及位移在地形相对高差45米左右最大，而后随相对高差的增高而减小，相对高差为100米时，水平向位移及加速度绝对值均大于坡脚；
(3)强迫振动段，水平向加速度值随时间变化的规律为：坡顶节点总的变化趋势是越来越大，而坡体中部节点的变化趋势是越来越小；
(4)当爆破振速较小时，变形破坏的形式表现为坡顶表面滑塌型。
This paper primary research and achievements that concerned about the dynamic stability for Jindui city artificial filled relax high slope has been made as follow:
(一) In the nature condition, utilizing Finite-element method and engineering geology technique, gained the type, mechanism, rule of the deformation and destruction of the slope as below: the type of unitary destroy; the shallow part destruction.
(二) Using spectrum analysis investigate the transport character and primary rule of explosion wave in the medium, simulate the formula of attenuation for explosion wave, which will be used to guide the design of the engineering.
(三) Under the dynamic load of the explosion, the numeric analysis has been done and achieve the rule as follow:
(1) When the frequency of vibration is 0.3Hz, the acceleration of the slopes top gets the maximum; so 0.3Hz is believed the natural frequency of the slope as a whole;
(2) The vibration of explosion can been magnified because of the condition of the landform, when the relative altitude is up to 45m, the acceleration of horizon gets the maximum; when the relative altitude is up to 100m, the absolute value of acceleration and the deformation of horizon is larger than that in the bottom of the slope;
(3) In the period of forced vibration, at the top of the slope, the acceleration of horizon become larger and larger; at the middle part of the slope ,it becomes smaller;
(4)When the explosion velocity of is much little, the shallow part destruction is the primary deformation of the slope .
引文
1 毛彦龙等 滑坡体地震波动振荡启程加速度效应研究 《地质工程与水资源新进展》西安工程学院 1997年
2 黎剑华、张龙等 爆破地震波作用下的边坡失稳机理与临界振速 矿冶 2001．3第10卷第一期
3 李丹华、唐春海等 爆破振动频谱特征及其工程应用工程爆 2000．6第6卷第2期
4 黄昌乾、丁恩保 边坡工程常用稳定性分析方法水电站设计 1999．3第15卷第1期
5 郑颖人、赵尚毅、林丽边坡稳定性分析的一些进展 地下空间 2001．12第31卷第4期
6 刘立平、雷尊宇等 地震边坡稳定性分析方法综述 重庆交通学院学报 2001．9第20卷第3期
7 田杰、王克成等 复杂岩质边坡开挖爆破下的动力响应水利学报 1992．1 增刊
8 刘恭忍、王克成、刘云贺 高边坡开挖爆破动力稳定性分析方法 西安理工大学学报 1997第13卷 第4期
9 朱传云、卢文波等 岩质边坡爆破振动安全判据综述 《爆破》 1997．12第14卷第4期
10 林鹏、王克成、卓家寿 岩质高边坡爆破特性的实验研究 水利水电科技进展 1997．8第17卷第4期
11 胡志平 场地地震响应的动态分析研究 长安大学学位论文 2001．5
12 李国豪主编 工程结构抗震动力学 上海科学技术出版社 1980．2
13 钱家欢、殷宗泽 土工原理及计算(第二版) 中国水利水电出版社 1995．10
14 王勖成、邵敏 有限元基本原理及计算方法 清华大学出版社 1997．3
15 杨贵通、张善元 弹性动力学 中国铁道出版社 1989
16 俞载道 结构动力学基础 同济大学出版社 1985．4
17 陈红旗 西安地裂缝地震动力效应研究 长安大学学位论文 2002．5
18 朱伯芳 有限元法原理与应用 中国水利水电出版社 1998．10
19 陈红火 MSC．marc动力分析培训教程 MSC．sofoware中国分公司
20 MSC．patran培训教程 MSC．software中国分公司
21 刘玉海、陈志新、倪万魁 地震工程地质学 地震出版社 1998
22 杜世通 地震波动力学 石油大学出版社 1996
23 鲁晓兵等 爆炸载荷下三峡三期纵向围堰响应的离散元分析 岩石力学与工程学报 2002．02第2期第21卷
24 爆破手册 [美国]杜邦公司编 龙维祺等译 冶金工业出版社 1986．04
25 王鸿渠、陈建平 爆破工程地质 北京工业大学土建系 人民出版社 1980年
26 张雪亮、黄树棠 爆破地震效应 地震出版社 1981年
27 张倬元、王士天等 工程地质分析原理 成都地质学院 1981．12
28 祡建设、张云鹏、甘德清 棒磨山铁矿爆破振动对边坡稳定性影响的分析 有色矿山 2000．3第29卷第二期
29 昭龙谭、唐洪祥等 随机地震作用下土石坝边坡稳定性分析 水利学报 1999第11期
30 汪益敏、苏卫国 土的抗剪强度指标对边坡稳定性分析的影响 华南理工学院学报 2001年第29卷第一期
30 赵尚毅、石为民等 边坡稳定性分析的有限元法 地下空间2001年21卷 第五期
31 崔俊芝等 平面应力的分析变分法和有限元法 数学的时间与认识，1872年第4期)
32 杜瑞明等 关于应用有限元法计算地形对地震地面运动影响的几个问题 地震工程研究报告集 (第四集) 科学出版社
33 支过华 节理岩体爆破地震动效应 同济大学博士学位论文 1994
34 张克绪、谢君斐 《土动力学》 地震出版社，1989
35 林家浩 随机地震响应分析的确定性方法 地震工程与工程振动 1985年5月第一期
36 欧进萍、王光远 基于模糊评判破坏准则的抗震结构动力可靠性分析 地震工程与工程振动 1986年第三期
37 徐干成 谢定义 岩土材料弹塑性动本构模型研究概况 岩土力学 1993年14期
38 周锡元 苏靖宇 烈度、烈中距和场地条件对地面运动反应谱的影响 地震工程与工程振动 1983年第3期
39 Glenn J.Rix, Carlo G.Lai,and A.Wesley Spang Jr.In Situ Measurement of Damping Ratio Using Surface Waves. JOURNAl OF GEOTECHNICAL AND GEOENVEIRONMENTAL ENGINEERING, MAY 2000
40 Thoft-Christensen p,. Bake M J. Structrues Reliability Theory and Its Application berlin springer-Verlag 1982
41 Coleman,J,J,Reliability of aircraft structure in resisting failure,Operations research. 1959.7
42 Thomas R. Kane. Dynamics. New York, Holt, Rinehart,and Winston 1968
43 Holzer T L. Ground Failure induced by Ground-water Withdrawal from Unconsolidated Sediments in Holzer T.L Man-induced Land Subsidence. Geological Society of America Reviews in Engineering Geology 1984,6
2 黎剑华、张龙等 爆破地震波作用下的边坡失稳机理与临界振速 矿冶 2001．3第10卷第一期
3 李丹华、唐春海等 爆破振动频谱特征及其工程应用工程爆 2000．6第6卷第2期
4 黄昌乾、丁恩保 边坡工程常用稳定性分析方法水电站设计 1999．3第15卷第1期
5 郑颖人、赵尚毅、林丽边坡稳定性分析的一些进展 地下空间 2001．12第31卷第4期
6 刘立平、雷尊宇等 地震边坡稳定性分析方法综述 重庆交通学院学报 2001．9第20卷第3期
7 田杰、王克成等 复杂岩质边坡开挖爆破下的动力响应水利学报 1992．1 增刊
8 刘恭忍、王克成、刘云贺 高边坡开挖爆破动力稳定性分析方法 西安理工大学学报 1997第13卷 第4期
9 朱传云、卢文波等 岩质边坡爆破振动安全判据综述 《爆破》 1997．12第14卷第4期
10 林鹏、王克成、卓家寿 岩质高边坡爆破特性的实验研究 水利水电科技进展 1997．8第17卷第4期
11 胡志平 场地地震响应的动态分析研究 长安大学学位论文 2001．5
12 李国豪主编 工程结构抗震动力学 上海科学技术出版社 1980．2
13 钱家欢、殷宗泽 土工原理及计算(第二版) 中国水利水电出版社 1995．10
14 王勖成、邵敏 有限元基本原理及计算方法 清华大学出版社 1997．3
15 杨贵通、张善元 弹性动力学 中国铁道出版社 1989
16 俞载道 结构动力学基础 同济大学出版社 1985．4
17 陈红旗 西安地裂缝地震动力效应研究 长安大学学位论文 2002．5
18 朱伯芳 有限元法原理与应用 中国水利水电出版社 1998．10
19 陈红火 MSC．marc动力分析培训教程 MSC．sofoware中国分公司
20 MSC．patran培训教程 MSC．software中国分公司
21 刘玉海、陈志新、倪万魁 地震工程地质学 地震出版社 1998
22 杜世通 地震波动力学 石油大学出版社 1996
23 鲁晓兵等 爆炸载荷下三峡三期纵向围堰响应的离散元分析 岩石力学与工程学报 2002．02第2期第21卷
24 爆破手册 [美国]杜邦公司编 龙维祺等译 冶金工业出版社 1986．04
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26 张雪亮、黄树棠 爆破地震效应 地震出版社 1981年
27 张倬元、王士天等 工程地质分析原理 成都地质学院 1981．12
28 祡建设、张云鹏、甘德清 棒磨山铁矿爆破振动对边坡稳定性影响的分析 有色矿山 2000．3第29卷第二期
29 昭龙谭、唐洪祥等 随机地震作用下土石坝边坡稳定性分析 水利学报 1999第11期
30 汪益敏、苏卫国 土的抗剪强度指标对边坡稳定性分析的影响 华南理工学院学报 2001年第29卷第一期
30 赵尚毅、石为民等 边坡稳定性分析的有限元法 地下空间2001年21卷 第五期
31 崔俊芝等 平面应力的分析变分法和有限元法 数学的时间与认识，1872年第4期)
32 杜瑞明等 关于应用有限元法计算地形对地震地面运动影响的几个问题 地震工程研究报告集 (第四集) 科学出版社
33 支过华 节理岩体爆破地震动效应 同济大学博士学位论文 1994
34 张克绪、谢君斐 《土动力学》 地震出版社，1989
35 林家浩 随机地震响应分析的确定性方法 地震工程与工程振动 1985年5月第一期
36 欧进萍、王光远 基于模糊评判破坏准则的抗震结构动力可靠性分析 地震工程与工程振动 1986年第三期
37 徐干成 谢定义 岩土材料弹塑性动本构模型研究概况 岩土力学 1993年14期
38 周锡元 苏靖宇 烈度、烈中距和场地条件对地面运动反应谱的影响 地震工程与工程振动 1983年第3期
39 Glenn J.Rix, Carlo G.Lai,and A.Wesley Spang Jr.In Situ Measurement of Damping Ratio Using Surface Waves. JOURNAl OF GEOTECHNICAL AND GEOENVEIRONMENTAL ENGINEERING, MAY 2000
40 Thoft-Christensen p,. Bake M J. Structrues Reliability Theory and Its Application berlin springer-Verlag 1982
41 Coleman,J,J,Reliability of aircraft structure in resisting failure,Operations research. 1959.7
42 Thomas R. Kane. Dynamics. New York, Holt, Rinehart,and Winston 1968
43 Holzer T L. Ground Failure induced by Ground-water Withdrawal from Unconsolidated Sediments in Holzer T.L Man-induced Land Subsidence. Geological Society of America Reviews in Engineering Geology 1984,6