北京门头沟采矿固废堆积物垮塌风险评价研究

论文摘要

我国土地利用总体规划明确要求要大力推进国土综合整治进程,尤其是要加强对采矿废弃地的复垦利用。北京市门头沟区是北京重要的生态涵养功能区和矿区生态恢复重点工程建设点,同时也是地质灾害重点防治区,其地质灾害问题具有成因复杂、分布零散、影响巨大、监测治理困难等特点。从土地整治与生态建设角度出发,在该区开展隐伏地质灾害进行摸底调查,进而进行废弃工矿复垦整理无疑具有重要意义。本文以门头沟区王平镇为具体研究对象,基于强度折减原理,选择摩尔-库伦模型利用FLAC3D对王平镇废弃矸石山进行稳定性评价与分析。论文主要内容包括:1、基于文献综述,选择数值模拟法对矸石山进行垮塌模拟,包括利用ArcGIS和GOCAD对数据进行预处理和地质体三维立体建模,通过接口程序导入FLAC3D进行网格划分和数值模拟,以及对矸石山稳定性进行评价并计算其安全系数。2、基于FALC3D建立有限差分网格,利用强度折减原理,运用摩尔-库伦模型对矸石山进行弹塑性压力应变计算分析。进而利用数值模拟结果对矸石山进行变形分析得到危险区,针对危险区构建斜坡模型并计算其不同坡度的安全系数,得出矸石山模拟临界坡度表。3、结合实地调研和实证研究,从矸石变形、安全系数对比两个方面对研究区矸石边坡的稳定性进行总结与探讨,为其治理提供建议和思考。基于上述工作,本文主要研究结论如下:1、根据全区数值模拟可知东北部的斜坡为最大危险区,该斜坡目前相对高度为10m,水平距离为18m,并且边坡底部有4m左右的阶部。2、模拟结果表明目前边坡的稳定性尚可,如果做下一步边坡治理,可依据此模型数据进行参考。根据矸石山模拟临界坡度表,水平方向上最多只能进行5.5m深度的挖掘,垂直方向上至多堆积2.8m才能保证矸石边坡的稳定。3、本研究结果对于形态复杂、灾害隐患较大的复杂地质体,提供了无人机获取高精度数据,ArcGIS、GOCAD、FLAC3D多平台数值模拟的综合解决方案,对北京门头沟地区采矿废弃地复垦基底垮塌风险模拟有很好的参考价值。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 选题背景

1.2 研究目的与意义

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究意义

1.3 研究内容

1.4 技术路线

1.5 论文框架

2 国内外研究进展

2.1 煤矸石开发利用及矿山动态监测研究

2.2 矸石垮塌原理及其模拟研究

2.2.1 基本原理

2.2.2 基本方法

2.2.3 新趋势

2.3 滑坡数值模拟法研究进展-

3 研究区概况

3.1 区位交通

3.2 自然地理

3.3 经济人口

3.4 区域地质灾害

3.5 区域土地利用规划

4 研究方法

4.1 研究概述

4.1.1 基本思路

4.1.2 基本原则

4.2 原理与方法

4.2.1 基本原理

4.2.2 研究方法

4.3 研究平台选择

4.3.1 ArcGIS

4.3.2 GOCAD

4.3.3 FLAC3D

4.4 基础数据收集与处理

4.4.1 基础数据收集

4.4.2 数据预处理

4.4.3 数值模型构建

5 研究结果

5.1 矸石山变形分析

5.2 安全系数对比分析

5.2.1 构建斜坡模型

5.2.2 安全系数对比分析

6 结论与讨论

6.1 研究结论

6.2 讨论

致谢

参考文献

个人简历

在校期间参与的科研项目

在校期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴赛男

导师: 田毅,于淼

关键词: 矸石山,数值模拟,安全系数

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P694;TD88

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001434

总页数: 50

文件大小: 3040K

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