尾矿坝边坡失稳判据研究

为避免尾矿库失稳破坏所带来的巨大损失和灾难,依据尾矿坝边坡破坏特征,将坝体边坡的破坏全过程分为连续的变形阶段和非连续的滑动阶段。建立相应的数学模型,采用蠕变理论及李雅普诺夫函数法分析尾矿坝边坡变形、滑动过程的稳定性,提出尾矿坝边坡失稳的加速度判据,得出滑动过程位移解析解。运用FLAC3D对山西某尾矿坝边坡进行计算,得到安全系数为1.67,边坡稳定;通过坝体边坡表面某点位移监测曲线可以看出ü<0,采用加速度判据可得此边坡稳定,与数值模拟结论相同。     

基于PFC3D的尾矿库地震稳定性模拟与分析

以西辛庄尾矿库为例,研究了不同地震加速度情况下尾矿库内部结构的变形和稳定性。采用PFC3D对基岩、初期坝、尾黏土、尾粉土、尾粉砂部分进行模拟,对表现为连续体的基岩颗粒采用接触连接和平行连接,对表现为松散体的其余4部分主要采用接触连接。在地震动峰值加速度分别为0.1g、0.2g、0.4g、0.6g的震动波作用下,模拟了20 s内尾矿库内颗粒运动变形及边坡滑落情况。结果表明:随着震动的持续,颗粒位移从尾矿库坡底向坡顶发展;除初期坝外,尾矿库发生位移的颗粒都集中在初期坝产生被动土压力的区域(下滑区);尾矿库的破坏过程为从初期坝背侧尾粉砂部分发生位移,到初期坝破坏,再到尾粉砂边坡的整体下滑,该过程是加速的,开始于出现尾矿库边坡凹陷,停止于下滑区完全破坏。     

基于ABAQUS的尾渣场稳定性分析

露天开采剥离物形成的尾渣场,其特性及破坏过程与土质边坡、岩质边坡均有不同。使用有限元分析软件ABAQUS,应用强度折减弹塑性原理,结合工程实例对尾渣场边坡进行了稳定性分析。采用不同临界破坏判据分析安全系数,结果表明,采用特征部位位移比塑性区贯通为判据得到的安全系数更具有实际意义,同时使用极限平衡法进行对比计算,得到的值基本一致。对塑性区的发展过程进行分析,尾渣场边坡是先在中上部出现塑性变形,然后向上再向下发展,最后贯通而导致边坡最终破坏,这是尾渣场边坡破坏的自身规律。通过位移等值线云图及增量位移的方法判断了滑动面的位置,得出其破坏面为近似直线的形状。将分析结果与实验室破坏模型试验进行对比,其结论是一致的。     

基于响应面法和强度折减法的边坡可靠性计算研究

针对边坡安全系数是隐式函数的特点,提出将有限差分强度折减法和响应面法(RSM)相结合,分析边坡可靠性的方法。采用安全系数、破坏概率及对应的临界滑动面等,作为综合评价边坡稳定性的指标。算例验证表明,笔者提出的计算方法所得结果与其他方法比较接近,且更能反映边坡真实的工作状态。对某钢铁基地工程的昔格达组地层边坡,采用新的计算方法进行可靠度分析,对比研究确定性破坏模式和概率破坏模式中剪应变增量和破坏区的分布。研究结果表明,均值强度较高的边坡岩土体,如果变异系数较大,便仍处于较高风险水平,虽然边坡整体的安全系数满足工程要求;均值安全系数和最小可靠度指标对应的破坏模式也是有差别的。     

含孤石土质边坡稳定性及破坏特征的数值分析*

为探究花岗岩风化形成的风化球孤石对边坡稳定性及破坏特征的影响,利用摄影测量和数字图像处理技术,对大量的孤石进行拍照及处理,建立大量具有各种形状的孤石模型,从所建立的孤石模型中选取具有不同形状参数的孤石,将其导入ABAQUS软件,建立含有孤石的边坡模型,进行有限元强度折减分析。结果表明:孤石的位置和大小会对边坡的安全系数产生规律性影响,而孤石的形状对边坡安全系数的影响表现出不确定性;孤石对边坡破坏特征产生影响,塑性应变区发展过程及位移场分布在孤石处与均质边坡相比均有较大变化。     

露井联采逆倾边坡稳定性数值模拟

为最大限度回收资源,倾斜矿体开发时常采用露天与井工联合开采方式,形成露井联采逆倾边坡,由于受到双重采动效应影响,其变形破坏机理及稳定性问题变得极为复杂,是采矿工程领域研究的难题之一。以平庄西露天矿顶帮边坡为研究对象,同时考虑拉伸和剪切两种破坏判据,应用RFPA强度折减法对露井联采逆倾边坡岩移规律及稳定性进行了数值模拟。通过对比分析单一露天开采和露井联采条件下边坡岩体变形破坏规律、位移演化规律及应力分布特征的差异,揭示了地下开采对露天矿逆倾边坡岩移规律及稳定性的影响和原因。结果表明:单一露天开采时边坡发生滑移型破坏,而露井联采条件下边坡发生滑移-塌陷复合型破坏;受两种采动效应叠加的影响,地下采空区上方岩体以下沉为主,同时上山一侧岩体向露天采空区方向发生明显位移;受地下采动影响时,逆倾边坡稳定性下降,其根本原因是坡体内剪应力的大范围叠加升高,造成上部一定范围的岩体在边坡发生滑移前就遭到破坏,从而加剧了滑坡的发展。     

火灾引发超高层建筑非连续倒塌模拟研究

为了解超高层建筑发生火灾后变形特征及失稳后的非连续坍塌过程,掌握引起变形和坍塌的原因,将三维颗粒流软件(PFC3D)作为模拟平台,设置核心筒-框架结构的超高层建筑火灾区域,并模拟坍塌过程。在考虑钢筋和混凝土共同作用结果的基础上,提出火灾区域中构件属性设置方法及模拟步骤。分析得到造成建筑结构摆动的3种原因,一是火区位置不同导致上部结构对火区的压力不同,二是火区位置不同导致结构受到的约束不同,三是受热膨胀性使构件产生不同程度变形。结果表明:燃烧温度为500℃,3 h后建筑发生摆动,表现出对火区位置和燃烧时间敏感的特征。1 000℃下1 h内,建筑物首先发生破坏的是梁构件,然后是承重柱。即建筑一旦进入结构破坏阶段,坍塌将是迅速且不可逆的。     

基于概率统计的土石混合体边坡可靠度分析方法

为确切描述边坡实际状态,更准确评估边坡稳定性,提出一种基于概率统计的边坡可靠度分析方法。该方法考虑土石混合体边坡平均强度的不确定性和强度在空间上的变异性,综合利用蒙特卡罗方法和连续非连续单元法(CDEM)计算评估边坡可靠程度;将坡体表面的相对位移量作为基本指标,从定性和定量2个方面确定边坡的失稳标准;通过分析一个典型的土石混合体边坡,获得边坡在不同强度分布和强度等级下的可靠度,并结合一个实例对文中方法的有效性进行验证。结果表明:边坡强度的分布特性对边坡的变形失稳结果有较大影响,利用基于概率统计的可靠度分析方法可建立边坡稳定性与岩土材料强度特性的关系。     

高速公路路堑高边坡施工安全风险控制研究

为避免边坡施工过程中发生失稳破坏,以广东省仁化至博罗高速公路K443+260~K443+585路堑边坡为研究对象,通过现场调查和资料收集,分析造成边坡局部滑塌的原因。运用有限元强度折减法,研究边坡进一步施工的安全稳定性和变形规律,为控制边坡安全风险提供依据。研究表明:边坡岩体裂隙发育,遇水软化,强度低是造成边坡局部滑塌的主要原因;边坡开挖过程中如果不及时支护,边坡的安全系数将下降约10%,不利于边坡的稳定。当遵循开挖一级支护一级原则时,边坡安全性可得到保证;高速公路路堑高边坡施工时采取合理安排施工工序、做好防排水措施、加强施工监控等安全风险控制措施十分必要。     

基于CDEM露天煤矿顺倾软岩边坡三维稳定性分析

为解决露天煤矿顺倾层状软岩边坡稳定性这一技术难题,基于连续介质离散元数值模拟方法,从理论上探讨了降深与清帮至不同位置对顺倾软岩边坡稳定性的影响。结合白音华一号矿南帮工程实例,针对各煤层降深及清帮方案,基于CDEM数值算法对边坡稳定性进行计算,对比分析了坡体位移、应力分布及演化特征,进而阐明多个弱层对复合边坡产生的叠加效应,以及清帮减载对边坡稳定性的影响。结果表明,白音华一号矿首采区南帮边坡变形不会对南排土场稳定性造成影响,揭露多个弱层对边坡变形与稳定性下降有一定的叠加效应,清帮不能显著提高边坡稳定性,但可减小作用在弱层上的法向应力和剪切应力,进而减缓滑坡发生的过程,提高边坡动态发展过程中的安全性。     

基于MFOA-SVR露天矿边坡变形量预测研究

为实现边坡危险性及时预警预报,以露天矿边坡变形量为研究对象,提出采用七项影响指标作为边坡位移变形量的响应参数,建立支持向量机回归预测模型(SVR)。引入修正的果蝇优化算法(MFOA)对模型参数进行优化,构建基于MFOA-SVR露天矿边坡变形量协同预测模型,并以实际监测数据进行模型仿真预测。结果表明:该模型平均绝对误差为0.9167mm,平均相对误差为4.2737%,较其他模型预测精度高,综合性能好,将其运用于露天矿边坡变形量预测研究具有较好的适用性和可靠性。     

基于无人机摄影测量的尾矿坝边坡表面变形监测*

为弥补传统基于GPS/GNSS的单点监测方式无法反映尾矿坝整体变形的局限性,提出1种结合坝坡现有位移监测系统的无人机尾矿坝边坡表面变形监测方法。利用单镜头轻小型多旋翼无人机和计算机视觉技术对尾矿坝的空间三维地理信息进行数据采集与重建;基于设置在坝坡表面的位移人工监测点（水泥桩）对多期尾矿坝点云数据进行配准;通过对不同时期尾矿坝点云数据距离的计算实现对其边坡表面变形的整体监测。结果表明:经过雨季冲刷,山东某尾矿坝局部边坡出现冲沟、滑塌、表层滑移等现象;提出的方法能够精细地体现出尾矿坝边坡的整体变形与细节变化,可为尾矿坝边坡整体变形监测方法的拓展提供参考。     

软弱基底排土场变形破坏治理措施研究

针对软弱基底露天矿排土场普遍存在的变形破坏问题,结合胜利东二露天矿南排土场南帮边坡的工程实际,基于极限平衡理论,给出了通过探槽及滑坡变形反分析综合确定基底赋存条件及抗剪强度指标的方法;提出了对软弱基底排土场的变形治理措施;根据已有监测数据,对南帮边坡治理效果进行了评价。结果表明:在实施削坡减载措施后,各地表监测点的累计位移趋于平缓,边坡治理措施效果明显,解决了胜利东二露天矿迫切的安全问题,为同样具有软弱基底的其他露天矿排土场变形及破坏治理提供了指导。     

露天矿边坡岩体裂隙测量与卸荷破坏的数值模拟研究*

为探究露天矿不同高度边坡卸荷破坏模式的异同,以辽宁鞍山大孤山铁矿某岩质边坡为背景,利用边坡岩体内优势裂隙组产状、迹长和密度等随机分布参数,构建与边坡结构面具有相似分布规律的二维网络模型,借助PFC数值计算软件,探讨不同开采水平下坡体位移场和裂隙发展的时空演化规律以及边坡的破坏模式。研究结果表明:在边坡开挖过程中,出现的裂隙以张拉裂隙为主;裂隙主要出现在靠近坡面一定范围内,从坡面向里,裂隙数量减小,裂隙初始出现在坡脚区域,而后向坡顶发展;边坡开挖后,水平位移由负变为正,且突然增大,而后呈现阶跃型增长;边坡水平和竖向位移最大值发生在坡脚区域和靠近坡面位置,远离坡面,位移逐渐减小。     

共同管沟深基坑现场变形监测与数值模拟分析

为了分析共同管沟深基坑边坡的变形规律及其对邻近建筑物的影响作用,以三星深基坑工程为例,采用数值模拟分析并进行现场变形监测验证。结果表明:降水措施对深基坑开挖引起的水平位移作用不大,而对竖向位移作用较大;随着深基坑开挖深度的不断加大,边坡土体的水平位移和竖向位移总体呈现增大的趋势,最大水平位移值表现为从坡脚向坡脚上方移动;原地下水位线以上所开挖边坡的最大竖向位移都发生在坡脚处,采用降水措施后,原地下水位线以下所开挖边坡的最大竖向位移出现在原地下水位附近。现场变形监测与数值模拟计算结果吻合度较高,说明土体参数的选取合理。研究成果可提升城市共同管沟深基坑建设安全设计及施工水平、降低工程风险损失。     

基于有限元强度折减法的露天磷矿高边坡稳定性分析

针对尖山磷矿开采实际情况,利用ANSYS有限元分析软件建立了考虑重力载荷作用的高边坡体稳定性分析数值模型,运用强度折减法折减边坡岩体的黏聚力和内摩擦角,根据计算结果分析尖山磷矿东采区高边坡在重力作用下的稳定情况。结果表明:当折减系数由1.33增加到1.34时,高边坡体的位移、塑性应变发生突变,通过边坡失稳的主要判据判定目前尖山磷矿东采区高边坡的安全系数为1.33,边坡稳定。     

陡倾层状岩石路堑边坡的变形机制及其安全防护

陡倾层状岩体在单斜软弱层型垭口的演化过程中表现出较复杂的变形行为 ,其变形结果与人工开挖所形成二次边界条件的关系 ,决定了路堑边坡的地质模式和稳定程度。笔者运用过程机制分析法 ,明确了石灰岩山区某陡倾层状岩石路堑边坡 ,在开挖中产生的变形破坏是由于斜坡长期的滑移 -弯曲或弯曲 -拉裂等重力变形改造的结果 ,并根据边坡的地质力学模式进行了稳定性评价 ,同时提出了相应的安全防护措施。     

高海拔排土场边坡安全稳定性SBAS-InSAR监测

为解决高海拔排土场边坡安全稳定性监测中常规监测仪器布置和人员值守的高投入、高风险问题,分析西藏山南桑日县某排土场边坡25景Sentinel-1A数据,利用短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术监测终了排土场边坡从2018年11月4日-2020年12月23日期间的地表形变,采用基线估计状态空间模型、自适...