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。     

电解锰渣库失稳概率分析

以流固耦合的极限平衡法为基础,运用了泰勒级数法,对一铺膜防渗锰渣库在不同堆积高度的可靠度和失稳概率进行了计算分析,并参照美国陆军工程兵团对于岩土边坡的失稳概率评价标准,对锰渣库在运行过程中的边坡失稳风险进行了评估。分析表明:铺膜防渗的电解锰渣坝,当沿用常规不防渗尾矿坝设计时,边坡失稳概率过高,应通过增加导渗体数量、降低边坡坡度、放缓渣库上升速度等设计优化措施,降低锰渣库边坡失稳风险;对于影响渣库边坡稳定的重要参数,如抗剪强度、渗透系数、界面抗剪强度等,有必要通过高质量的取样和审慎的试验获得可靠的试验数据,以降低参数的不确定性,进而增加预期安全水平。     

暴雨致灾机理分析及预测模型构建

台阶边坡、路堑边坡等地常选用乔木作为护坡植物,而降雨易影响乔木的稳定性,进而影响其护坡效果。提前预测降雨对乔木稳定性的影响,则可及时预判边坡失稳、泥石流等灾害的发生。以非饱和土体力学特征和乔木根系固土机理为基本理论依据,分析失稳原因并建立相应理论模型;基于多种降雨方案,利用数值模拟得到不同降雨情况对乔木稳定性影响的相关数据;然后以模拟结果作为训练样本,利用BP神经网络构建预测模型,并制定相应的分类预警评判指标。研究表明：此预测模型不仅精度高,相比于数值模拟计算速度可提高数万倍,此成果可为灾害防治及预警工作提供参考。     

含多弱层复合边坡滑坡治理三维数值分析

白音华二号矿滑坡区边坡治理工程是针对稳定性差的南帮非工作帮和南排土场构成的复合边坡进行的。滑坡体受多层弱层控制,治理过程中易导致边坡失稳,所以治理工程采取分区开采的条采方案,充分利用边坡治理的三维效应来进行边坡的失稳破坏研究和稳定性分析。选取滑坡区的典型剖面作为研究对象,基于强度折减方法(SRM),应用有限差分FLAC3D软件,在两种开挖条件下,对含多弱层的复合边坡的稳定性规律和破坏机制进行了数值模拟分析,揭示了多弱层对复合边坡的失稳破坏及稳定性的影响。研究结果表明,治理工程中,弱层被揭露一定宽度,滑体沿煤底板弱层水平错动、竖直方向拉裂破坏;随弱层暴露宽度的增加,边坡稳定性明显降低,说明治理边坡具有三维效应;开挖至3-3煤层底板,开挖坡角20°,弱层暴露宽度为400m,边坡的稳定系数刚好达到安全储备系数1.1,建议矿方首选此方案,可以最大限度的回收煤炭资源。     

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。     

筋带对尾矿坝漫坝破坏过程阻滞作用试验研究

为分析筋带在尾矿坝漫坝破坏过程中的阻滞性,基于相似理论和溃决侵蚀原理,进行加筋尾矿坝漫顶破坏模型试验。深入剖析加筋尾矿堆积坝漫顶演化规律和破坏模式,揭示筋带在尾矿坝漫顶破坏过程中的阻滞效应。结果表明:加筋尾矿坝的浸润线上升滞后于未加筋情况;加筋尾矿坝漫坝破坏呈台阶破坏模式;筋带对尾矿坝漫坝破坏发展速度和侵蚀沟深宽有明显的阻滞作用。采取尾矿坝加筋措施能有效防御洪水漫顶溃坝灾害。     

某场地边坡稳定分析方法的比较研究*

为了对边坡稳定性分析方法进行研究,以某场地高填方边坡和直立边坡为研究对象,基于Geostudio、理正软件以及ANSYS软件,采用M-P法、Bishop法和强度折减法进行边坡稳定分析。结果表明:高填方边坡安全系数为1.3,为稳定边坡;AB,BC,CD段地块间边坡边坡安全系数依次为0.479,0.410,0.381,基坑边坡安全系数为0.436,均为不稳定边坡;其中,M-P法得到的安全系数偏保守,Bishop法得到的安全系数结果较可靠,强度折减法得到的结果最为理想。研究结果可为边坡稳定性研究与治理提供借鉴。     

考虑变量相关性的尾矿坝坡失稳溃坝概率计算方法

对国内外尾矿坝溃坝事故进行整理分析,得出坝坡失稳是导致溃坝的一个主要原因,利用突变理论对坝坡失稳进行分析,从突变学角度证明内摩擦角和粘聚力是尾矿坝坡失稳溃坝的主要影响因素。摒弃传统的尾矿坝抗滑稳定性安全系数定值计算方法,选取综合考虑诸因素的不确定性的概率方法来计算尾矿坝坡失稳溃坝概率,确定内摩擦角和粘聚力作为随机参数,建立尾矿坝坡失稳破坏的功能函数,确定模拟次数;采用考虑随机变量相关性的蒙特卡罗进行尾矿坝坡失稳溃坝概率计算。该方法成功克服了matlab传统子集模拟方法只能解决随机变量为正态分布且变量之间相互独立的不足,并以某尾矿坝为例对其因坝坡失稳导致的溃坝概率进行了计算。     

地震荷载下露天坑边坡模糊随机可靠度分析

为探讨地震荷载下露天坑边坡的稳定性,结合可靠度分析方法及模糊数学理论对边坡工程的可靠度进行分析。以某露天坑边坡工程为例,利用拟静力法分析地震荷载下影响边坡工程可靠度的各个作用力,进而应用可靠度、模糊数学等理论对边坡工程进行可靠度分析,得到该边坡工程的随机失效概率为0.015 9,模糊失效概率为0.100 1。同时,对黏聚力c和内摩擦因数f的均值和方差进行敏感度分析,可知其取值的变化将对失效概率产生线性影响,其中模糊失效概率的敏感度较低,而随机失效概率的敏感度则相对较高。结果表明,模糊随机可靠度分析结果虽偏于保守,但它考虑不确定性因素的影响,更适用于大型工程的施工。     

露天开采边坡稳定性分析方法及灾害防治措施研究

研究露天开采边坡的安全稳定对露天矿山的安全生产具有重要意义。在分析边坡滑动破坏影响因素的基础上,总结和分析了边坡稳定性分析方法在露天开采中的应用现状;系统地探讨在露天开采边坡安全评价中常用的3种边坡稳定性分析方法;应用典型的计算算例验证3种方法在露天开采边坡稳定性分析中的适用性;在边坡滑坡破坏机理分析的基础上,探讨了边坡滑动灾害的防治措施。     

弱层台阶边坡可靠度非侵入式随机分析*

为确保复杂结构边坡的安全稳定，针对弱层台阶边坡可靠性开展非侵入式随机分析。以抗剪参数为随机变量，采用局部平均法进行随机场离散，采用随机场和Monte Carlo(SMC)法编制程序进行数值计算，并与Monte Carlo(MC)法结果进行比较。结果表明:利用非侵入式随机分析方法计算可靠度效率更高且易于实现；随机场可以反映岩体力学参数的空间变异性以及参数之间相关特性，更接近于实际情况，弱层对边坡稳定性有重要影响，会导致边坡安全系数降低，且最大位移会显著增大；采用MC法会过度放大边坡的失效概率，而SMC法得到的结果更可靠。该结论可为复杂结构边坡的可靠性分析提供参考。     

基于模糊随机可靠性的边坡稳定性评价

影响边坡稳定性的因素中包含有很多的不确定性,这些不确定因素既具有随机性也具有模糊性。基于模糊分析理论,建立了模糊随机可靠性分析模型,提出了边坡模糊随机可靠性分析的点估计法,并运用该方法对一露天矿边坡稳定的的可靠性进行分析,通过对影响边坡稳定的各个力学参数进行模糊处理,然后应用统计矩点估计方法估计边坡的安全系数均值和可靠度,得出边坡的失稳概率。这种方法由于考虑到了各个力学参数的模糊性,比较符合客观实际,因而更具有实际指导意义。     

考虑干密度影响的尾矿材料土水特征曲线模型及其应用

尾矿坝在运行过程中,堆积尾矿处于干湿交替环境,进行稳定性分析需要确定其抗剪强度和渗透系数。直接测量上述参数存在价格昂贵、耗时等缺点,而土水特征曲线是研究土的非饱和特性的重要工具。针对典型的尾矿材料,分别进行不同干密度尾矿样的脱水试验,测量不同吸力下尾矿样的含水量。在此基础上,整理得到不同干密度下尾矿样的土水特征曲线,采用Gardner模型对其进行拟合,得到考虑干密度影响的尾矿材料土水特征曲线模型。最后,将其应用于尾矿边坡的稳定性分析中,探求基质吸力对边坡稳定性的影响。研究成果可为尾矿材料的力学特性以及非饱和尾矿坝稳定性分析提供理论基础。     

矿区人居环境安全问题研究——以谭家山煤矿为例

结合对谭家山煤矿矿区地质环境破坏、环境污染等灾害现状的调查与研究,探讨煤矿生产所导致的地面塌陷及裂缝、矿震、边坡失稳与滑坡、矿区土地损毁、大气污染、水污染、土壤污染等灾害所引发的矿区人居环境安全问题;提出煤矿住区的建设不但要遵循一般的建设原则;还要针对威胁人居安全的各种具体灾害采取特殊的建设技术。笔者认为,可以通过对住区功能环境、环保环境、安全环境、人文环境等方面的建设,来实现矿区人居环境安全的改善,以减轻煤矿区不利的环境因素对住区的影响。     

采场整体稳定性可靠度分析与风险预测

为研究金川二矿区采场整体围岩的稳定性,采用数值模拟方法研究影响采场整体围岩的稳定性的13个因素之间的关系。采取最小二乘法对试验结果进行多元线性回归,获得4个评价指标函数。利用可靠度理论进行采场稳定性可靠度分析和失稳风险预测,获得采场围岩的能量释放率(ERR)、地表沉降率(SDR)、采场围岩和充填体收敛率(DCR)和平均屈服率(AFR)4个评价指标,对应的失稳风险分别为7.5%,0.78%,3.02%和0.32%。采用4个评价指标的串联模式系统综合分析采场围岩整体稳定性,计算出采场整体失稳风险概率为11.28%,表明采场整体存在失稳风险,需要进一步监测岩体移动。     

内排压脚与边坡稳定性的关系

为了研究边坡角及边坡形状与边坡稳定性的关系,采用有限元软件ANSYS模拟了不同边坡角对应的稳定系数,以及不同平盘宽度和压脚高度所形成的等储备强度边坡的稳定系数。模拟中假设材料符合相关联的理想弹塑性本构关系,强度准则符合Drucker-Prager准则,用计算收敛性作为边坡稳定性的准则,用强度折减法得出边坡的稳定系数。为了形成等储备强度边坡,由下到上分步骤进行压脚。先在平面边坡最下台阶压脚,这样提高了边坡稳定系数,在边坡进入临界状态时,最下两台阶的塑性状态相同,则压脚停止;再在最下两台阶同时压脚,在边坡进入临界状态时,最下3个台阶的塑性状态相同,则压脚停止;以此类推,在最下边n个台阶同时压脚,在边坡进入临界状态时,压到与第n+1个台阶的塑性状态相同为止。结果表明,边坡总是从坡脚开始形成塑性区,在重力加载过程中,塑性区以弧形条带向坡顶扩展,形成滑带。最有效的内排压脚是从最下台阶开始形成等储备强度边坡的压脚。     

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。     

大面积连续开采采场整体失稳风险评价与预测

为了研究金川二矿区大面积采场围岩整体的稳定性,根据对采场与地表破坏现象的调查与监测结果提出了大面积采场整体失稳的4种模式,确定了采场稳定性评价指标。设计了13因素3水平的数值正交试验方案,采取最小二乘法进行多元线性回归,获得了4个评价指标的评价函数,利用可靠度理论对各评价指标的采场稳定性可靠度进行分析和风险预测。结果表明,对于采场围岩整体稳定性系统,将4个评价指标以串联形式作为一个整体,计算出采场整体失稳风险概率达11.28%,采场围岩整体失稳有一定的可能性。     

露天矿山岩质边坡台阶的平台宽度优化

矿山发生局部破坏的边界条件主要是由台阶的几何特征所决定,台阶边坡几何特征主要有台阶坡面角、台阶高度、台阶的平台宽度和台阶组合4要素。在对整体边坡角优化的同时,同样需要对台阶的宽度进行优化。通过分析台阶边坡特征,计算出不同规模破坏的边界条件,进而对矿山台阶的宽度进行优化。通过对一个矿山边坡算例的优化分析,在不改变整体边坡角的前提下,对台阶宽度进行优化,可以避免某些大规模的台阶破坏可能,提高矿山边坡的稳定性。     

基于Midas-GTS/NX的崩塌边坡治理及稳定性分析

依托安徽省芜湖市皖南医学院铁山西侧的崩塌边坡治理项目,在勘探、计算和模拟的基础上对边坡的治理和稳定性分析进行研究。通过瑞典法对边坡稳定性进行计算后又基于有限元分析软件Midas-GTS/NX分别建立了自然工况、降雨工况和采用预应力锚杆加固后的降雨工况下的有限元模型。结果表明:在自然工况下的边坡状态为稳定,而在降雨工况下的边坡安全系数为1.029,系欠稳定。根据工况和施工经验对边坡进行预应力锚杆加固后的降雨工况下边坡变成了稳定状态,结果可为类似的崩落边坡研究治理提供借鉴。