降雨引发排土场滑坡的预警准则研究*

为降低降雨引发排土场滑坡的风险，提出更加科学、实用的降雨滑坡预警准则，以贵州某矿山排土场的实际情况为例，建立排土场在线监测预警系统，并基于FLAC3D软件，对安全系数与边坡位移的关系以及降雨与边坡位移的关系进行数值模拟。结果表明:降雨是影响排土场滑坡的主要因素，且降雨影响具有滞后性，降雨量可作为排土场滑坡的预警指标；排土场滑坡预警等级与排土场安全系数存在密切相关性，可根据排土场安全系数确定滑坡红、橙、黄、蓝预警等级；可根据模拟结果确定降雨引发排土场滑坡的预警准则。研究结果具有较强的实用性，为排土场滑坡事故的预防和控制提供科学指导。     

考虑水力耦合作用的降雨诱发土质滑坡过程数值模拟研究

为探究水力耦合作用对降雨诱发土质滑坡过程的影响机理,从边坡失稳和滑坡运动2个方面进行综合分析。结合Richards模型和无限边坡模型描述降雨入渗条件下土质边坡含水率、基质吸力及稳定安全系数演化,采用Iverson-George模型描述土质滑坡运动过程中内部孔压、速度及厚度演化,通过模拟土体非饱和入渗实验及深圳光明新区滑坡验证了模型的适用性;以含水率为衔接因子将降雨诱发土质边坡渐进失稳到滑坡运动相耦合,搭建可考虑水力耦合作用下降雨诱发土质滑坡全过程的数值模拟流程。结果表明：同一初始条件下,土体渗透系数越小,滑坡运动能力越强,土体趋于饱和时含水率越大,滑坡运动能力越强,相比于渗透系数而言土体含水率对滑坡运动影响程度较大。为描述水力耦合作用下降雨诱发土质滑坡过程提供了一种定量化的数值方法。     

降雨型滑坡灾害的约简和逻辑回归预测模型

为实现秦巴山区域降雨诱发的滑坡灾害预警,收集处理不同时段滑坡灾害发生点最近区域站大量降雨数据,形成降雨特征滑坡灾害样本数据集;定义降雨型滑坡灾害知识表达系统,利用知识约简和预测结果反馈方法,选取影响滑坡灾害的降雨特征,进而确定发生滑坡灾害的诱发因子;改进逻辑回归方法,提高模型泛化能力,建立约简逻辑回归预测模型,并与不确定朴素贝叶斯模型和遗传神经网络模型对比。结果表明:约简逻辑回归预测模型能有效处理海量高维降雨数据,且预测准确率较高。     

岩质边坡开挖空间块体表征与动态失稳滑落安全稳定性评价

为了研究边坡工程中开挖角度对动态滑落的影响及评价整体安全稳定性,利用现代非接触测量技术,对辽宁境内庄盖高速(庄河-盖州)某边坡进行坡体结构面信息采集,并导入自主研发的GeoSMA-3D系统,建立该岩质边坡的三维裂隙空间实体模型,在工程不同开挖角度下搜索出边坡关键块体。在此基础上,利用二维数值流形法(NMM)程序,模拟不同开挖倾角下边坡断面动态失稳滑落过程,分析评价了工程边坡岩体的安全性与稳定性情况。     

爆破和降雨作用下诱发含后缘裂缝岩质边坡失稳机制研究

为了探讨爆破和降雨对边坡失稳的影响,基于边坡实际结构,提出了将滑面分为后缘张拉裂缝段、中部锁固段、下部剪切滑动段。利用断裂力学理论,分析了爆破和降雨双重工况下的裂缝起裂扩展判据。基于格里菲斯（Griffith）能量准则,推导了边坡滑动块断裂后沿底滑面的剧动距离。通过实例验证了理论计算的可行性和适用性,研究结果表明:边坡表面裂缝起裂的根本动力为降雨、爆破以及二者的共同作用;在一定外力条件下,裂缝起裂扩展存在最小临界深度;降雨和爆破共同作用时,裂缝扩展临界深度最小;中部锁固段长度为控制边坡失稳的关键因素;降雨并不能使裂缝扩展,预知裂缝深度时,可通过控制爆破药量来控制边坡失稳。     

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。     

边坡雷达在滑坡应急救援行动中的应用

我国地质环境极其复杂,滑坡灾害时有发生,但现有监测手段往往难以满足需要,频繁的滑坡灾害给人民群众生命财产安全带来巨大损失。边坡雷达监测预警系统基于干涉差分测量技术,并采用均方连差检验和卡尔曼滤波两种方法处理监测数据,根据边坡破坏特征以及演化规律进行预警。通过对边坡雷达的基本技术原理以及数据处理方式进行了深入研究,并基于边坡雷达在浙江丽水"11.13"滑坡救援监测中的应用,证明了边坡雷达可实时有效对目标边坡进行监测预警,这一技术对失稳边坡的监测预警具有重要意义。     

绿松石尾矿堆场边坡稳定性分析

为了研究尾矿堆场边坡的稳定性及灾害成因,以秦古镇三岔沟绿松石矿区的尾矿堆场边坡作为典型的尾矿边坡研究对象,分析该绿松石尾矿边坡特点及其灾害原因,并建立边坡失稳事故树,得到失稳因素的最小割集。基于极限平衡分析理论和SLIDE软件仿真建模,研究三岔沟山体和矿区尾矿堆场边坡的安全稳定性。依据边坡各级台阶的安全系数和不稳定边坡的位置,不仅可以确定失稳边坡的失效概率,也为采取合理的治理措施提供依据。经分析得到,秦古镇三岔沟绿松石矿区的四级台阶均存在不稳定滑面,尤其是第二、三级台阶的失效概率最大,应及时采取治理措施。     

基于MIDAS GTS/NX的文成县某边坡稳定性分析

以文成县某迁建工程边坡为研究对象,对该边坡工程地质概况进行调查,再基于MIDAS GTS/NX软件进行数值模拟,对该边坡在两种工况下的稳定性进行分析,得出在自然工况下边坡处于稳定状态,在降雨工况下边坡处于欠稳定状态的结论。根据结论对边坡采取预应力锚索措施加固,再对加固后的边坡模型进行相同条件下的数值模拟,模拟结果表明,加固后的边坡达到永久边坡设计要求。     

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。     

水力侵蚀对路基表面稳定性的影响研究

通过降雨试验和天然降雨水土流失调查 ,笔者首先探讨了风化花岗岩地区路基表面水力侵蚀的表现形式和规律 ,其中 ,基床表层已填筑级配碎石的易于发生级配碎石粗粒化 ,未填筑级配碎石的易于发生沟蚀 ;裸露的路堤边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :沟蚀→边坡滑坍 ;裸露的路堑边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :溅蚀→面蚀→沟蚀→坍塌 ;片石护坡的路堤和路堑边坡易于发生潜蚀。然后分析了水力侵蚀对路基表面稳定性的影响 ,认为溅蚀和面蚀对路基表面稳定性的影响较小 ;沟蚀对路堤边坡表面稳定性的影响程度随侵蚀程度和工程进度具体情况而定。最后 ,提出了施工期路基表面防护的建议     

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。     

降雨诱发含后缘裂缝岩质边坡失稳机制研究

为探讨降雨诱发边坡失稳机制,以突变理论为基础,综合考虑边坡滑体后缘裂缝静水压力、滑动面水压力和水致弱化的影响,推导了坡体突变失稳的力学判据。研究结果表明:降雨作用下岩质边坡失稳与后缘裂缝充水高度、水致弱化函数、滑体几何-力学参数有关;裂缝与滑动面导通后,坡体发生突变失稳的必要条件为水致弱化段长度远大于弹性段长度;裂缝充水高度d越大,水致弱化函数f(ω)越小,发生失稳可能性越大。     

降雨入渗对基坑工程安全性影响的研究

很多市政工程以及基坑工程在降雨入渗后 ,出现滑坡等事故 ,本文应用非饱和土壤水分运动基本理论 ,建立了降雨入渗模型并编制了计算程序。在计算模型中 ,考虑了降雨过程中土壤入渗能力的变化 ,在此基础上 ,采用非饱和土强度理论 ,编制了可考虑基质吸力影响的边坡安全系数计算程序 ;讨论了降雨强度、降雨持续时间、土壤初始含水量和土的渗透系数等参数对降雨入渗及边坡安全性的影响。     

基于RF-ELM模型的边坡稳定性预测研究

为实现对边坡稳定性的有效预测,将极限学习机算法与旋转森林算法相结合,并依据影响边坡稳定性的六项重要因素,建立了边坡稳定性预测的RF-ELM预测模型。该模型是以极限学习机算法为基分类器,以旋转森林算法为框架的集成学习模型,利用UCI数据库中三组数据集验证了该集成模型确实提高了ELM的预测性能。将RF-ELM模型应用于边坡稳定性的预测问题中,结合39组工程实例数据进行预测实验,结果表明该模型具有较高的预测精度,可有效的对边坡稳定性进行预测。     

井工转露天开采边坡岩体滑移机制的试验研究

井工转露天是一个新的论题,因开采时序的改变,导致边坡体的滑移机制产生了质的变化。应用底面摩擦模型试验和数值模拟方法,针对新的开采时序关系进行了模拟研究,揭示了露天矿延深开采扰动作用下井采区上覆岩体的平衡体系失稳与再活化过程及其演变规律;针对两种开采模式影响域的部分或整体的相互叠加作用特点,分析了自重应力与附加应力的叠加作用属性及开采时序变化对边坡体变形的影响规律,揭示了地下采区对边坡稳定性影响的分区性特点及其影响机制。     

井工开采影响下的露天矿边坡沉陷规律研究

许多露天煤矿通过井工开采回收了边坡下的煤炭资源,但也不同程度地加剧了露天矿边坡的失稳和沉陷问题。其引起的岩层移动及地表下沉是一个复杂的物理、力学变化过程,本文以安家岭露天煤矿及其一号井工矿作为研究背景,首先分析了该矿山采空区的塌陷现状、特点、成因机制以及对露天煤矿生产带来的影响;并应用概率积分法与FLAC数值模拟方法对采空区塌陷进行模拟和预测分析,研究了露井共采作用下边坡变形及破坏机理,揭示了井工采动影响下,露天矿台阶式边坡特有的变形形态、应力分布特征、形成机理与采动沉陷规律。本文研究结论对于同类露井共采的矿山有着重要的借鉴意义。     

地下开采沉陷对滑坡灾害的影响分析

我国西部矿区大部分位于山区及丘岭地区,这种条件下开采往往会导致滑坡灾害的发生。利用FLAC3D模拟地下开采地表沉陷规律,分析开采沉陷对滑坡稳定性的影响。通过GeoStu-dio软件模拟降雨入渗下滑坡暂态渗流场,将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析,并考虑基吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨渗透系数、裂缝位置和深度对滑坡稳定性的影响。研究表明:降雨是诱发黄土层采动滑坡的主要因素,开采沉陷对采动滑坡稳定性的影响受控于采动区滑坡体结构形态、入渗能力、裂缝位置和深度。     

岩体失稳灾害人机环系统监测与灾害防控 ——智能安全人机工程学及教学实践

为解决地下采矿和隧道工程开挖中,因受应力变化和工程扰动诱发的冒顶、片帮等岩体失稳灾害问题,本文首先对现有岩体失稳监测技术进行比较分析;其次分别阐述岩体环境中人机环系统监测数据的获取方法;随后介绍了自主研发的岩体失稳灾害监测预警系统,包含2种典型的未知波速的三维声源/震源定位方法;最后结合智能安全人机工程学,从灾害的系统预警与控制角度出发,概述了针对人机环预警的系统概念,提出集"监测数据→预警信息→防控方法"为一体的岩体失稳灾害预防与控制技术,可为岩体工程安全高效实施、运行和维护提供理论与技术支撑.     

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。