含地下采空区岩质边坡的施工过程数值分析

为研究含地下采空区的岩质边坡在施工过程中的各种响应与稳定性,采用SURPAC建立某磷矿的三维地质模型。在边坡坡顶、坡角与采空区四周布置应力与位移监测点。利用接口程序将三维模型导入FLAC3D,计算露天边坡开挖过程中监测点的应力与位移。计算结果表明:坡顶与坡角水平位移与竖向反弹位移随着边坡开挖的进行越来越大,但每步开挖完成后新增的反弹位移越来越小,这与每步开挖的卸载量大小有关。坡顶监测点处于拉应力状态,坡角监测点处于压剪应力状态,在监测点所在位置开挖时,压应力显著变大。地下空区的开挖过程对空区的竖向位移与应力有极大影响,最大主应力在每步开挖完成时突然增加,且增幅很大。建议在施工过程中,加强对采空区与边坡坡顶及坡脚的位移与应力的量测,以确保施工安全。     

石宝铁矿边坡分区特征及稳定性分析

在工程地质分区的基础上研究将石宝铁矿采场边坡划分为12个分区,每个分区内选取代表性剖面使用简化Bishop法进行稳定性分析,分析自重、爆破震动及地下水不同工况情况下边坡稳定性。分析结果表明,不考虑排土场影响下,工况一时,边坡整体稳定性安全系数为1. 497～2. 871;工况二时,安全系数为1. 258～2. 388;两种工况下,露天采场边坡要素是均可保证边坡稳定的。采场南帮考虑排土场影响下,工况一时,计算的边坡整体稳定性安全系数为1. 634～2. 628;工况二时,安全系数为1. 398～2. 026;此时边坡仍旧是稳定的。     

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。     

山区坡顶建筑荷载作用下顺层粘土边坡稳定性分析

基于摩尔库伦本构模型和SRM法,利用MIDAS GTS NX有限元数值模拟软件,结合镇雄县某滑坡治理区域新出现隐患应急抢险工程施工方案,将该边坡在天然状态、砌石挡土墙加固、抗滑桩加固、抗滑桩+锚杆锚索框格梁加固4种工况模拟结果与现场实际情况进行对比,分析边坡及坡顶建筑稳定性。得出以下结论:该边坡砌石挡土墙的加固作用低于天然削坡状态;坡顶建筑为一层时,天然削坡的安全系数为1.069,存在安全隐患,在类似边坡修筑浅基础房屋前应对边坡进行加固处理;抗滑桩加固对坡脚滑动体起到了良好限制作用,此时边坡安全系数为1.184,仍存在安全隐患;锚杆锚索框格梁对边坡加固时,坡顶建筑与抗滑桩最大变形分别为4.92 cm与3.26 cm,相比抗滑桩加固缩小41.4%与30.2%,安全系数为1.622,相对抗滑提高40.0%,此时边坡处于安全状态。为类似边坡治理工程提供参考。     

特殊土体边坡安全性及加固措施分析

为了保证边坡下部隧道施工时边坡的稳定性,依托重庆某浅埋暗挖隧道项目,运用数值模拟的方法建立二维及三维有限元模型,通过计算施工前边坡的安全系数分析其潜在滑移模式,判断边坡的稳定性,同时分析采用高压旋喷桩在边坡上形成注浆加固墙体这一措施对边坡的加固效果。研究结果表明:边坡稳定性是具有一定安全储备的。同时,由于填土黏聚力小,类似于砂土,边坡潜在滑移首先表现为浅层滑动。增设注浆加固墙体后,会改变边坡潜在滑移模式。     

露天矿含弱层边坡三维危险滑面构建及稳定性计算

露天矿含弱层边坡稳定性分析是露天开采领域中的一个重要研究内容,实际工程问题复杂多样,基于二维计算会导致结果偏于保守,有时无法满足复杂工程的需要,因此,开展含弱层边坡三维稳定性分析的研究是很有必要的。基于标准椭球,对其进行空间几何变换,与边坡插值生成一种由x_a等6个参数控制的椭球危险滑面,将椭球滑面与弱层结构面进行组合插值,构建含弱层边坡三维危险滑面;使用三维剩余推力法和遗传算法计算边坡稳定性系数并进行最危险滑面搜索,使用经典算例对方法进行验证,发现含弱层边坡随着滑体宽度增加稳定性系数逐渐降低。以锡林浩特某露天矿为应用实例,对东北帮含弱层边坡进行三维稳定性计算,验证了方法在实际工程中的适应性。     

一个能够优化边坡安全稳定系数计算的解析式

简化Bishop法是工程界分析边坡安全稳定性应用最普遍的极限平衡方法,通过三角函数积分得到均质边坡简化Bishop法稳定系数解析式,将该积分式用于边坡分析,不仅可以节省计算工作量,还可以得到安全稳定系数最精确解。     

库岸公路岩石边坡极限破坏角研究

为了准确评价库岸公路岩石边坡的稳定性,合理指导工程施工,保证开挖边坡安全,考虑发生连续降雨、洪水等引起库水位抬高后,库岸公路岩石边坡滑动面处于饱水状态时的滑动面渗水压力,建立了渗压效应下岩石边坡的滑动简化模型。然后进行边坡上力的分析推导,得出边坡的坡高、坡角和极限破坏角之间的关系式,并对关系式进行求解,得出库岸公路岩石边坡极限破坏角公式。最后利用该公式对安康至陕川界高速公路沿线典型边坡计算并进行回归分析,得出沿线边坡坡高和坡角之间的关系式和极限破坏角公式。计算结果与实际相符。     

基于PCA-BP融合的边坡稳定性评价模型

针对边坡岩土体物理力学性质复杂、边坡稳定性影响因素众多等特点,提出将主成分分析(PCA)和BP神经网络结合起来进行边坡稳定性评价的方法。若BP神经网络训练误差一定,则网络信息容量与样本数成正比。当样本数较少时,就必须减少样本维数,以达到较好的匹配效果,为此,引入主成分分析法(PCA)对影响边坡稳定的众多变量进行降维处理,以消除输入数据间的相关性,有效地减少预测模型的输入量,优化网络的输入节点数,提高网络的运行效率。针对BP算法容易落入局部最小、收敛速度慢等缺点,引入粒子群优化算法(PSO)优化神经网络的连接权重与阀值,从而克服了BP神经网络的固有缺陷。在此基础上,建立基于PSO优化算法的PCA-BP融合的边坡稳定性评价模型。模型分为3个层次,第一层次为输入层,即经过PCA分析之后获得的主成分;第二层次为隐含层;第三层次为输出层,即安全系数。应用该评价模型进行算例分析,结果表明,安全系数的模型计算值与参考值的绝对误差均很小,相对误差均控制在6%以内,吻合程度较高。     

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。     

平庄西露天矿露井联采高陡长大 边坡稳定性监测研究

为掌握平庄西露天矿露井联采顶帮边坡的岩移规律与稳定性状态,揭示地下开采对边坡稳定性的影响,基于对典型滑坡位移-时间特征的 认识,提出用位移历时曲线与位移加速度历时曲线形态判断边坡稳定性状态,并详细对比分析了布置在井工开采边界以及边坡走向与倾向方向 上各监测线的地表位移监测数据。结果表明,平庄西露天矿顶帮现状边坡整体处于稳定状态,II区凸边坡为相对不稳定区域;边坡岩移规律及 稳定性主要受断层、弱层、边坡平面形态、地下开采及其引起的断层活化等因素综合控制;地下开采对边坡稳定性影响范围的边界大约在边坡 表面出露标高+572m。     

小半径人行桥倾覆稳定性设计与分析

本文采用定量比较方法,改变小半径人行桥的曲线半径或者支座间距大小的同时,控制其他因素不变,从而分析出曲线半径和支座间距对抗倾覆系数的具体影响。结果表明:在小半径人行桥中,曲线半径或者支座间距的增大使得桥梁的倾覆系数有所改善;在使用小半径曲线桥梁时,若抗倾覆不通过,采用墩梁固结的方法改善桥梁的倾覆问题,且发现边跨的内力有所改善,中跨的内力有所增加,对于墩顶由于刚度的整体提升,墩顶负弯矩在整体上表现为增大,设计人员应着重考虑边中跨及墩顶的配筋优化。研究结果为小半径人行景观桥的设计提供了一定参考价值。     

考虑岩土体剪胀特性的边坡稳定性分析*

为考虑岩土体剪胀特性对边坡稳定性的影响,基于非关联流动法则,利用等效内摩擦角的概念对原抗剪强度参数进行修正,以修正后的等效参数c*,φ*探讨剪胀角对岩土体强度的影响,结合传统强度折减法以及基于临界曲线的双系数折减法,求解基于修正后等效参数计算的边坡安全系数,并给出安全系数的取值方法。结果表明:采用等效参数来考虑剪胀角的影响是可行的;随剪胀角的增大安全系数增大,且增长速度变缓,剪胀角在0~25°范围内对安全系数的影响显著,在实际工程计算中需要考虑剪胀角对边坡稳定性的影响;基于临界曲线的双系数折减法可较为直观地体现出剪胀角的影响程度,在研究剪胀角对边坡稳定性的影响时可采用此方法进行分析。     

非饱和土边坡稳定的安全分析及进展

笔者基于基质吸力和土抗剪强度之间的关系和非饱和土力学理论 ,以基质吸力问题为中心 ,通过工程实例对影响非饱和土边坡滑动的各种内在及外界因素进行了参数分析 ,尤其对降雨入渗和裂隙影响的定量分析新进展进行了研究。研究结果表明 :非饱和土边坡稳定分析应加强考虑基质吸力对抗剪强度的折减影响 ,修正极限平衡方法对考虑降雨入渗 ,裂隙影响及暂态渗流的非饱和土边坡稳定性研究具有工程意义和实用价值。     

大跨度公路隧道洞口段爆破对高边坡安全影响研究

为研究大断面公路隧道洞口段爆破开挖对边坡稳定性的影响,以某公路隧道洞口段工程为研究背景,基于Abaqus有限元软件,建立隧道—边坡三维数值计算模型,研究隧道洞口段爆破开挖对两侧高边坡安全性的影响,并分析砂浆锚杆对边坡的加固效果。结果表明:隧道洞口段爆破开挖施工时边坡坡脚处围岩振速最大,爆破对边坡水平振速影响较竖向振速及轴向振速更为显著,爆破时应控制坡脚及坡肩的水平振速;边坡坡面最大振速出现在洞口边坡坡面与仰坡坡面交线位置,边坡坡面与仰坡坡面交线上顶点为坡肩振速最危险的特征点,下端点为坡面振速最危险的特征点;增加锚杆长度对边坡水平位移的控制效果较竖向位移更为显著,锚杆长度宜取14 m。研究结果可为类似工程提供理论借鉴。     

基于弹性理论的软弱顺层岩质边坡受采动影响研究

在有软弱顺层边坡地形中进行采矿通常会引起边坡稳定性变化,因而研究此类边坡在受采动沉陷的影响在地质问题中是尤为重要的。首先利用关键层理论概念分析得到,在含有软弱结构层的岩质斜坡受到采动或开挖影响时,软弱结构层将和关键层同步变形而与上部岩质斜坡产生离层,形成悬臂结构。再根据弹性力学理论计算出岩质斜坡的极限悬臂长度以及断裂长度。最后利用实际矿山地质进行稳定性判断。结果表明,随着工作面的不断推进,采动影响下的离层距离变大,岩质坡体最大拉应力将沿着坡表面向前移动并且逐渐增高,最大拉应力点与发生离层点的距离X_(max)却急速减小,当离层距离达到l_(max)时,最大拉应力达将到坡体抗拉强度,岩质坡体断裂,此时岩体断裂长度达到l_(max)+X_(max);通过实际矿山工程算例得到,当坡顶上离层距离达到6.88 m时,若下方采空区继续推进增加,则上方坡体将产生断裂形成滑坡。     

扎哈淖尔露天煤矿南帮压煤回采边坡稳定性分析

针对露天矿边帮普遍存在的压煤问题,基于极限平衡及强度折减理论,从控制边坡稳定性角度出发,结合扎哈淖尔露天煤矿南帮软岩边坡工程实际,通过定量计算与定性分析,提出横采内排压帮开采方式。采用二维刚体极限平衡与三维数值模拟相结合的方法分析了横采深部开挖角度及内排跟踪距离对边坡稳定性的影响及其程度,优化设计了扎哈哈淖尔露天矿横采南帮边坡形态。结果表明:南帮边坡滑坡模式为以IVC煤层底板弱层为底界面的切层-顺层滑动;横采内排压帮开采方式可借助边坡三维效应提高露天矿边坡角度及其自身稳定性,进而达到安全、高效地回收边帮压煤,提高露天矿煤炭资源回收率;扎哈淖尔露天煤矿横采南帮边坡稳定性随内排跟踪距离增大呈负指数降低;最终确定横采开挖位置为+908水平,内排跟踪距离为100 m,深部开挖角度为42°,可累计为扎哈淖尔露天煤矿多采出IV煤4 701.39万t,经济效益显著。     

多组节理边坡稳定性FLAC3D数值分析

边坡稳定性对工程安全构成直接的威胁,对多组节理且较发育的岩体边坡稳定性安全评价,利用赤平投影方法能比较好地反映不稳定结面与边坡的几何空间关系、不稳定结构体的可能变形位移方向,为FLAC3D数值计算模型的建立提供依据。以某公路段岩体节理边坡稳定性安全评价为研究对象,通过赤平投影和FLAC3D数值计算模型稳定性分析表明,A1,J1节理组对边坡稳定性影响极大;A3,J1,A3,J2与A1,J1组节理构成贯通结构面,边坡不稳定体为两组结构面切割形成的滑体,边坡安全系数为0.67,需要支护加固。该方法对复杂节理边坡稳定性安全评价比较好地避免了采用工程经验建立数值计算模型的盲目性。     

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。