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。     

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。     

高速公路路堑岩质高边坡放坡坡角的优化设计

在高速公路建设过程中，路堑岩质高边坡如何提高其稳定性与降低其工程造价这一对矛盾日益凸现。如何在边坡稳定性与工程造价之间选择一个最优的边坡放坡坡角是高速公路路堑岩高边坡工程中一项热点研究课题。根据京珠高速公路湖北大悟K34段的工作地质条件，分析了路堑岩质边坡最优坡角α代的确定方法，并用以指导治理施工，取得了较好的工程治理效果与经济效益。     

弹塑性极限平衡法分析复杂岩质边坡的稳定性

笔者采用弹塑性极限平衡法来研究分析复杂岩质边坡的稳定性 ,即以塑性极限理论为基础 ,应用逐渐降低材料强度来逼近系统的极限平衡 ,并以屈服区的贯通来表征系统的极限平衡状态。此时 ,系统达到临界平衡状态时所对应的材料强度降低倍数即为整体最小安全系数 ,临界平衡状态定义为边坡内的塑性屈服区能够形成潜在的滑移通道时的状态。以城门山露天矿南帮边坡为研究对象 ,通过自行改编的NCAP -FS程序进行了数值分析 ,结果表明 ,南帮边坡现阶段是安全稳定的 ,与现场观测结果一致。     

基于通风网络理论的采空区自燃过程数值模拟

把采空区多孔介质空间假想成由漏风通道组成的通风网络 ,各漏风分支的风阻则按采空区的实际特性给予赋值 ,然后采用通风网络理论、流体力学与传热学理论 ,对新集矿 130 7工作面采空区的简化模型进行了自燃过程的模拟。其模拟结果经实测与分析 ,证明是合理的。因此 ,采用该方法模拟采空区煤炭自燃过程是可行的 ,具有很高的实用价值     

民采空区影响下露天矿边坡易损性的风险评估

民采空区是影响露天矿边坡稳定性的重要因素。使用整体风险分析法,筛选边坡易损性评价因子,建立了民采空区影响下露天矿边坡的风险评估模型;利用层次分析法建立易损性因子的判断矩阵,并计算出各层因子的权重组合值;运用统计学方法对权重组合值的分布趋势进行统计分析,发现所有权重组合值近似服从标准正态分布。根据统计分析的结果,初步将民采空区影响下露天矿边坡的易损性划分为4个评价等级,并应用于某露天矿边坡易损性的风险评估当中。结果表明,边坡易损性评价等级为中,民采空区对该露天矿边坡的损害程度较小,对边坡整体稳定性影响不大,与边坡所处实际状态相符,表明该模型具有一定的实用性。     

回采采空区自燃的早期过程及数值模拟分析

用对流问题的迎风有限元方法结合图形显示技术，求解了采空区漏风渗流移动方程和氧浓度消耗与扩散方程（数值模型），描述了采宽区自燃早期的漏风流态和氧浓度分布特征，用高氧浓度区与蓄热区的叠加确定采空区自燃氧化带。该模型能分析在不同漏风条件下自燃氧化带的形状变化及自然发火危险位置；工作面进度和工作面风量与自燃氧化带范围具有连续的依赖关系，为研究采空区自然发火早期成长过程，合理控制工作面进度等提供一种辅助分析手段，有利于从根本上预防采空区自然发火。     

挡土墙支护溶蚀裂隙岩质边坡稳定性研究

基于刚体极限平衡理论,以裂隙岩质边坡安全系数为目标函数,将溶蚀裂隙深度作为决策变量,结合裂隙岩质边坡和挡土墙的平衡约束条件、结构面屈服条件,建立溶蚀裂隙挡土墙岩质边坡的非线性数学规划模型,采用内点算法进行求解,并对不同参数的敏感性进行分析。结果表明,随着溶蚀裂隙深度的发展,溶蚀裂隙岩质边坡的安全系数逐渐减小;边坡滑体结构面上内摩擦角和黏聚力的增大会导致边坡安全系数的增大,而顶部荷载对溶蚀裂隙岩质边坡的稳定性影响较大。     

碎裂岩质边坡动态监测系统设计

针对碎裂岩质边坡施工期的特点,对碎裂岩质边坡动态监测的设计步骤、监测方法进行了探讨,以西攀高速公路某段高边坡动态监测为例,具体介绍了监测方案,实施方法与监测成果.该设计综合考虑了边坡施工过程中多种因素的相互影响,并通过边坡稳定性的初步分析优化监测设计,使监测设计全面且具有针对性,较好地满足了动态监测要求.     

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。     

采空区开区注氮灭火温度场冷却过程的数值模拟

为研究开区注氮条件下,采空区遗煤自燃被抑制和熄灭作用复杂力学过程(原理),由非均质多孔介质中的渗流连续性方程、气体弥散方程和综合传热方程的联立,建立了注氮采空区煤自燃的非定常数值模型。结合实例,用迎风格式有限元方法求解。计算在不同情况下采空区自燃高温点熄灭过程,以图形方式给出了采空区的漏风流态、氮气流态,描绘灭火降温过程中,采空区氧、CO和温度分布的动态变化过程。提出了对自燃早期火灾施行开区注氮灭火的方法和适用的判定准则。理论计算得到开区注氮灭火分为两个阶段过程,即原火源熄灭和新自燃氧化区形成并自燃。指出实施开区注氮灭火应准确把握注氮时机和防止新自燃氧化区形成的工作面开采推进时机;并配合降低漏风措施条件下进行注氮。     

采空区遗煤自燃过程及其规律的数值模拟研究

基于非均质多孔介质中的连续性方程、多相气体渗流———扩散方程和综合传热方程,建立了工作面动态推进下的采空区自燃数值模型。结合实例,从理论上描绘了工作面开采过程中采空区的漏风流态、氧、CO、瓦斯和温度等分布状态及其动态过程。计算中考虑了瓦斯涌出对自燃的耦合作用;工作面动态推进对自燃的影响,以及沿边界冒落非压实性对漏风供氧、自燃高温区产生的影响。从理论上重点讨论了采空区自燃与各因素的定量化关系,得出自然发火期与煤氧化速度、工作面风量二者均呈显著的反比例关系;对于综放工作面采场漏风供氧系统,自然发火期主要取决于煤的耗氧能力,提高工作面风量仅能扩大自燃高温区的范围,增大自燃的发生几率;提高推进度能显著延长采空区自然发火期,呈指数变化。     

形状在边坡稳定安全论证中的影响分析

将边坡结构简化成二维模型进行计算分析时,边坡形状对其简化结果产生影响,为此从边坡的平面形状和边坡高度2个方面着手,用三维数值模拟对边坡稳定性进行分析,计算结果表明:坡顶曲线半径对边坡稳定性影响较大。在进行边坡稳定性分析时,应首先根据坡顶曲线半径大小界定是否可以将边坡简化为二维模型。     

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。     

含瓦斯煤岩突出过程数值模拟

含瓦斯煤岩突出是煤炭开采过程中一种复杂的工程诱发灾害。根据煤岩体变形与瓦斯渗流的基本理论 ,考虑煤岩介质材料力学性质的非均匀性特点以及煤岩介质变形破裂过程中透气性的非线性变化特性 ,建立了含瓦斯煤岩突出过程固气耦合作用的RFPA2D Flow模型。利用该模型对石门掘进诱发的含瓦斯煤岩突出进行了初步的数值模拟 ,模拟结果再现了煤岩介质在瓦斯压力、地应力和煤岩力学性质等因素综合作用下由裂纹萌生、扩展、相互作用、贯通直至失稳抛出的突出全过程 ,揭示了采动影响下煤岩介质渐进破坏诱致突变的非线性本质 ,包括含瓦斯煤岩破裂过程中应力场的演化 ,为含瓦斯煤岩突出机理研究提供一套全新的数值试验分析工具。     

采空区自燃火灾气体钻孔导流的数值模拟研究

针对采空区局部自燃火源点的火灾情况 ,提出用地面钻孔抽放采空区自燃火灾气体 ,使其避免流向工作面的方法。基于渗流方程和气体扩散方程建立了简化的采空区火灾气体移动———弥散数值模型 ,用迎风有限元方法结合图形显示技术求解。模拟了在抽放前后采空区火灾气体移动和CO浓度分布特征 ,该方法对火源位置的判定精度要求不高 ,但钻孔必须设在火源的后方。通过模拟试验 ,抽放后工作面向采空区漏风增加量约为抽放流量的一半 ;抽放流量与采空区CO绝对涌出量近似呈负指数关系 ,给出了最低抽放流量的表达式。这项研究 ,能为分析在短期内消除采空区自燃火灾气体对工作面影响和确定抽放参数提供一种辅助手段。     

注氮量对采空区自燃三带分布影响的数值模拟

为研究注氮对采空区自燃三带分布的影响,建立了二维注氮采空区渗流场的数学模型,研究了注氮量的变化对采空区流场分布的影响,得到了注氮采空区自燃三带的分布规律。结果表明,随着注氮量的增大,散热带增宽,氧化带向采空区深部移动,距注氮源越近三带所受影响越大,并分析了注氮量对工作面氧浓度分布的影响。