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。     

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。     

石头坪景区高边坡稳定性有限元分析及支护措施优化研究

以兰州金城公园二期石头坪景区北侧边坡为研究对象,利用有限元分析软件建立边坡几何模型,并对其进行应力、变形及其稳定性分析,得出:边坡处于欠稳定状态,需加固处理。讨论了锚索设计参数对边坡安全系数的影响力,并按影响力的大小,从安全性、经济性及可施工性等方面对支护方案进行优化设计。     

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。     

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。     

堆积体边坡渐进性破坏的随机模型

为精确模拟堆积体边坡变形破坏过程,根据堆积体所固有的非连续性、非均质性、各向异性等特点,以及边坡变形破坏的渐进性特征,采用改进的有限单元法(FEM)对堆积体边坡进行模拟。考虑堆积体边坡从连续位移函数到不连续位移函数的突变。破裂发生前,用连续位移函数进行计算;破裂发生后,引入不连续位移函数。研究结果表明,破裂面上不同点的安全系数(FOS)是不同的,但都随着破坏过程而降低。同时,可以得出不同非均匀程度下安全系数的概率分布。     

基于距离判别分析理论的露天矿边坡潜在破坏模式识别方法

露天矿边坡潜在破坏模式的识别仍然值得深入研究。基于距离判别分析理论,结合露天矿边坡失稳的特点,选取岩石单轴抗压强度、结构面倾角、结构面与边坡面的位置关系、地下水条件、岩体结构类型、黏聚力、内摩擦角、边坡高度、边坡角等9个因素作为判别露天矿边坡潜在破坏模式的指标,建立露天矿边坡潜在破坏模式识别的距离判别分析模型。以21个典型露天矿边坡的信息作为学习样本进行训练,建立相应的判别函数进行识别,并以回代估计法对该模型进行检验。研究结果表明,经过学习后的模型误判率为0.05,即判别能力是高的。用所建立的模型判别某露天矿边坡的失稳模式,判别结果和期望结果比较符合。     

基于岩体扰动参数的边坡结构优化

为了研究岩体扰动参数对边坡稳定性的影响,根据某露天边坡岩体物理性质及坡体钻孔勘探结果,分析了边坡体各岩组在不同扰动参数下的强度弱化过程;考虑由扰动产生的节理裂隙对边坡稳定性的影响,通过Phase^2软件对仿真计算模型进行了不同扰动程度的区域划分;同时提出了一种用于直观表征露天整天边坡稳定性的安全系数“玫瑰花”图。结果表明:各边帮受节理切割和爆破扰动的影响,稳定性差异较大,部分边帮安全储备充足,仍存在优化空间;节理裂隙几何位置对边坡失稳滑移面具有控制作用,对于近乎顺层岩质边坡,其破坏主要沿节理面剪切滑移;对于具有浅埋倾覆节理面边坡,由于岩体强度较高易发生倾倒破坏,所绘制的边坡安全系数“玫瑰花”图可直观表征露天边坡整体稳定性,考虑局部扰动影响对边坡稳定性分析进行精细化表征,为矿山边坡角度的进一步优化提供了一定的参考指标。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高寒地区露天矿排土场稳定性分析研究*

为分析高寒地区露天排土场稳定性,以乌努格吐山铜钼矿排土场为工程背景,结合室内试验并利用GeoStudio及FLAC3D软件对边坡进行模拟计算分析,给出边坡治理有效措施。结果表明:前3次冻融循环对散体物料的抗剪强度影响显著,后期影响则趋于稳定;6个剖面的安全系数普遍大于1.2,在地下水的干扰下,各剖面安全系数普遍下降,尤其是剖面E-E,其安全系数低于1,存在滑坡风险;水对边坡的安全性影响较大,其次提出削坡治理及布置抗滑桩措施,当边坡角度削减至31°时,边坡的安全系数增至为1.383;抗滑桩增至8根时,安全系数增加至1.296,这些措施对边坡的治理皆起到积极作用。研究结果可为高寒地区矿山安全开采提供技术支持。     

不同下游河道坡降尾矿库溃坝模型试验及下游影响研究

溃坝尾砂流是含有尾砂和土石的暂时性流体,具有演进时间短、破坏性大等特点,对库区下游人民生命财产造成巨大损失。以四川某尾矿库为研究对象,建立室内溃坝模型,研究3种下游河道坡降情况下尾砂流的演进和沉积规律,并引入FLO-2D与室内溃坝模型试验进行参照。研究结果表明:室内模型试验结果与数值模拟结果相似;地势改变对于溃坝尾砂流的演进有着较大影响,沟谷、转弯和地势平缓的区域有利于尾砂的堆积和沉积;尾砂流对下游的冲击力与最大移动速度的平方和流深呈正比例关系,3种工况最大冲击力位置都与最大移动速度或最大流深相邻;根据试验和模拟结果绘制尾砂流致灾影响程度图,可为生产企业新建、扩建尾矿库提供重要的依据,保证下游人员生命、财产安全。     

不同种类片岩耐崩解特性试验研究*

为研究不同种类片岩耐崩解特性,以曼家寨东帮边坡3种片岩为研究对象,通过室内耐崩解性试验和薄片鉴定分析,研究3种片岩崩解物形态特征、破坏模式和耐崩解性指数的变化规律,同时探讨3种片岩崩解差异产生的机理。研究结果表明:3种片岩的崩解差异特性与其物质组成成分密切相关;在相同循环次数下,3种片岩的耐崩解性指数有如下关系,绿泥石化片岩＞云母石英片岩＞石英云母片岩;片岩的崩解模式分为表层剥落、顺节理面劈裂、次生劈裂3个类型;从崩解微观机制上分析,岩石内部孔隙度这一微观结构的损伤是引起片岩崩解的内在因素,孔隙度的高低影响着损伤因子的大小,从而导致3种片岩崩解特性呈现差异性。     

城市地下道路V形区段坡度构成对烟气扩散和重点排烟效果的影响研究*

为了研究城市地下道路V形区段坡度构成对烟气扩散和重点排烟效果的影响,采用数值模拟手段,对V形区段内变坡点两侧不同坡度构成、排烟口的开启方式对烟气扩散和重点排烟效率的影响进行研究。研究结果表明:对于对称V形区段,采用重点排烟控制烟气相对容易,但对降低排烟道下方顶棚最高温度作用有限;针对非对称V形区段,烟气的自由扩散特性与变坡点两侧坡度差有关,增加大坡度侧的排烟口数量可以提高排烟效率,但要将烟气有效地控制在较小的范围内相对困难。实际运行中,应结合坡度的实际构成和烟气控制总目标,制定相应的排烟口开启策略。     

草本植物对排土场边坡稳定性提升效果研究*

为了研究草本植物对排土场边坡加固能力,通过对排土场碱蓬和早熟禾根系生长情况进行调查,量化植物根随深度的分布关系,与此同时,采集2种草本植物根,通过根的抗拉试验,采用纤维束模型量化2种草本植物根黏聚力,采用FLAC3D分析边坡稳定性。结果表明,2种草本植物根的抗拉力与直径呈现幂律关系,根的抗拉力存在显著性差异。2种草本植物根面积比和根黏聚力均随深度的增加而降低,对比根黏聚力,碱蓬的根黏聚力大于早熟禾。草本植物加固后边坡安全系数提高,裸露边坡的安全系数为2.08,早熟禾与碱蓬加固的边坡的安全系数分别为2.09和2.1。     

药卷位置对边坡光面爆破效果影响研究

为了进一步探究药卷位置对边坡光面爆破效果的影响,在LS-DYNA构建孔径90 mm、药卷直径32 mm的同心不耦合装药和偏心不耦合装药模型,分析2种装药形式的孔壁压力及损伤展布情况,并基于此提出改进偏心不耦合装药,通过现场光面爆破试验验证改进偏心不耦合装药应用效果。研究结果表明:同心不耦合装药孔壁各测点压力峰值基本相同,炮孔周围相同爆心距处的损伤等级基本一致;偏心不耦合装药孔壁各测点压力峰值从炮孔底部到炮孔顶部逐渐减小,下方耦合侧岩体的损伤等级与损伤范围明显优于上方不耦合侧岩体;原有偏心不耦合装药会导致边坡预留岩体产生过度破坏,采用改进偏心不耦合装药能避免边坡预留岩体的过度破坏,形成平整光滑的爆后轮廓面。     

书架群燃烧相互影响下的书架防火间距优化研究

为探究多种因素对书架群燃烧的影响,对书架间距的设定提出优化方案,依据实地调研结果和相关规范,建立书架间距影响燃烧FDS模型,根据释热率增长阶段将书架群燃烧过程划分为3个时期,提出释热量增量极限值I(HRR)的概念,研究上架率、书架框架数、书架排数和火源位置在不同书架间距时对书架群燃烧的促进程度。研究结果表明:书架排数相较于上架率、火源位置、框架数而言对书架群燃烧的影响更为显著,应作为图书馆防火设计时的主要考虑因素;从防火角度建议0.8 m或0.85 m作为借阅室的书架间距优选值,1.15 m作为阅览室或新建图书馆的书架间距优选值,1.05 m作为书架间距避开值。     

圆拱形缺陷对砂岩力学特征影响的试验研究

为研究含圆拱形预制缺陷砂岩的力学特征,在板状黄砂岩试样内预制了不同α值的圆拱形缺陷。采用YNS-2000型电液伺服控制试验系统和数字照相采集系统研究了不同圆拱形缺陷倾角α对黄砂岩力学特征和破坏模式的影响规律。研究结果表明:试样峰值强度、平均模量和割线模量随着α的增大呈先减小后增大再减小趋势,α=30°试样峰值强度和峰值应变均最小,α=75°试样峰值强度和应变均达到最大;预制圆拱形缺陷α对试样起裂应力、起裂位置和破坏模式均具有重要影响,随着α值的增大,试样起裂应力总体呈先减小后增大再减小趋势,当α=30°时,试样的平均起裂应力最小,其值为10.90 MPa;当α=75°时,试样的平均起裂应力最大,其值为18.91 MPa。