直边坡参数对边坡稳定性的影响

采用量纲分析的方法给出直边坡几何参数和物理力学参数决定边坡稳定系数的通式。首先,边坡高度H和边坡角α被确定为直边坡的几何参数,抗拉强度σt、黏聚力C、内摩擦角和岩土比重γ被确定为直边坡的物理力学参数;其次,采用量纲分析的方法,形式上给出边坡稳定系数F的通式,F=qαpα(C/Hγ)pcφpφ(σt/Hγ)pσ;再次,为了得到待定系数q和待定指数pα、pc、pφ、pσ,通过最小二乘法对数万个计算结果进行回归分析(每个结果都是通过FLAC计算将确定的直边坡参数与它的稳定系数形成对应)。结果表明,在一定的取值范围内,边坡稳定系数的表达式为F=4.63/α(C/Hγ)0.17φ0.83。可见,受MohrCoulomb和拉应力两个强度准则控制的岩土材料形成的直边坡的稳定性受无量纲的黏聚力、边坡角(角度)、内摩擦角(角度)的控制,与抗拉强度关系不大。无量纲黏聚力是黏聚力除以边坡高度和岩土比重。     

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。     

灵泉露天矿残煤回采边坡稳定性分析与评价

为了保证灵泉露天煤矿残煤回采时边坡安全,对其边坡稳定性进行了分析与评价.根据灵泉露天煤矿东帮边坡各剖面实际揭露分层物料各自物理力学性质,应用边坡数值计算软件计算模拟灵泉露天煤矿东帮边坡的稳定性.结果表明,东帮最终帮坡边坡角为32°～35°,能够保证残煤回采时边坡的安全性.同时,对影响灵泉露天煤矿东帮边坡稳定性的主要因素进行了分析评价.结果表明,粉砂岩容易吸水,但含水率的增加对C、φ值的影响幅度小于泥岩,泥岩不易吸水,亦不易排水,但含水率对泥岩的影响幅度大.因此,在采矿过程中应加强露天矿疏干排水工作,以使边坡岩体保持较高强度,从而保证边坡安全.     

毕机沟露天矿岩体力学参数折减系数的数值模拟确定

岩体力学参数是边坡设计、边坡稳定性研究的基本条件,力学参数选取正确与否直接影响模拟结果的准确性。现场试验获取岩体力学参数既昂贵又费时,一般借助室内岩石力学试验并进行参数折减得到岩体力学参数,但各方法折减系数差异较大。依据毕机沟露天矿边坡开挖现状,结合工勘的岩石质量指标RQD,在室内岩石物理力学性质试验的基础上,应用拉格朗日有限差分法(FLAC-3D),分别研究单一参数变化及正交变化的边坡稳定性。正交试验中以边坡水平位移为评价指标,选择围岩体3个基本力学参数弹性模量E、内摩擦角Φ、黏聚力C为试验因素,计算模拟各参数不同水平组合下的位移分布,通过极差分析和方差分析,得出各参数对水平位移的影响显著性。结合边坡的应力分布,从而综合确定该矿山的岩体力学参数折减系数。     

含顺倾弱层边坡三维稳定性计算方法研究

为了解决含顺倾弱层边坡弱层暴露长度的计算难题,综合考虑岩体赋存特征与滑体三维空间形态,构建含顺倾弱层边坡三维滑体的简化力学模型,分析滑体边界上的力学条件,基于极限平衡理论,推导获得确定弱层暴露长度的含顺倾弱层边坡三维稳定性计算方法。将该方法应用于白音华一号露天煤矿,并采用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)进行模拟验证。研究结果表明:白音华一号露天煤矿非工作帮边坡稳定系数F_s与弱层暴露长度L负相关,临界暴露长度约为500 m,允许暴露长度约为300 m;通过该方法确定的弱层暴露长度与模拟结果有显著的一致性。     

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。     

凹边坡稳定性三维极限平衡法研究与应用

为揭示拱形约束条件下凹边坡稳定性的三维效应,基于极限平衡理论,从定量认识土体环向侧压力角度出发,提出新的凹边坡稳定性三维计算方法。通过将该方法与经典三维极限平衡法进行对比,验证该方法的准确度。选取典型工程实例,采用该方法与数值模拟相结合,研究平面曲率对凹边坡空间滑坡模式与三维稳定性的影响。结果表明:该方法的精度较高;平面曲率对凹边坡的滑体空间形态、尺寸与稳定性有一定影响,即随平面曲率的减小,滑体走向长度与滑面深度均近线性增大,稳定系数呈指数型规律降低,工程中可通过增大凹边坡的平面曲率改善边坡稳定性和减小滑坡规模。     

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。     

基于GSI露天矿边坡岩体参数的获取与稳定性分析

基于边坡稳定性分析几种数值分析方法的自身特点,对Hoek-Brown强度准则中GSI定量化相关的岩体体积节理数的确定方法进行了探讨研究。以某露天采矿边坡为例,采用三维显式有限差分法进行边坡稳定性数值分析,根据岩体野外现场调查资料和室内岩石试验,结合Hoek-Brown强度准则,使用所探讨的岩体体积节理数确定方法获取了数值计算所用的岩体力学参数,分析了该露采边坡开挖后的稳定性。研究方法有助于同类型露天采矿边坡稳定性防治工作的开展,为矿区安全生产的动态信息化分析提供了决策依据。     

露天煤矿边坡相对稳定性判据研究与应用

针对软岩露天矿边坡滑坡数量多、规模大、难于防治的问题,以白音华1号露天矿东南帮顺倾软岩边坡为工程背景,基于极限平衡理论,确定边坡滑体几何形态,通过滑坡变形反分析获取弱层指标参数;采用FLAC3D数值模拟,揭示边坡岩土体应力-应变演化规律及破坏机制,提出边坡相对稳定性判据,进而确定合理的横采内排追踪距离与降深位置。结果表明:该矿东南帮边坡稳定性随留煤柱宽度的增加逐渐增大,随追踪距离的增加逐渐降低;当留煤柱宽度大于或等于180 m,追踪距离在50~300 m范围内时,东南帮可以安全降深;留煤柱宽度取180 m,追踪距离取50 m,可实现资源采出最大化。     

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。     

直觉模糊集TOPSIS在边坡地震稳定性评价中的应用

为准确评价岩土边坡地震稳定性,建立基于直觉模糊集逼近理想解排序(TOPSIS)法的边坡地震稳定性评价模型。首先综合考虑定量与定性指标,选取岩土体特征、新构造运动特性、坡高、坡角、年降水量、场地地震烈度等6个因素为边坡地震稳定性评价指标;然后针对定性指标与指标权重的模糊性,利用直觉模糊集对其进行表示,并结合TOPSIS构建边坡地震稳定性评价模型;最后利用模型对16处边坡地震稳定性进行评价,结果与实际相符。研究结果表明:基于直觉模糊集TOPSIS法的岩土边坡地震稳定性评价模型可用来处理指标权重和定性指标的模糊性,与突变级数法、属性数学、灰色聚类法、综合指标法、模糊因素法等方法相比,用其得到的评价结果更准确。     

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。     

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。     

露天矿最终边坡角的数值模拟研究

为了合理确定露天矿最终边坡角,在岩石力学试验和工程地质调查研究的基础上,分别应用三维弹性有限元程序ANSYS、三维弹塑性有限元程序PHASE2和三维黏弹塑性有限无程序EVP模拟最终边坡角为42°、50°、53°的开挖模式.建立计算模型时,最终台阶坡面角取65°;按照《矿山安全规程》,台阶高度12m时,安全平台宽度取4m,清扫平台宽度取6m;台阶高度14 m时,安全平台宽度取5 m,清扫平台宽度取8 m.结果表明,上帮最终边坡角不超过48°,下帮最终边坡角不超过50°,端帮最终边坡角不超过49°.较原有设计上帮可增大6°,下帮可增大8°～ 10°.     

《国外金属矿采矿》杂志免费赠送分类总目录

《国外金属矿采矿》主要报道国外金属矿山的生产建设经验和设计科研理论,工艺与设备并重。内容包括:矿业经济与管理,矿山地质与水文地质,岩石力学与边坡稳定,露天开采,地下开采,联合开采,特殊采矿,炸药与爆破技术,矿山机电,设备与维修,井巷工程,环境保护,节约能源,以及电子计算机在采矿工业中的应用等。《国外金属矿采矿》杂志自1979年复刊以来,已刊出有关上述内容的文章近千篇。为了     

岩体强度参数新解及应用

针对Hoek Brown强度准则的较复杂地质参数,提出利用Mohr Coulomb强度准则参数替代。基于2002年版本的Hoek Brown强度准则,并结合准岩体强度准则,建立了岩石力学参数和Hoek Brown强度参数之间的新的换算关系式。经算例分析了换算关系式在已知的岩体强度参数条件下,计算出的Hoek Brown强度参数均在其取值范围之内;并根据单因素控制变量法,得出地质参数mb、s随内聚力增加而减小,随内摩擦角增加而增加;地质参数α受内聚力和内摩擦角影响较小;并将强度参数新解法用于计算巷道围岩塑性区半径。结论是岩石力学参数对地质参数有一定的影响,并且强度参数新解法计算出的塑性区半径为支护定量设计提供理论依据。     

金属非金属露天矿开采面和最终边坡角安全性与经济性定量分析评价

露天矿边坡安全是一项综合性工作,包括确定合理的边坡参数,选择适当的开采技术和制定严格的边坡安全管理制度,台阶高度、宽度、工作坡面角、最终边坡角对露天矿开采的技术经济指标和作业安全都具有重要意义.因此,本文将针对影响露天矿安全性的开采面和最终边坡角两大重要因素,根据<金属非金属矿矿山安全规程>(GB16423-2006)中的规定,在安全评价中采用图表的方式进行经济性与安全性的定量分析评价,研究如何选择矿山设计、开采中经济性与安全性最佳的方案. 其旨是有利于设计单位、建设单位选用矿山建设最佳方案,使矿山建设工程在保障安全生产的前提下,收益最大,有利企业科学决策和安全生产监督管理.     

考虑岩体强度参数时效性(流变)的边坡稳定性研究北大核心CSCD

受流变特性的影响,岩体的力学参数具有时效性。为得到边坡时效安全系数,在FLAC数值模拟软件中,通过对岩体抗剪强度参数先折减再流变、先流变再折减及强度参数随流变时步折减(老化理论)3种方式将流变分析与强度折减法相结合,实现了理想弹塑性与黏弹塑性分析的有机结合。研究了时效安全系数的物理意义,利用边坡特征点水平位移增量量化表征了岩体流变特性对稳定性的影响程度;采用岩体强度参数的初始瞬时值和长期强度值,计算得到了考虑边坡时效性安全系数的上下限值。结合黄山石灰石矿山工程实例分析得到:采用抗剪强度参数长期值和瞬时值进行流变分析的结果与现场实际监测数据误差较大,强度参数随流变时间折减时最大误差为5.03%,拟合度最高,模拟结果最接近工程实测分析,能够为边坡长期稳定性评价及滑坡预警预测提供理论依据;将边坡设计的永久性过渡到时效性,流变计算5 a,边坡的安全系数由1.35降低至1.25,表明未来5年边坡处于稳定状态。     

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。