节理岩体边坡采动损伤与可靠性分析

为定量分析节理岩体边坡的采动损伤对边坡可靠性的影响,通过对大孤山铁矿下盘混合岩边坡进行现场勘测与模糊C均值聚类优化分析,确定了岩体2组优势节理的倾向、倾角、迹长和密度的随机分布参数。利用Hoek-Brown强度准则参数m和s与岩体质量分类指标GSI和扰动系数的关系,采用Monte-Carlo模拟抽样技术获得了节理岩体强度的随机分布参数。建立了节理岩体损伤与扰动系数D的联系,应用Kawarnoto损伤张量对采动损伤进行了数值分析,并根据Rosenblueth原理获得了扰动系数D以及反映时空效应和各向异性的岩体强度随机分布参数。基于此,定量分析了大孤山铁矿下盘混合岩节理岩体边坡采动损伤的时空变化特征及其对边坡稳定性的影响。结果表明,采场底标高从-87 m降至最终-450 m时,坡顶至-87 m水平同一高度滑弧可靠性指标相对下降7.7%,原因为采场下移导致节理岩体损伤加剧、强度降低所致,并且危险滑面逐渐向坡面偏移,与坡面近处岩体的损伤较大相关。     

节理边坡岩体参数获取与PFC2D应用研究

边坡稳定是决定露天矿山安全生产的前提,应用颗粒流方法研究边坡稳定性的首要任务是获得合理的边坡岩体强度参数。研究了应用于颗粒流的节理边坡岩体强度参数获取方法,应用点荷载仪及ShapeMetriX3D岩体数字测量技术进行边坡岩体调查,由修正Hoek-Brown准则得到岩体强度参数,最后通过宏细观参数标定确定相应的颗粒流细观参数。结合河北钢铁矿业公司黑山露天铁矿工程实例,建立边坡颗粒流模型,研究了挂帮矿回采中岩体的变形、失稳、破坏的整个过程,并与现场勘测结果和相似试验结果对比,得到的岩体破坏模式相似。     

边坡稳定性分析中的时变可靠性问题

边坡工程是一个复杂系统 ,存在着大量的不确定性 ,目前对不确定性的研究主要是随机不确定性和模糊不确定性。但是 ,这些研究中没有考虑时间因素。实际上 ,边坡岩体的强度参数是一个随机过程 ,在随机不稳定应力场和岩体强度时变特性的影响下 ,边坡岩体的抗滑力也是一个随机过程 ,由此导致边坡的可靠度应为时变可靠度。本文通过对边坡稳定性研究现状的分析 ,提出了进行边坡稳定性分析的一种新思路一时变可靠性分析法。     

边坡岩体抗剪强度计算参数取值方法的探讨

边坡岩体抗剪强度参数是影响边坡稳定性的主要地质因素之一。文中总结了确定岩体抗剪强度参数的常用方法和影响参数选取的主要因素，指出岩体抗剪强度参数的确定应采用多种方法，以获得合理可行的结果。     

基于PLS法岩体边坡抗剪参数确定及稳定性分析

对于岩体抗剪强度的确定,采用偏最小二乘(PLS)法,以岩体基本参数点荷载强度、孔隙率、天然密度为基础,进行主元相关性提取分析。然后将自变量和因变量高维数据空间投影到相应低维特征空间,并将多元回归问题转化为若干一元回归问题,可更好地适用于样本数较少而因变量数较多的参数回归分析。针对实际边坡分析,通过PLS法确定的岩体抗剪强度参数,以弹塑性破坏为准则计算边坡的破裂形态,FLAC3D强度折减法计算边坡的安全系数。并与原勘察报告提供的岩体抗剪强度参数计算边坡破裂形态和安全系数相比较,不管从剪切破裂面分布特征,还是安全系数大小,PLS法确定的岩体抗剪参数,都能更好地反映实际岩体边坡的破裂形态和安全状态。因此PLS法确定岩体抗剪强度参数可直接用于评价边坡的稳定状态,可以作为岩体力学参数拟合的一种有效方法。     

矿山岩体边坡强度参数选取研究

在进行岩质边坡稳定性研究中,通常需要边坡岩体的强度参数,而室内试验提供的通常是边坡的岩石强度参数。因此,如何将岩石参数转换成边坡稳定性分析所需要的岩体参数,对岩质边坡稳定性分析至关重要,对边坡稳定性分析的结果影响极大。为此,对国内外边坡研究中常用的强度参数转换方法进行比较分析,并指出其适用范围。同时,将现代BP神经网络方法引入边坡岩体强度参数转换,并应用于具体边坡稳定性研究,应用效果较好。     

基于Barton-Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析

鉴于岩体结构面粗糙度和壁岩强度的影响使结构面抗剪强度呈现非线性特征,传统极限平衡分析法采用平均值来表征岩体物理力学指标使评价结论未能充分顾及到指标的离散性,提出了基于Barton- Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析方法。通过野外地质测量获得岩体结构面轮廓曲线及回弹值,经过处理计算后分别获得结构面粗糙度系数JRC,壁岩强度JCS、基本摩擦角[?]b等参数的多组样本数据,并验 证了各参数样本数据的概率分布。基于Barton-Bandis准则建立了柏杨庙矿山边坡的稳定性分析模型,采用Morgenstern-Price法计算出该边坡的多组稳定性系数,通过蒙特卡罗法对其进行统计分析,确定了边坡的破 坏概率,并与传统极限平衡分析法的计算结果进行了对比分析。研究表明：基于Barton-Bandis准则的边坡破坏概率分析方法在进行边坡稳定性分析时充分考虑了岩体结构面抗剪强度的非线性特征和抗剪强度参数的离 散性,是岩质边坡稳定性分析的有效方法。     

水岩耦合作用下研山铁矿东帮顺倾边坡稳定性研究

为全面了解地下水长期作用对含层理顺倾岩质边坡稳定性的影响规律,以研山铁矿东帮边坡N26勘探线所在边坡剖面为研究对象,结合不同饱水时间岩体抗剪强度参数弱化规律,对不同饱水时间作用下顺倾边坡稳定性进行分析。结果表明:饱水时间对岩体抗剪强度参数和边坡稳定性均具有显著影响,随饱水时间的增加,岩体抗剪强度参数和边坡安全系数均呈降低趋势,当边坡岩体饱水15,30,45,60,75d和90d后,边坡在安全系数为1.25的情况下,最终边坡角分别为37.5°,36.8°,36.1°,35.7°,35.4°和35.2°,研究成果为制定研山铁矿东帮边坡滑坡防治措施提供了依据。     

基于Barton-Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析

鉴于岩体结构面粗糙度和壁岩强度的影响使结构面抗剪强度呈现非线性特征，传统极限平衡分析法采用平均值来表征岩体物理力学指标使评价结论未能充分顾及到指标的离散性，提出了基于Barton- Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析方法。通过野外地质测量获得岩体结构面轮廓曲线及回弹值，经过处理计算后分别获得结构面粗糙度系数JRC，壁岩强度JCS、基本摩擦角[?]b等参数的多组样本数据，并验 证了各参数样本数据的概率分布。基于Barton-Bandis准则建立了柏杨庙矿山边坡的稳定性分析模型，采用Morgenstern-Price法计算出该边坡的多组稳定性系数，通过蒙特卡罗法对其进行统计分析，确定了边坡的破 坏概率，并与传统极限平衡分析法的计算结果进行了对比分析。研究表明：基于Barton-Bandis准则的边坡破坏概率分析方法在进行边坡稳定性分析时充分考虑了岩体结构面抗剪强度的非线性特征和抗剪强度参数的离 散性，是岩质边坡稳定性分析的有效方法。     

庙沟铁矿露天边坡岩体参数试验分析

针对庙沟铁矿露天采场边坡岩体强度低、稳定性差的特点,在系统的现场工程地质、水文地质、岩体结构与岩性分布调查和矿岩物理力学性质试验基础上,结合符合现代岩石力学原理的数值模拟和极限平衡相结合的方法,依据所得岩体力学参数,应用Geo-slope进行岩体参数反演分析,确定了符合实际的边坡岩体力学参数指标,为保证该矿加陡扩帮分析的合理性和可靠性分析提供了依据。     

基于岩体损伤模拟的露井联采边坡稳定性

岩体是具有初始几何损伤的多裂隙介质,露天和井工开采导致应力场发生改变,进而节理扩展,损伤增加,强度降低。根据Kawarnoto损伤张量概念、等效应变原理及断裂力学理论,对安太堡煤矿露井联采条件下的节理岩体损伤演化进行了模拟,得到了边坡岩体在露采与井采时损伤张量的时空分布演化特征。建议应用反映采动效应的损伤张量或截面损伤度作为岩体扰动参数,根据岩体质量分类RMR值,确定Hoek-Brown强度参数m和s,体现了岩体强度的各向异性和时空变化。应用到安太堡煤矿露井联采条件下的边坡稳定性分析中,安全系数为1.89~2.32,说明发生剪切破坏的可能性较小,边坡岩体的破坏主要由井工采空区坍塌引起。     

铁矿边坡敏感度分析

以某铁矿一处典型边坡的稳定性受何种组成岩体控制为研究对象,该处边坡岩体组成主要为白云岩和板岩,通过利用Geo-slope边坡岩土软件分析了该边坡的稳定性主要是受白云岩岩体控制,并且白云岩岩体参数中的内膜摩擦角参数变化较为敏感,得出该边坡由于该处边坡的坡面岩体主要为白云岩岩体,板岩岩体虽为倾斜插入状岩体分布于边坡体内,但是其分布于边坡体内部位置较深且倾角较大,板岩岩体对边坡的稳定性控制作用要相对较弱一些。     

新疆库拉水利枢纽F_3断层上盘山体边坡稳定性研究

根据F3断层的空间几何分布形态,在边坡岩体结构面网络模拟的基础上,对节理岩体连通率进行分析计算,以此确定节理岩体的综合抗剪强度参数,运用基于塑性力学上限原理的二维和三维岩质边坡稳定分析法(EMU[5]、EMU-3D方法),分析计算出F3断层上盘边坡岩体的抗滑稳定性.为枢纽布置和大坝设计提供科学依据.     

庙沟铁矿露天扩界最终边坡角的确定

通过对庙沟铁矿边坡进行现场原位试验与边坡风化破碎带测试、边坡结构面调查、岩体质量评价、边坡岩体强度参数及岩体强度指标反演分析、边坡稳定性计算,提出了庙沟铁矿露天最终边坡角可由原设计48°进一步提高到52°,并进行经济效果分析。     

基于FLAC平台的岩体边坡渐进破坏模拟分析

岩体边坡的强度不均匀性和局部应力集中是客观存在的,破坏往往产生于薄弱部位,而后逐渐发展造成岩体边坡的整体失稳。应用岩土分析软件FLAC~(3D)的单元力学参数赋值、单元破坏状态查询等FISH语言函数,编制了单元初始随机强度赋值与峰后残余强度置换的FISH语言程序,实现岩体边坡渐进破坏的FLAC~(3D)模拟。以大孤山露天矿东南帮边坡为工程背景建立了模拟计算简化模型,在-450 m水平开挖形成最终边坡体时有少量坡脚单元出现了塑性流动破坏,但不同强度随机样本边坡的数量和位置则有所不同,按传统评价方法可以判定边坡是稳定的。将进入塑性流动状态的单元置为残余强度后继续进行模拟计算,则坡脚破坏区逐渐增大,最后发展为边坡整体失稳。因此数值模拟时考虑岩体的强度随机性及峰后残余强度是非常必要的,岩体边坡的渐近性破坏模拟分析更贴近客观实际。     

庙沟铁矿露天扩界最终边坡角的确定

通过对庙沟铁矿边坡进行现场原位试验与边坡风化破碎带测试、边坡结构面调查、岩体质量评价、边坡岩体强度参数及岩体强度指标反演分析、边坡稳定性计算,提出了庙沟铁矿露天最终边坡角可由原设计48°进一步提高到52°,并进行经济效果分析。     

岩体强度空间变异性与边坡可靠性研究

为分析岩体强度空间变异性对边坡可靠性的影响,引入理论变差函数的球状模型、高斯模型、指数模型来刻画岩体强度的空间变异性。利用Visual Basic编写了上述模型对应的程序并结合现场点荷载试验数据进行拟合,得到了相关的模型参数,利用蒙特卡洛随机取样方法得到了混合岩岩体的强度参数的随机分布特征,最后利用 BISHOP法进行边坡可靠性分析得到相应模型对应不同分条宽度的可靠性指标。结果表明考虑岩体强度的空间变异性会使可靠性指标计算值增大,且当分条宽度小于相关距离时可靠性指标随分条宽度增大而增大,当分条宽度大于相关距离时随分条宽度的增大可靠性指标先减小后增大。球状模型与高斯模型的可靠性指标的变化趋势与数值大小基本一致,均在指数模型之下。     

基于强度折减法的节理岩质边坡支护稳定性分析

对于岩质边坡,强度折减系数法在边坡开挖计算中便采用降低的岩体参数,初始地应力计算和边坡初始状态不同,计算过程与强度安全系数定义不一致。提出了改进的强度折减系数法,充分考虑了岩质边坡初始地应力的影响,所得到的安全系数更加符合实际,并以四川九架棚大桥节理岩质边坡稳定性分析为例,采用改进的强度折减系数法对该边坡稳定性进行了分析。采用文中方法对九架棚大桥理县侧节理岩质边坡锚杆支护稳定性进行分析,分析结果表明,采用锚杆支护后的节理边坡塑性区分布较小,安全系数为1.2,支护后的岩质边坡处于稳定状态。     

露天矿岩体力学参数对终了边坡稳定性影响敏感性数值模拟

为研究岩体力学参数对终了边坡稳定性的影响,以云南某露天矿边坡为研究对象,采集岩样展开室内岩石力学实验,通过Hoek-Brown强度准则折减计算岩体力学参数,运用Midas GTS NX建立三维边坡模型,通过FLAC3D软件研究岩体的弹性模量、泊松比、凝聚力、内摩擦角以及抗拉强度等参数对露天矿终了边坡稳定性的影响,以此分析出岩体力学参数对露天矿终了边坡稳定性影响的敏感性。结果表明,岩体力学参数中凝聚力与内摩擦角在影响露天矿终了边坡稳定性中所占比重较大,弹性模量、泊松比和抗拉强度影响较小。研究结果为后续边坡稳定性研究供了依据,同时对边坡灾害治理与预防有一定的指导意义。     

广义Hoek-Brown准则在露天矿边坡稳定性分析中的应用

Hoek-Brown屈服准则作为估计完整岩石或节理岩体剪切强度的半经验准则,已成为岩体强度预测和岩土工程计算领域应用最为广泛的准则。采用广义Hoek-Brown强度准则确定露天矿山边坡岩体力学参数,并结合FLAC3D对矿山露天边坡开挖进行稳定性分析,计算结果与矿山开采实际情况基本一致,现状边坡整体处于稳定状态,局部岩土体有变形破坏的可能。基于广义Hoek-Brown准则确定的边坡岩体力学参数可以用于分析和评价露天矿延伸开采边坡稳定性。