三维边坡稳定性系数计算新方法及其工程应用

应用有限差分程序FLAC^3D,对露天矿边坡工程在分步开挖过程中表现出来的三维变形效应进行了研究,发现随着边坡开挖长度的不同,边坡向临空侧的最大位移呈现出显著的非线性变形响应特征,即在非线性变形曲线中出现一个重要特征点和由该点可以界定的两个差异明显的变形阶段;据此建立了变形体力学与刚体极限平衡分析的关系式,进而提出了三维边坡稳定性系数计算新方法,并成功应用于安太堡露天矿西端帮工程实践,在陡帮安全回采方面,取得了良好的技术经济效益和社会效益．     

三维边坡稳定性系数计算新方法及其工程应用

应用有限差分程序FLAC^3D,对露天矿边坡工程在分步开挖过程中表现出来的三维变形效应进行了研究,发现随着边坡开挖长度的不同,边坡向临空侧的最大位移呈现出显著的非线性变形响应特征,即在非线性变形曲线中出现一个重要特征点和由该点可以界定的两个差异明显的变形阶段;据此建立了变形体力学与刚体极限平衡分析的关系式,进而提出了三维边坡稳定性系数计算新方法,并成功应用于安太堡露天矿西端帮工程实践,在陡帮安全回采方面,取得了良好的技术经济效益和社会效益．     

露天煤矿三维边坡稳定性评价方法及其工程应用

以安太堡露天矿西端帮73200地质剖面为工程背景,构建了三维长直边坡的工程地质模型和数值计算模型,应用有限差分程序FLAC3D,研究了边坡工程在分步开挖过程中表现出来的三维变形效应,建立了变形体力学与刚体极限平衡分析的关系式,据此提出了三维边坡稳定性系数计算新方法,并成功应用于安太堡露天矿西端帮工程实践,在陡帮安全回采方面,取得了良好的技术经济效益和社会效益。     

开挖卸荷情况下露天矿边坡变形特征

针对开挖卸荷情况下露天矿边坡的稳定性问题,采用数值模拟和理论分析方法研究了开挖卸荷情况下边坡的变形特征,提出了一种实用的边坡稳定性快速识别方法。以黑岱沟露天矿首采区南端帮沿帮排土场边坡为例,采用有限元数值模拟方法分析端帮分步开挖情况下典型剖面的应力特征和变形特征,总结了边坡变形在时间和空间2个维度上的特点;从理论上分析了开挖卸荷情况下露天矿边坡变形的累积效应和边坡失稳破坏时变形不再有序增长的原理;对比监测结果和安全系数计算结果,相关结论和方法适用于工程实际。     

含顺倾弱层软岩边坡三维稳定性影响因素分析

为定量揭示露天矿开挖过程中各人为因素对含顺倾弱层软岩边坡三维稳定性的影响及其程度,以扎哈淖尔露天矿南帮边坡为工程背景,基于强度折减法,应用FLAC~(3D)数值模拟软件,探讨了开挖位置、开挖坡角和内排追踪距离不同时南帮边坡的变形破坏机制和边坡稳定性的影响规律。结果表明:无论开挖位置、开挖坡角与追踪距离如何变化,横采南帮的滑坡模式均为以IVC煤底板弱层为底界面的切层-顺层滑动;在横采条件下,边坡三维稳定性主要受内排追踪距离影响,随追踪距离的增大呈负指数规律减小,且随开挖位置的向南偏移或开挖坡角的减小近线性减小;在横采条件下,内排土场与工作帮间的追踪距离控制在一定范围内时,可以充分利用边坡稳定性的三维效应回收煤炭资源。     

基于位移监测信息的露天矿沿帮排土场边坡稳定性分析

以黑岱沟露天矿首采区南端帮开挖为例,在分析边坡工程地质条件和滑坡影响因素的基础上,建立了边坡变形监测系统,采用BP神经网络建立了边坡位移与强度折减系数之间的关系曲线,实现了端帮开挖过程中沿帮排土场边坡稳定性的动态评价。     

平庄矿压煤边坡陡帮开采三维稳定性分析

平庄西露天煤矿设计采用的到界边坡角偏于保守,造成岩石剥离耗费过多,并且坡脚积压大量优质煤层。本文应用MADIS有限元程序,对西露天矿陡帮边坡压煤区不同开挖宽度的变形规律进行了分析,结果显示开挖空间的最大位移随开挖长度的增加呈现出先陡增、接着缓增、最后趋近水平的扁"S"型增长规律,并且存在一个临界开挖宽度,使得该点可以界定为两个变形差异明显的变形阶段。据此建立边坡三维变形体力学与基于刚体极限平衡分析的MSRAMA法边坡稳态分析的关系式,提出陡帮开采下边坡三维稳定性系数计算方法,并得出陡帮开采下边坡三维稳定性随压煤分步开挖宽度的变化规律,优化压煤最佳开挖宽度。在平庄西露天煤矿Ι区坡脚压煤开采时,利用三维变形效应,采取分段开挖,跟进回填,反压护坡等措施,维护了边坡稳定,取得了良好的经济社会效益。     

黑岱沟露天矿首采区南端帮失稳破坏模式分析

基于黑岱沟露天矿边坡工程背景和工程地质现状,针对首采区端帮排弃物复合边坡开挖卸荷问题,采用数值模拟和现场监测相结合的方法进行研究。数值模拟分析表明,开挖卸荷影响区域集中在端帮局部区域,后缘排弃物料区域影响较小;端帮边坡形成高陡临空面,岩体破碎,破坏模式以圆弧破坏为主。监测结果表明,后缘排弃物料边坡呈现自重沉降,端帮区域边坡呈现局部抬升变形,验证了复合边坡圆弧滑动破坏模式。结果为露天矿首采区端帮边坡滑动破坏防治提供了依据。     

露天矿端帮采场边坡变形失稳特征与支撑煤柱稳定性判别方法北大核心

针对端帮煤开采引起的端帮采场边坡变形失稳问题,以我国鄂尔多斯地区露天矿端帮煤开采工程实践为背景,建立近水平条件下端帮采场边坡岩体移动破坏三维数值分析模型,模拟再现了煤层采出-采硐群形成-巷间煤柱破坏-边坡变形破坏全过程,揭示了端帮采场支撑煤柱与边坡岩体的移动破坏特征,探明了边坡发生变形失稳的关键部位和触发条件;在特征规律研究的基础上构建了端帮采场支撑煤柱承载模型,提出了基于尖点突变理论与安全系数评价法的支撑煤柱稳定判别方法。工程应用结果表明:该方法可在保证边坡稳定的前提下进一步提高端帮压煤回采率至60%以上。     

神经网络在宝日希勒露天煤矿边坡变形预测中的应用

随着宝日希勒露天矿开挖深度的增大,边坡变形的预测与控制己成为露天矿安全生产的关键问题之一。由于边坡变形预测是一个复杂的非线性问题,而传统的边坡变形预测理论计算法和实测数据分析法都不同程度存在着局限性,通过深入分析人工神经网络的结构、参数特征及学习算法,建立了边坡变形预测的人工神经网络BP模型。利用所建立的模型对边坡变形进行了预测,预测结果与实际监测数据非常接近。说明采用人工神经网络BP模型进行边坡变形预测是可行且有效的,可推广应用于工程实践中。     

3D deformation effect and optimal excavated design of surface mine

The three-dimensional (3D) deformation effect of the slope engineering under the step-by-step excavation for the Antaibao surface mine was analyzed using the FLAC^3D technique. An optimal excavated scheme with a relatively steeper slope angle of 47° instead of 30° was successfully implemented at the west wall in the geological section 73200 of the mine area, where the 3D effect of the nonlinear large deformation of the slope was taken into account. Based on the above research conclusion, put forward the countermeasures of shortening mining length, excavating by different regions, timely foot backfilling to protect the excavated slope, and monitoring and feedback adjustment by studying the nonlinear effect. The results show that these countermeasures are effective in controlling maximum deformation and increasing the stability of the slope.     

机器视觉技术估算边坡连续形变体积

自动化”是实现矿山数字化、智能化的关键一步,同时也是矿山生产安全的重要保障。由于矿区环境复杂,造成边坡发生形变产生的原因、形变持续时间存在差异,使得准确提取边坡连续形变信息变得极为困难。为提升该类信息提取的准确度,提出一种基于深度信息的边坡连续形变信息提取方法。首先通过试验模拟矿山边坡,利用深度相机记录边坡在降雨条件下的破坏过程以获取图像数据和三维点云数据;然后采用相机标定建立图像数据和三维点云数据之间的关系并基于坐标变换和最近邻插值技术实现点云缺失值的补充;最后利用背景差分算法和去噪算法识别边坡形变区域,根据边坡形变前后点云的坐标变化估算边坡形变产生的体积。研究表明：该方法能够精确识别边坡形变区域,平均识别精度达92.39%。通过机器视觉技术能够以较高精度实现边坡形变区域自动识别与边坡形变体积信息提取,减少人工参与。     

基于三维激光扫描仪的矿区边坡变形监测数据的分析处理

以南郑县碑坝孔溪沟锌矿区边坡为研究对象,选用三维激光扫描仪采集边坡变形数据,对变形监测数据进行分析和处理,从而研究矿区边坡变形。针对点云数据拼接、点云滤波、点云精简、模型重建等数据处理过程中常遇到的问题,提出了相应的解决方法。提出了多边形分割法,将模型的重点关注区域划分为多个多边形,根据多边形重心坐标的变化分析了边坡的水平位移和竖向位移。结果表明:矿区边坡变形监测数据的分析结果和实际变化情况较为吻合。     

露天矿边坡影像三维重建技术

针对边坡稳定性评价研究的需要,提出了一种基于影像的露天矿边坡全自动三维重建方法。该方法利用普通数码相机获取露天矿边坡序列影像,基于运动恢复结构（SfM）和多视图立体视觉（MVS）算法,生成了稠密三维点云;通过构建不规则三角网和纹理映射,制作了边坡数字表面模型。试验结果表明：重建模型可全面表达露天矿边坡整体形态和局部细节特征,为有效评价边坡稳定性提供了科学依据;该技术具有成本低、高效、全自动等特点,非常适合存在潜在隐患的露天矿边坡动态变形监测。     

黑山铁矿挂帮矿回采对西加固边坡岩体的扰动模式

黑山铁矿处于露天转地下开采阶段,该矿西帮为加固帮,挂帮矿体厚大,回采主要采用无底柱分段崩落法。能够顺利诱导顶板围岩冒落形成覆盖层,探明岩体边坡的失稳滑坡模式是矿山需解决的问题。为此,根据现场原位试验得到岩石的点荷载强度指标,利用三维不接触结构面测量Shape Metrix 3D系统对黑山铁矿西帮边坡结构面进行扫描处理,根据广义的Hoek-Brown计算准则得到边坡岩体的强度参数指标,通过建立RFPA数值模型,研究了西帮矿体回采对边坡岩体的扰动规律,定性给出了边坡的滑坡模式,为黑山铁矿露天转地下安全生产提供了依据。     

坡脚扰动对工作帮整体稳定性的影响

以安太堡露天矿工作帮边坡为工程背景,以数值模拟软件FLAC^3D为研究手段,对受到多次坡脚扰动作用下露天矿工作帮边坡稳定性的演化规律进行了数值模拟研究。研究结果表明：受到坡脚扰动作用时,露天边坡体内的X、Z 2个方向上的压应力均呈减小趋势,在X方向上出现局部的拉应力区;均匀坡脚扰动对露天边坡体产生的影响作用呈现非线性特性;露天边坡体内的X方向上的应变均呈拉伸特性,且随着扰动作用的增加呈增加趋势;Z方向将以压应变为主,仅在坡脚局部出现拉应变区域;边坡体受到来自坡脚的扰动后发生滑移破坏的部位极可能在坡脚位置的呈拉伸状态区域附近。     

基于三维点云建模的矿山边坡稳定性分析

基于无人机摄影测量技术建立矿山边坡精细模型和C++编程实现岩体质量指标空间点云分布,预测边坡岩体稳定性。首先借助三维点云处理软件对模型裁切、去噪、平滑等处理,其次利用Rhinoceros曲面实体建模功能将地质体曲面模型实体化,然后结合Rhinoceros插件Griddle对三维地质体模型网格体划分,最后以FLAC3D软件可识别的*.f3grid文件导出。以绍兴越城区某矿山边坡为例,将模型导入FLAC3D软件计算。结果显示:该矿山岩体受节理影响最大位移位于两矿之间形似"鱼鳍"形状附近,最大位移3.15cm;"鱼鳍"形状附近岩体变形模量为1GPa,质量分数BQ为172.2～263.6,为Ⅴ～Ⅳ级的岩体质量,该区域岩体最大破环概率达到了43%,稳定性系数低于1.0,该计算结果与现场调查结论相吻合,预测了边坡潜在威胁区域,为相关调查研究提供参考依据。     

FLAC^3D在边坡稳定性分析中的应用

采用FLAC3D研究某边坡的大变形破坏,模拟了边坡天然情况下的应力状态,分析了边坡分步开挖对边坡稳定性的影响,然后根据计算的结果对边坡采取了一定的加固措施,对加固后的边坡应力、应变状态进行分析,得出边坡基本处于稳定状态,分析表明,FLAC3D在解决边坡的大变形模拟方面的优势是有限元无法比拟的.     

尾矿坝地震反应分析及抗震措施研究

采用动力非线性有限元法, 分析了尾矿坝地震反应、超孔隙水压力的发展过程和变形特征, 研究了土工织物减小尾矿坝地震变形的效果。分析结果表明, 坝顶加速度峰值相对于输入加速度峰值放大1.4倍, 地震变形主要集中于下游坡。坝体中超孔隙水压力开始时段迅速增大, 随后趋向平稳。从坝坡表面往下, 超孔隙水压力比逐渐减小, 且上游坡的超孔隙水压力比大于下游坡的。下游坡子坝区铺设土工织物有效地减小了坝体地震变形。最后提出了一种尾矿坝综合抗震措施, 即在子坝区铺设土工织物, 初期坝外坡施加反压体, 初期坝坝基易液化土层被夯实, 计算结果说明综合抗震措施起到了较好的抗震效果, 可为尾矿坝抗震设计提供参考。     

基于改进后BP算法的高边坡变形分析

针对高边坡变形的特点,借助于BP算法处理非线性问题的优势,通过编制优化后的BP算法程序,对长江三峡工程升船机及临时船闸高边坡实现监测数据的拟合和预报。结果表明该算法能反映高边坡变形的非线性特征,表现出良好的自适应性和鲁棒性,预测结果具有较高精度。