采场残坡积土抗剪强度及边坡时效稳定性研究

在露天采场边坡后期运行维护中,经过长期的露天开采,形成较大的深凹边坡,原先的岩体逐渐风化为 土石料,堆积在边坡上,形成一定厚度的残坡积土层。 残坡积土层在宏观时间上表现为欠固结土,强度较弱,易受外界 因素影响,其中雨水侵蚀影响较为严重。 本次研究以永平铜矿东帮采场边坡的残坡积土不同含水率为主要因素,分 别在不同月份时间上采集土样,在不同的含水率时,得出其抗剪强度。 然后根据不同季节的抗剪强度,分别研究残坡 积土层边坡的时效稳定性。 研究得出:残坡积土的抗剪强度随含水率的增加而降低;边坡稳定性因强度不同,时效规 律表现为旱季稳定性较雨季好;残坡积土层边坡破坏模式为单台阶向多台阶发展渐进破坏。 通过对残坡积土取样和 室内试验,研究了永平铜矿东帮采场残坡积土边坡的抗剪强度和边坡时效稳定性规律,为边坡后期安全管理提供 依据。     

降雨入渗对人工边坡稳定性的影响分析

对降雨入渗条件下的人工边坡地下水位变化情况进行了计算,得到了随降雨持续时间变化的地下水位。根据地下水渗流计算结果,采用Geo-Slope对降雨条件下的边坡稳定性进行了分析。结果表明,镇江市体育会展中心人工山体工程边坡稳定性受降雨影响较大,在长时间持续降雨条件下,边坡稳定性接近于临界状态,一旦边坡发生破坏,影响范围大,后果严重。     

降雨对厚冲积层边坡稳定性影响

边坡稳定是露天矿山安全生产的前提,降雨是影响边坡稳定性的重要因素之一,特别是对于第四系冲积层厚大的露天边坡,研究降雨的影响更加重要。结合研山露天矿东帮水文地质信息,对不同降雨强度下,地下水位埋深的变化及埋深变化之后对厚冲积层边坡的安全系数和地下渗流场分布的影响进行研究。模拟计算结果显示,矿山早期施工的堵水帷幕降低地下水位的作用不明显,地下水位埋深持续偏低,边坡细砂层和砾石层中含水丰富,形成了连贯的地下水运输通道,坡面出现漏水现象,在大降雨时,边坡涌水量急剧增加,边坡安全系数明显降低,有可能会出现滑坡等灾害。根据这一情况并结合现场现状,提出了边坡疏干排水措施,提高了边坡的稳定性,保证了矿山的安全稳定生产。     

降雨条件下某堆浸场边坡稳定性分析及防治对策

基于饱和—非饱和渗流理论,利用Geo-studio软件中的Seep/w版块,模拟分析了降雨入渗条件下对某堆浸场边坡稳定性的影响。研究表明:(1)连续降雨会促使堆浸场坡体内部的初始地下水位抬升,同时会在坡体内部形成临时饱和区域,边坡稳定性降低,对其进行水平排渗后,可有效降低坡体内部地下水位,边坡稳定性增强;(2)在降雨初期,土体处于非饱和阶段,土体内体积含水量增大,基质吸力升高,边坡稳定性增强;(3)在饱和阶段,土体内孔隙完全由水充满,基质吸力为0,边坡稳定性处于不利状态;(3)降雨停止时,土体内孔隙水压力消散,负孔隙水压力增强,基质吸力增大,边坡安全系数升高。在上述分析的基础上,讨论了坡体排水工程、台阶排水沟、坡面防水等工程防治对策,有助于提高该堆浸场边坡稳定性。     

降雨影响下非饱和黄土边坡含水量分布的研究

论述了降雨入渗是影响非饱和土边坡稳定性的主要因素,编制二维渗流程序,考虑不同坡高、坡度,不同土体含水量、干密度非饱和黄土边坡进行渗流模拟计算,得到降雨720h内不同时刻含水量分布,得到了坡体内水分分布随时间变化的规律.     

黄土区施工开挖对渗流场的改变及边坡稳定性影响

邙山由第四系上更新统和中更新统黄土组成。在南水北调中线工程过黄河处,黄土中含有孔隙潜水,总干渠渠道开挖将形成数十米的高边坡,在地下水渗流作用下,边坡稳定性差。退水洞出口边坡为黄河南岸邙山自然边坡,自然状态下处于临界稳定状态。为保证退水洞的稳定,对出口边坡进行了治理。南水北调中线工程的实施,降低了轴线附近的地下水位,使得邙山黄土中的地下水渗流场发生了改变。分析地下水渗流场的改变及其对边坡稳定性的影响,为保证渠道边坡和退水洞出口边坡的长期稳定具有一定的指导意义。     

不同雨型下降雨入渗及其对排土场边坡稳定性影响研究

降雨入渗是影响边坡稳定性的重要因素，以某矿山排土场高陡边坡为研究对象，基于饱和-非饱和渗流理论研究了不同雨型降雨条件下边坡渗流场的变化特点；采用非饱和土强度准则与极限平衡法对边坡的稳定性进行分析。结果表明：不同雨型降雨入渗时，边坡暂态饱和区的范围不同，后峰型最大，等强型最小；不同雨型降雨条件下对边坡稳定性的影响程度亦不同，后峰型降雨对边坡稳定性影响较大，等强型降雨对边坡安全系数的影响相对较小。     

烧变岩边坡渗流特征及采动稳定分析研究

对富水烧变岩露天煤矿边坡渗透特征及稳定性分析方法展开研究,通过现场水文勘查分析,确定边坡地下水渗流水力坡降的坡降角为5.0°～12.8°。建立边坡渗流模型,对边坡地下水渗流场进行模拟分析,考虑地下水动水压力对边坡稳定性的影响,采用应力场与渗流场耦合分析的方法,研究了边坡的稳定性。研究结果表明,渗透力主要作用在25号煤层以上泥岩层中,边坡在烧变岩体及边坡坡脚变形明显;采动影响下,边坡稳定性呈加速下降趋势。动水压力随采深近似呈线性增加,火烧区地下水向原岩区渗透量随采深增加增速逐渐下降,采深增加对边坡稳定性影响呈增加趋势。     

地下水渗流作用下边坡稳定性及变形规律

针对地下水位变化易引发边坡失稳破坏等安全问题,基于有限元模型采用非线性动力时程分析方法研究不同地下水位渗流作用对边坡安全系数、位移和有效正应力的影响规律.研究表明:当地下水位较低时,地下水的升高对边坡安全系数影响不大,当地下水位变化达到一定高度后则对边坡稳定性影响较明显;随着地下水位的增加,边坡最大水平位移位置由边坡坡面中上部向边坡坡脚转移,且最大水平位移范围由边坡坡面向坡内扩散,表明地下水位升高不仅增加了边坡变形,还使边坡滑动面向边坡内部移动,增加了滑动规模;边坡坡面有效正应力随地下水位增加表现出减小-增大-减小的趋势,并在边坡坡脚处产生最大值,表明在地下水位影响下坡脚是边坡最容易破坏的位置,对边坡工程安全防护设计与计算具有指导意义.     

降雨型堆积层边坡的增载-弱化耦合规律及其稳定性灾变机制

运用Geo Studio软件进行数值模拟,分析降雨条件下的瞬态渗流场及强度参数的弱化规律,通过Geo Studio的稳定性分析运用间接耦合法实现增载弱化效应的耦合,结果发现综合考虑耦合灾变效应的边坡稳定性衰减率最大;结合位移动力学,建立了边坡稳定性系数与地下水位变化及强度参数的定量关系式,揭示了降雨条件下边坡稳定性的灾变机制是坡体结构性质损伤和动力增加的综合结果。     

降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响及治理对策

为研究降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响,基于饱和-非饱和渗流理论,分析了降雨入渗条件下边坡内部渗流场变化及其对边坡稳定性的影响。研究表明：①降雨入渗是饱和-非饱和过程,其内部体积含水率随降雨持续时间的变化而发生动态改变,在降雨初期,土体处于非饱和状态,黏聚力随着含水率的增大而增大,内摩擦角变化幅度较小,总体呈下降趋势,基质吸力增强,安全系数升高,对边坡稳定性有利;②随着降雨持续,孔隙水压力由负变正,黏聚力和内摩擦角随着含水率的增大而减小,基质吸力减弱,边坡稳定性降低;③降雨入渗终态过程为内部水位线升高,动静水压增加,土体有效重度降低,土体发生软化,力学强度参数降低,边坡稳定性随之降低,土体渗透系数与边坡安全系数总体成反比关系。在上述分析的基础上,结合土质边坡实例,应用强度折减法,分析了降雨入渗状态下边坡潜在滑动面、峰值位移随降雨持续时间的变化规律,认为降雨初期潜在滑动面由浅入深,峰值位移不断增大;降雨停止后,土体内部应力重新分布,土体由饱和转为非饱和,潜在滑动面、峰值位移发生逆变化。为防止降雨条件下边坡发生失稳破坏,针对性地提出了土质边坡治理建议,为非饱和土体边坡综合治理提供了有益参考。     

降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响及治理对策

为研究降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响，基于饱和—非饱和渗流理论，分析了降雨入渗条件下边坡内部渗流场变化及其对边坡稳定性的影响。研究表明：①降雨入渗是饱和—非饱和过程，其内部体积含水率随降雨持续时间的变化而发生动态改变，在降雨初期，土体处于非饱和状态，黏聚力随着含水率的增大而增大，内摩擦角变化幅度较小，总体呈下降趋势，基质吸力增强，安全系数升高，对边坡稳定性有利；②随着降雨持续，孔隙水压力由负变正，黏聚力和内摩擦角随着含水率的增大而减小，基质吸力减弱，边坡稳定性降低；③降雨入渗终态过程为内部水位线升高，动静水压增加，土体有效重度降低，土体发生软化，力学强度参数降低，边坡稳定性随之降低，土体渗透系数与边坡安全系数总体成反比关系。在上述分析的基础上，结合土质边坡实例，应用强度折减法，分析了降雨入渗状态下边坡潜在滑动面、峰值位移随降雨持续时间的变化规律，认为降雨初期潜在滑动面由浅入深，峰值位移不断增大；降雨停止后，土体内部应力重新分布，土体由饱和转为非饱和，潜在滑动面、峰值位移发生逆变化。为防止降雨条件下边坡发生失稳破坏，针对性地提出了土质边坡治理建议，为非饱和土体边坡综合治理提供了有益参考。     

地下水和地震共同作用下的边坡稳定性分析

基于边坡的有限元模型,研究了地下水位变化对边坡地震动力响应和稳定性的影响规律。通过有限元仿真分析发现：地下水的存在使土层含水率增大,坡脚位置为地下水渗出位置,在渗透力和孔隙水压力的影响下,有效应力降低,导致边坡抗剪强度减小。随着水深的增加,地下水对边坡坡脚的剪应力和剪应变影响逐渐增大,且远场地震作用时在不同水深下边坡坡脚的剪应力-剪应变值滞回延伸较大,说明远场地震作用对边坡坡脚抗震能力的影响较大。无地下水时,通过拟静力法计算的安全系数值位于动力安全系数值的中部偏下,且动力安全系数的最小值比拟静力法的静力安全系数小;而随着地下水位的上升,拟静力法计算的安全系数值开始移向动力安全系数值的中部偏上。因此,地下水位较高时,按照拟静力法计算的边坡安全系数进行边坡的稳定性评估将具有一定的潜在风险性。     

降雨对矿山碎石土堆积体边坡稳定性影响

降雨形成的坡面流和渗流对排土场边坡的稳定性将产生一定影响。利用数值模拟技术，对西藏某铁矿排土场碎石土堆积体进行流固耦合计算，研究7天连续降雨对碎石土边坡的稳定性影响，得到以下结论：1）基于气象记录的最大降雨强度138 mm/d，在连续7天的降雨条件下，未对碎石土边坡造成明显的稳定性影响，安全系数从降雨前1.73降低至第4天的1.65后保持不变，最终安全系数远大于规范要求；2）饱和区首先在碎石土堆积体坡顶后缘和坡脚位置形成，随后基岩坡表局部也形成饱和区，在第4天表层的饱和区连通，湿润锋和饱和区随即逐渐向下扩散移动。表明前期渗流以沿坡表向下方向为主，后期以竖直向下为主；3）对碎石土堆积体各个部位的监测表明，此层中从未形成暂态饱和区，坡脚区域的饱和度大于坡顶后缘区域，两处均大于坡体其它区域。     

降雨入渗对花岗岩残积土高路堤边坡稳定性的影响

为研究降雨入渗对花岗岩残积土高路堤边坡内部水位线分布、负孔隙水压力消散、稳定性的影响, 采用Geo-studio软件中的seep模块模拟短时间特大暴雨、长时间小强度降雨两种工况下边坡的入渗规律, 并结合花岗岩残积土遇水软化的特性以及饱和-非饱和理论对现有的饱和-非饱和抗剪强度理论、土体重度进行修正, 最后将渗流计算的孔隙水压力导入到FLAC^3D中对路堤稳定性进行数值模拟, 结果表明:花岗岩残积土高路堤边坡内部水位线随降雨历时增加由坡脚逐渐上升;相同降雨量下, 长时间小强度降雨对边坡内部水位线上升的影响明显大于短时间特大暴雨工况;综合考虑负孔隙水压力的消散、软化效应、土体重度变化等因素的影响, 短时间特大暴雨对边坡稳定性影响较小, 长时间小强度降雨对花岗岩残积土高路堤边坡稳定性影响较大。     

降雨作用下和尚桥铁矿内排土场边坡稳定性分析

孔隙水压力是表征内排土场边坡渗流及稳定性演化的重要参数之一。为验证现有边坡设计参数的合理性，以和尚桥铁矿内排土场边坡为工程背景，基于Biot固结理论的直接耦合方法，运用Geo Studio软件进行数值模拟分析，研究内排土场边坡在降雨条件下的渗流规律及稳定性，分析降雨强度及降雨持时对边坡孔隙水压力的影响，得出不同降雨强度下边坡内孔隙水压力分布规律及其安全系数。结果表明：降雨入渗范围主要在排土场边坡表层以下3~5 m内；降雨入渗速率主要受到土体渗透系数与降雨强度相对大小影响；和尚桥内排土场边坡设计参数在持续强降雨期间仍能保持安全稳定，但需通过排水沟及时排出边坡表层未入渗的降雨。     

露天边坡地下水渗流模拟及降水坡降研究

以伊敏露天矿三采区设计采矿为工程研究背景,采用物理模拟与数值模拟相结合的方法,分析地下水渗流规律、边坡采动渗流变形规律、及降水对边坡渗流规律影响。基于相似模拟研究了露天开采过程中地下水位渗流动态过程、坡面出水位置、渗流水力坡降特征及地下水通过断层后出现水位跃变;通过数值模拟研究了7种不同降水工况中边坡中浸润线的变化特征、地下水在断层处跃变规律、及地下水的水力坡降特征。最终,确定了矿区合理的降水位及水力坡降。