二次卸荷中边坡应力变化规律的相似试验研究

通过相似试验,研究了驻留矿体开采边坡岩体应力变化机理,分析了边坡稳定性情况。研究表明,在露天开采过程中,水平应变呈增加趋势,地应力向露天采空区方向卸荷;驻留矿体的开采过程中,水平应变呈减小趋势,边坡内部应力重新分布,地应力向地下采空区方向卸荷,在地下采空区周围形成应力集中区,从而使边坡表面水平应力呈减小趋势。但驻留矿体的开采不会对边坡的稳定性产生较大影响。     

石碌铁矿北一采区露天转地下开采沉陷机理研究

露天转地下开采过程伴随着强烈的岩体移动及变形特征，引发开采沉陷问题，是露天转地下矿山安全管理方面的重点研究内容。以海南石碌铁矿北一采区为研究对象，采用FLAC3D数值模拟方法，建立考虑开采扰动的露天转地下力学分析模型，分析不同开采阶段下采区围岩、边坡岩体及地表岩层的位移、应力分布特征，根据塑性区变化特征和现场地表塌陷现象，揭示露天转地下开采沉陷机理。研究表明：边坡岩体中最大拉应力区主要集中在采场回采区与坡顶区域，并随着开采深度增加持续扩展，这将降低岩体稳定性。开采扰动下北帮、西帮处的边坡整体位移值相对较小，南帮东部、东帮至小英山区域岩体位移值随着开采深度增加而显著增大，尤其在开采-90 m至-105 m时，位移值急剧增加。塑性区主要出现在回采区围岩和东帮上方坡面及其部分坡顶后方区域。回采区围岩的塌陷进一步引起了崩落区和变形区岩体位移，沿塑性区边缘形成采坑裂缝，小英山后方区域拉伸破坏进而形成地表拉伸型裂缝，坡脚沉陷及岩体裂隙发育造成东帮边坡滑坡。整体上看，露天转地下工况下开采沉陷表现出强烈的向坡体临空面方向的水平位移特征。     

珲春紫金曙光金铜矿露天矿边坡稳定性三维数值模拟

为研究珲春紫金曙光金铜矿露天采场整体边坡的稳定性，通过3GSM结构面摄像测量、点荷载试验并采用Hoek brown 准则获取边坡岩体力学参数并对进行岩体质量分级，结合露天矿中长期采剥计划建立露天矿开采的三维模型，利用FLAC3D并基于弹塑性本构模型进行露天矿边坡三维数值模拟分析，结果表明：①北帮边坡受断层构造及破碎带影响，岩体质量较差为IV级岩体，局部破碎区域为V级；②开挖至第6 a后，塑性区主要分布于北帮东侧边坡以及中部断层蚀变带区域；③开挖至最终境界，西北帮边坡深部的塑性区范围以及内部贯通程度明显增加，有较大的滑坡风险，应采取加固及疏干排水的防治措施。     

基于强度折减法的露天矿边坡稳定性分析

基于有限元强度折减理论,使用phase2数值模拟软件模拟分析露天矿边坡的稳定性,结果表明,通过对岩体边坡模型进行强度折减,边坡体塑性区从坡项至坡底贯通时边坡体破坏,故认为折减系数即边坡的安全系数,在数值模拟中则表现为计算的不收敛性,为露天矿山生产准确判断边坡体的破坏和确定安全系数具有实际的指导意义.     

露天转地下挂帮矿开采边坡稳定性及失稳模式研究

为研究露天转地下挂帮矿的开采工作面倾角的布置方式对工作面上覆岩体应力与边坡失稳破坏模式的影响,以海南矿业公司露天边坡挂帮矿井采为例,采用理论计算和数值模拟相结合的方法对其进行了分析。结果表明:露天边坡下开采时工作面倾角的布置对边坡稳定性影响显著;工作面倾角由30°到-30°逐渐减小的过程中,工作面上覆岩体及露天边坡台阶变形量越大,边坡内上覆岩体内剪切应力集中程度和最大主应力集中程度越来越高,边坡失稳破坏的趋势增强;边坡围岩上部压力拱成拱机制较弱,开采工作面右端位移临界区域岩体的抗剪强度对边坡整体稳定性起到关键作用;露天边坡下开采边坡岩体不同区域可能发生的失稳破坏模式主要为张拉破坏—垮落破坏—剪切滑移破坏—剪切错动破坏—挤压鼓胀破坏。     

深凹高边坡急倾斜挂帮矿开采数值模拟分析

采用FLAC~(3D)数值模拟分析白云鄂博东矿挂帮矿开采对边坡岩体破坏、应力分布及位移特征的影响。结果表明:当首采位置L18m时,采空区前缘围岩塑性宽度不受其影响;挂帮矿的开采使边坡岩体应力向空区两侧移动而形成应力集中,采空区上部台阶岩体拉应力区呈"上向延伸"状态;挂帮矿的开采引起最大水平位移点上升至空区顶板水平,在一定条件下,边坡水平位移区形成"扩展"和"收缩"两种运动方式。当L18m时,边坡水平位移区不受首采位置的影响。     

露天边坡局部失稳特征的数值分析及监测

以金川集团露天石英石矿边坡监测项目为依托,利用监测数据成果,以台阶局部滑坡部位作为研究对象,通过分析其台阶周围及滑坡剖面上台阶监测点的累积水平位移值,研究了采动卸荷效应造成的集中应力反复作用下边坡的变形破坏机制。利用RFPA强度折减法,数值模拟过程再现了1 768 m平台开采过程中典型剖面多台阶的渐进失稳过程,宏观裂缝在细观上的"破裂-应力转移-破裂"的循环中不断发育,最终形成贯通的滑动面。破坏的整个过程中伴随着由应力集中、释放、转移过程造成的应变局部化现象。监测结果表明:局部化损伤发展过程是从采动平台向上部台阶边坡岩体转移,各台阶边坡内部7~11 m位置处受荷载转移影响程度较大。     

弓长岭露天矿顺坡断层影响的数值分析

对弓长岭露天铁矿北帮岩体边坡建立了FLAC计算简化模型,采用弱化法和Interface法对走向顺坡断层进行了模拟分析。数值模拟采用摩尔-库仑模型并分10步进行开采,分析了受断层影响产生的岩体内应力与位移的不连续性,确定了边坡表面岩体、断层破碎带充填物及断层附近岩体的塑性流动区、塑性卸载区和拉伸破坏区的产生与发展的演变规律,并对比分析了弱化法和Interface法模拟断层力学行为的适应性与优缺点。     

露天转地下开采空区破坏特征及边坡稳定性分析

以某铁矿露天转地下无底柱分段崩落法开采为工程背景,利用FLAC3D数值模拟方法和基于点安全系数方法,分析了地下开采过程中地压活动规律及边坡稳定性。分析结果表明,回采过程中空区围岩逐渐垮落,空区不会出现大面积突然崩塌;塑性区范围并未完全破坏顶板,境界矿柱的留设较为安全;回采过程中边坡安全系数高,较稳定。     

基于FLAC3D的特大型露天边坡稳定性数值模拟分析

根据某大型露天边坡的工程地质条件,在岩体质量评价和岩体力学参数分析的基础上,选择具有代表性的区域,采用FLAC3D建立大型露天边坡数值模型,通过三维数值模拟,揭示了特大型露天边坡的力学环境,探讨了围岩移动变形、应力分布和破坏机理,分析了露天边坡最终应力状态、位移量、塑性区,分别进行数值模拟分析,其分析结果对该露天矿设计、优化与施工具有重要的指导意义。     

地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡稳定性分析

某露天矿为地下转露天开采,在复杂工程地质条件和原地下采空区的综合影响下,露天边坡极易发生塌陷、台阶失稳等灾害,严重威胁露天矿安全生产。为研究地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡的岩体变形破坏规律,结合实际地质条件,利用Dimine-Midas/GTS NX耦合建立大型露天矿三维工程地质模型,并进行稳定性计算分析。分析结果表明:地下采空区顶板变形量较小,对露天矿边坡影响不大;南部强风化岩区域边坡位移量较大,边坡有向外"滑动"的趋势;开挖至-180m平台时,边坡安全系数降至临界值,并出现塑性区开始贯通坡脚现象;综合分析得出该矿山开采的临界水平为-180m平台。通过对该实例工程边坡的破坏机制分析,揭示了边坡变形破坏的主要因素,并为后续边坡治理提供理论指导。     

露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌数值模拟研究

以某金属矿山露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌为研究背景, 采用三维数值模拟研究方法展现了矿体开采过程中围岩塑性区发展过程, 并分析了围岩塑性区分布的变化规律。结果表明: ① 空区上部岩层主要以拉伸破坏模式为主, 其他部位岩层主要以剪切破坏为主, 西部边坡坡面的一侧已经与地下采空区塑性区相互贯通。② 东部矿体采用充填法开采, 一定程度上控制了地表塌陷;产生塑性区的部位为西部边坡和靠近西部边坡的露天采场底部。③ 开采前期西部矿体在西部边坡坡面和露天采场底部产生的塑性区较多;开采后续水平矿体对地表塑性区的产生影响不大。④ 模拟矿体开采过程, 可将产生的塑性区划分为3个阶段, 有2个突变点: 第1个阶段对应西部边坡开始出现裂缝、局部垮塌滑坡;第2阶段对应边坡出现较大范围垮塌滑坡、露天采场底部出现裂缝、西部边坡脚出现塌陷孔洞;第3阶段塑性区占比逐渐增加。研究成果可为矿山滑坡治理和矿山安全生产提供参考。     

大孤山露天矿西北帮边坡稳定性分析及治理措施研究

大孤山矿进入深部开采,边坡逐渐增高加陡,边帮岩体始终处于动态演化过程,边坡岩体台阶出现开裂、局部小滑坡等灾害的概率不断增多,严重影响了矿山安全开采。基于大孤山露天矿地质条件调查结果,结合室内岩石物理力学试验和岩体参数转化等研究手段,建立了边坡延深开采数值模型。以监测信息为基础,采用FLAC3D软件对大孤山露天矿西北帮边坡进行了开挖施工和削坡治理的数值模拟分析。讨论了西北帮边坡变形破坏是由量变累积到质变的渐进发生过程,由坡体内部潜在滑面逐渐破损并扩展至滑面贯通。通过对比分析开挖至-330 m境界和-438 m境界时的边坡变形场、塑性区,分析了大孤山浅部边坡与深部边坡破坏机制的不同点,研究了开挖对边坡破坏的影响,即开挖会使边坡软弱带变形剧烈增加,进而引起整个边坡失稳。通过对削坡后边坡施工开挖的模拟分析,评价了削坡工程对边坡的治理效果。削坡治理后边坡最终境界安全系数由0.98提升至1.1,边坡稳定性提高,但较设计规范的边坡永久安全系数1.2相比仍偏小,边坡仍处于欠稳定状态,需采取多种手段进行综合治理,即采用挂网喷射混凝土护面及局部设全长黏结锚杆防护的措施治理F14断层出露部分,采取预应力锚索与肋柱相结合的方法稳固楔形体边坡整体变形,采取地梁与锚桩组合的方式加固-210 m平台坡脚。     

隔离层厚度对露天最终边帮破坏形式及稳定性影响研究

以霍各庄铁矿露天转地下首阶段开采为工程背景,选取典型勘探线剖面,建立二维有限元数值模型,运用有限元局部强度折减法计算不同隔离层厚度下地下首阶段开采时露天最终边帮破坏形式及安全系数。分析表明,霍各庄铁矿地下首阶段开采时,隔离层厚度低于19 m时会造成露天最终边帮失稳,隔离层厚度在19~28 m范围内时,顶帮塑性变形区由坡脚先向首阶段采空区上盘侧壁发展,再向坡顶扩展贯通,隔离层厚度在28~50 m范围时,顶帮塑性变形区直接由坡脚贯通至坡顶; 顶帮安全系数随隔离层厚度增大而增大,但增长速率逐渐减小,隔离层厚度超过45 m时,顶帮安全系数变化不再显著; 底帮塑性变形区由坡脚贯通至坡顶,且安全系数无变化,底帮破坏形式和稳定性受隔离层厚度影响较小; 霍各庄铁矿考虑边帮稳定性时隔离层厚度应不低于25 m。研究结果可为霍各庄铁矿及类似露天转地下开采矿山合理隔离层厚度的选择提供指导。     

两河口水电站边坡预应力锚索超灌浆控制技术

两河口水电站公路边坡开挖后揭露的局部地质情况为强风化、强卸荷反倾薄层～中厚层砂板岩,节理裂隙发育,围岩破碎,裂隙张开,松动卸荷较强烈,设计对该边坡增加框格梁及无粘结钢绞线压力分散型预应力锚索进行加强支护。主要介绍在地质情况差的区域进行预应力锚索灌浆施工时的超灌浆控制技术。     

挂帮矿开采引起的残采边坡位移场分布规律

平硐追脉开采挂帮矿破坏了边坡岩体结构,使边坡岩体内应力重新分布,影响了边坡的稳定性。利用ANSYS有限元大型数值模拟分析软件,通过建立石人沟铁矿追脉开采露天高边坡三维数值模型,进行数值模拟计算,分析残采边坡的稳定性,得到结论：平硐追脉开采对石人沟铁矿露天边坡整体稳定性影响不大,残采边坡是稳定的,但应加强平硐硐口和采空区顶板的支护和管理。     

地下采深变化的露天矿残余边坡稳定性分析

为防止露天转地下开采中，露天矿残余边坡突然垮落可能引发安全事故，以孟家铁矿露天转地下开采工程为研究背景，采用FLAC3D数值模拟方法，研究了随着地下开采深度不断增加，露天矿残余边坡围岩的应力场、位移场及塑性区的变化规律，以及覆盖岩层对边坡稳定性的影响。结果表明：①覆盖层散体能够吸收和转移露天矿残余边坡的应力，对能量释放起到缓冲作用，进而起到支撑边坡及围岩的作用；②随着地下开采深度不断增加，始终保持覆盖岩层上平面处于一个稳定的标高，能够有效改善露天矿边坡应力场和塑性区的分布状态，对边坡围岩变形起到一定的抑制和约束作用。     

露天地下同期开采对边坡变形影响机制研究

露天地下同期开采是近年来出现一种新的开采方式,在2种不同开挖方式（露天开采、地下开采）的扰动叠加作用下,边坡岩体的变形与破坏机制完全不同于单一露天开采作用下的边坡稳定问题。基于工程实例,系统揭示了该种情况下边坡岩体的滑移变形是2种扰动诱发滑移变形矢量的叠加作用,其变形属性取决于每种开挖扰动的作用大小;在合成变形矢量中,其移动特点更多地表现为扰动作用大的属性,但由于每种扰动作用在不同空间位置上作用大小是变化的,表现为2种作用叠加后的滑移机制演化规律具有分区性。结合实际工程的开采特点,运用数值模拟方法,系统地探索了不同开采时序组合下边坡岩体的滑移特点和演化规律,并确定了最小开挖扰动方案,即从下到上的开采顺序,此种方案开采产生的位移量大小以及破坏区域的范围均明显小于由上到下的开采顺序;同时研究了露天地下同期开采边坡滑移机制以及边坡岩体变形的空间属性,从而为同类矿山的开采设计及其安全评价提供了科学依据。     

基于多源数据的矿山边坡滑坡成因分析

针对某露天矿开采过程中边坡滑坡问题，采用无人机倾斜摄影测量与工程勘察联合调查的方式，基于多源数据对边坡滑坡的基本前兆特征及地质特征进行分析判断。结果表明，边坡滑坡的根本原因是开采形成高陡边坡后，边坡不良岩土体在应力重分布过程中向临空面方向产生塑性挤压变形，导致上覆岩层产生陡倾张裂隙；边坡滑坡变形的模式以蠕滑 拉裂的变形模式（表层蠕滑 后缘拉裂 潜在剪切面剪切）为主，破坏形式以滑塌为主；边坡潜在滑移面将在极软 软弱岩土层中发育；结合灰岩的分布特征判断，如边坡发生最终破坏，将以中浅层滑坡为主，滑动带深度多在20 m以内，滑坡后缘在新老裂缝发育区，剪出口位于+250 m平台以上。结果为边坡稳定性控制工作提供了理论依据。