软弱夹层物性特征对排土场边坡稳定性的影响研究

软弱夹层作为边坡岩体系统的薄弱环节,对控制边坡的稳定性具有关键作用。为研究软弱夹层的物性特征对排土场边坡稳定性的影响,以河曲旧县露天煤矿为工程背景,分别计算了天然状态、饱水状态、含软弱夹层时边坡的稳定性;基于此,探讨了软弱夹层赋存深度、倾角、厚度等物性特征对边坡稳定性的影响。结果表明:天然状态下排土场边坡处于稳定性状态,饱水状态下边坡稳定性处于基本稳定状态,边坡含有软弱夹层时稳定性难以得到保证;软弱夹层的存在会改变排土场边坡的潜在滑移面形态,由圆弧形破坏向上部类圆弧下部斜线的破坏形态转变;随着软弱夹层深度的增加排土场边坡安全系数逐渐增加,且存在临界深度;边坡安全系数随着软弱夹层倾角的增加逐渐降低,呈一次函数关系;边坡安全系数随着软弱夹层厚度的增加逐渐降低,呈二次函数关系。     

含缓倾软弱夹层矿山高边坡滑动面位置与空间形态反演

滑动面确定是边坡治理中的关键问题,传统的勘探技术在滑动面勘测识别确定过程中往往存在耗时、耗力、对坡体造成损伤、具有安全隐患等问题。为克服传统滑动面确定方法的局限性,以四川黄山含缓 倾软弱夹层石灰石矿山高边坡为例,在边坡应急治理条件下,基于工程地质分析法、空间解析几何法、极限平衡法及强度折减法的综合应用,提出了一种以工程地质分析法为前提判断,空间解析几何法与极限平衡法 为计算分析手段,强度折减法为检验保证的滑动面反演方法。首先根据工程地质分析判断出边坡整体及局部的破坏模式,其次利用空间解析几何法确定了滑坡体前后缘位置滑动面的空间形态,最后采用极限平衡法对 边坡稳定性系数反复试算,进而反演出滑动面的具体位置,并基于有限元强度折减法对滑动面反演结果进行了分析验证。结果表明：边坡整体沿软弱夹层滑动,前后缘位置为圆弧滑动破坏,滑动面位于775 m平台到软 弱夹层垂直距离为26 m的位置;有限元强度折减法计算的边坡稳定性系数为1.00,与滑动面反演结果基本一致,验证了该方法的可行性和准确性。研究结果为边坡滑动面的确定提供了一种新思路,对于类似边坡滑动 面快速识别与确定及危岩体的应急治理具有一定的借鉴意义。     

基于PFC2D的排土场边坡稳定性研究

以刚果(金)卡莫亚铜钴矿1^#排土场边坡为研究背景,采用离散元PFC^2D数值分析软件建立了排土场边坡模型,并对排土场边坡5个不同剖面进行了稳定性数值模拟研究,得到了排土场边坡在自然状态和含水状态下的颗粒位移变化云图。结果表明,自然状态下,排土场边坡剖面1-1和2-2均为稳定状态; 剖面3-3、4-4和5-5稳定性较差,由于岩层关系,边坡容易顺着岩层发生滑坡。含水状态下,5个边坡剖面均为不稳定状态,且边坡强度较小,降水时易发生滑坡灾害。排土场整体破坏的滑面形状为近圆弧型,因此边坡滑动模式为“圆弧型滑动”。研究结果可为同类型排土场安全稳定性分析提供参考。     

数值模拟在布沼坝露天矿边坡稳定性中的应用研究

边坡的变形与滑动不但会对露天矿的安全生产带来重大影响,而且会对边坡上的建筑、设备,甚至人身安全带来不利影响。针对布沼坝露天矿西帮边坡出现的问题,对边坡中关键剖面进行数值模拟分析,获得了边坡的稳定性情况。研究表明：西帮边坡整体稳定性较差,存在滑坡危险,将会影响到生产的正常进行。本研究结果可为边坡设计及治理工程提供可靠依据和技术指导。     

近水平露天矿层状边坡滑坡机制的探讨

研究边坡稳定性影响因素和破坏机理是滑坡有效治理的前提。以某露天矿东南帮近水平层状边坡为研究对象,分析了影响东南帮边坡稳定的主要因素,认为东南帮边坡滑动主要是由软弱层控制,可能的滑动模式有圆弧-顺层滑动模式和圆弧滑动模式,东南帮边坡坡脚尚未开采的16#煤的支挡作用不容忽视。研究结论为后期稳定性分析和边坡治理提供了理论依据。     

软岩边坡陡帮开采破坏机理及数值研究

露天矿开采边坡角是资源回收率的重要标志,而陡帮开采可以提高采矿边坡角但会加剧边坡的变形,因此陡帮开采中需要控制应力释放及位移变形。通过摩尔库伦准则研究地应力与软岩强度关系,确定了应力重分布与应力释放的判别条件;选取某矿典型软岩矿山边坡模型、地下水富存状况,及岩土体力学指标,通过研究确定:边坡滑动模式为"坐落-滑移式",沿软弱泥岩层滑动;陡帮开采前边坡沿煤层顶底板滑动稳定性为1.142和1.150,底板控制下稳定性大于顶板控制稳定性;陡帮开采后在558水平以下台阶形成大位移和塑性变形区域,该区域处于极限平衡状态,整体沿煤层底板滑动稳定性为1.033,稳定性与数值模拟中陡帮开采位移破坏模式相符合。     

布沼坝露天西帮边坡滑坡模式分析及治理措施

根据露天矿西帮煤层地质赋存条件，边坡地表、地下位移监测数据和地下位移深度变形曲线，分析得出西帮边坡滑坡模式，并结合边坡稳定性分析，采取削帮减栽等治理措施，取得较好的经济效益。     

降雨入渗对含软弱夹层矿山边坡稳定性影响机制研究

含缓倾软弱夹层的矿山边坡在连续降雨后易发生滑坡,以四川峨眉黄山石灰石矿山磨环凼西侧新滑坡为例,通过现场勘查、工程地质条件分析,利用极限平衡法对该滑坡进行稳定性分析,并建立含软弱夹层无限边坡计算模型分析降雨入渗对此类矿山边坡稳定性的影响机制。结果表明：降雨入渗引起的边坡内部滑动面孔隙水压力上升是诱发滑坡的主要原因;软弱夹层的不透水性会引起滑动面孔隙水压力突变,导致边坡稳定性骤减;降雨入渗的速率、雨水入渗的时长、边坡岩体的含水状态及软弱夹层的不透水特性决定了在降雨入渗的整个过程中滑动面孔隙水压力对边坡的稳定性的影响程度大小。     

矿山边坡软弱夹层赋存状态及蠕变特性对边坡稳定性影响研究

含软弱夹层的露天矿山边坡是一种广泛存在的地质体,其弱强度的夹层岩土体更易导致边坡发生滑坡失稳。然而,目前对含缓倾软弱夹层矿山边坡的研究不够系统深入,且缺乏对其的长期稳定性分析研究。本研究依托某典型的含缓倾软弱夹层露天矿山边坡,系统分析了软弱夹层赋存状态多因素影响下边坡的位移变形演化规律及破坏模式;借助能描述软弱夹层蠕变特性的 Burgers 本构模型,深入探讨了含软弱夹层矿山边坡的长期稳定性。研究结果表明：弱强度参数的缓倾软弱夹层对边坡稳定性也会产生显著影响,软弱夹层的倾角和埋藏深度会明显影响边坡滑裂带位置,且在临界破坏时沿软弱夹层形成完整的贯通滑面;软弱夹层的蠕变特性降低了边坡的长期稳定性。研究成果将为分析此类矿山边坡的工程问题提供借鉴。     

基于FLAC~(3D)的露天矿边坡稳定性分析与研究

采用FLAC~(3D)对露天矿边坡稳定性进行数值模拟,揭示工作端帮的破坏机理。采用Spencer和bishop 2种计算方法进行边坡稳定性计算,结果表明,采场端帮潜在滑坡破坏模式为粉质黏土内部圆弧剪切与土岩分界面顺层滑动形成的组合滑动模式,为边坡失稳的预防和治理提供了科学的依据。     

准东露天煤矿煤层底板软弱夹层抗剪强度参数分析

准东露天煤矿北帮为顺层边坡,且煤层底板存在软弱夹层,在降雨作用下,具有沿软弱夹层滑动失稳的风险;针对此情况开展了软弱夹层试样在天然和饱和状态下的直接剪切试验与三轴剪切试验,并对试验数据进行了对比分析。基于试验结果与准东煤矿北帮边坡当前稳定状况,结合参数反演分析,提出了软弱夹层抗剪强度参数的合理建议值,天然条件下黏聚力与内摩擦角取值分别为27.4 kPa、23.3°,降雨条件下取值分别为18.3 kPa、21.1°。研究结果可作为准确评价北帮边坡稳定性的基础,进而为边坡的处治提供依据。     

露天矿高陡边坡蠕滑区滑动机理分析

针对安太堡露天矿东帮北部高陡边坡出现的蠕滑问题，简述了边坡的工程背景和滑坡现状，研究了蠕滑区滑坡的主要形成因素及滑动机理；通过滑坡前后边坡面的形态、后缘张拉裂缝以及剪出口的位置对滑移面进行预测；运用FLAC^3D建立了边坡三维地质模型，并进行边坡的变形破坏分析，结合极限平衡分析软件Geo-slope对边坡稳定性进行计算，开展边坡稳定性评价。研究结果表明：边坡变形破坏分为后缘切层滑动、坐落式顺层蠕滑、前缘底鼓滑动3个阶段；雨季降雨以及地下水是造成边坡滑坡的主要外在因素，边坡面顺倾、软弱夹层的存在是导致边坡蠕滑变形的内在因素；自然状态下边坡研究剖面1 180～1 240 m水平段边坡稳定性系数为1.02，蠕滑区边坡稳定性为存在一定风险，需在该区域开展具有针对性的专项治理措施。     

白音华四号露天矿含断层逆倾边坡形态优化

白音华四号露天矿首采区西端帮为逆倾层状边坡,受坡体内顺倾断层及弱层双重影响,开采过程中存在滑坡风险。为保障采剥作业安全,开展了西端帮边坡稳定性研究工作。选取西端帮断层区的典型工程地质剖面作为研究对象,基于数值模拟,分析研究边坡变形破坏机制及潜在滑坡模式;基于刚体极限平衡法,对边坡稳定性进行定量分析。研究结果表明:边坡的滑移模式为圆弧、断层为侧界面,弱层为底界面的切层顺层滑动;边坡形态优化设计结果:三系底板弱层以上边坡角为18°,优化后的整体边坡角为23°。     

极限平衡条分法中边坡潜在滑动面搜索方法的改进

利用极限平衡条分法之瑞典圆弧滑动法原理,对边坡稳定性进行分析,一个重要的问题是确定潜在滑动面的位置,本文从数学角度出发,提供了一种搜索潜在滑动面的新方法。     

弱层赋存下顺倾排土场边坡稳定性分析及防治

为了对露天煤矿软弱夹层赋存下顺倾边坡稳定性进行科学评价,以某露天矿内排土场边坡为工程背景,基于极限平衡法,以监测数据分析、滑坡反分析、现场钻探等手段为依据,研究软弱夹层赋存下对内排土场边坡稳定性的影响。结果表明,该内排土场边坡滑坡趋势已基本形成,尚处于匀速变形阶段,煤层底板下部赋存厚约2~3 m的软弱泥岩层组为本次变形的主导因素。为防止露天矿发生大面积滑坡现象,经过治理方案比选,采用"上覆削坡减载"的防治措施进行治理。露天矿采用并实施该治理方案后,边坡变形得到了控制,露天矿的安全生产得到了保证。     

排土场软弱夹层厚度与降雨量耦合的稳定性研究

根据刚果(金)排土场边坡实际情况,以软弱夹层厚度与降雨量为变量,进行了两者耦合与边坡安全系数的影响研究,基于Geostudio-SEEP/W、SLOPE/W模块的计算能力,应用Bishop方法计算了在不同夹层厚度、不同降雨量下的边坡最小安全系数,同时进行了排土场边坡的滑动面分析及渗流分析。研究表明:降雨量增加,水位逐渐上升,抗剪强度减弱,安全系数逐渐降低;软弱层厚度增加,滑面半径增大,抗滑力减小,安全系数减小,降低速率大于降雨。     

河南天新煤业露天采场边坡稳定性研究

通过滑坡历史统计、岩性描述、弱层岩样液限、塑限、塑性指数试验等,认为研究区滑坡具两种形式,分别为软弱岩层滑动与黄土层、卵石层等滑动。采场发生滑坡的原因与影响采场最终边坡稳定的因素分为内在因素和外在因素。内在因素为软弱层、低强度岩层的存在、构造裂隙发育和含水因素;外在因素为采掘工程接近或切断软弱层,打破了岩体的原有平衡,是诱发滑坡的动力因素。研究结果表明采场工作帮的地层复杂,局部地段构造发育,软弱夹层、结构面发育,含水性较好,这些对边坡稳定性都有一定影响。南帮稳定性评价结果表明,东南帮剖面稳定性较差,应加强支护和加固工程。     

流固耦合作用下含缓倾软弱夹层边坡稳定及参数敏感性研究

含缓倾软弱夹层岩质边坡中,存在应力场、渗流场等多场相互作用。由于不同区域缓倾软弱夹层形成的地质条件和组成成分不同,导致软弱夹层力学参数各异,在渗流场和应力场耦合作用下软弱夹层力学性质相对于自然状态亦会产生变化,因此流固耦合作用下缓倾软弱夹层参数特征的研究成为边坡稳定性分析与治理工作中需要进一步研究的问题。为探求流固耦合作用下含缓倾软弱夹层典型相关参数对岩坡稳定性的影响程度,以四川省金顶黄山石灰石矿山边坡为研究对象,基于强度折减法和流固耦合理论对边坡进行稳定性分析,选取软弱夹层倾角、厚度、内摩擦角及黏聚力设计正交试验,并采用极差分析和单因素分析法对各参数在边坡稳定性分析中的敏感性进行研究。研究结果表明:在流固耦合作用下,软弱夹层厚度越大、黏聚力越高,边坡稳定性不一定越好;软弱夹层倾角越小、内摩擦角越大,边坡越趋向于稳定。     

扎哈淖尔露天矿含软弱夹层边坡稳定性与形态优化

为了准确评价露天煤矿含软弱夹层边坡稳定性,实现边坡形态优化设计,对露天煤矿地质资料调查分析,确定了露天煤矿潜在滑坡模式,基于边坡稳定性计算结果分析,确定了边坡最优形态。结果表明:含软弱夹层边坡潜在滑坡模式为由地表裂纹剪断至第四系底板,与各弱层相接,最后按45°-φ/2剪切角剪出的组合滑动;风化带以上稳定边坡角为14°;剖面20、A10、B21、B24可以按台阶高度24 m、运输平盘宽度30 m的采掘参数向下降深至IV煤;剖面11仅可降深至III煤;剖面B19、B20可以降深至IV煤,但需减缓风化带以下、III煤以上边坡角度。     

开挖条件下软弱夹层对岩质边坡稳定性的影响

以金川露天石英石矿采场岩质多级边坡为研究背景,运用岩石破裂过程分析软件RFPA对多级边坡的在开挖卸荷条件下的变形失稳过程进行数值模拟,对含软弱结构面的边坡进行分层处理并与完整结构面的边坡变形失稳特征进行对比分析。研究结果表明:边坡的软弱夹层附近更易产生局部应力集中并且最早出现初始裂纹;含有软弱层的应力场在边坡变形失稳破坏前后均存在较大应力波动,与完整结构面的边坡相比应力场的剪应力的峰值提升了1.1MPa。在强度折减过程中滑动贯通面形成的时间提前了五步,边坡强度安全储备系数下降了0.47;研究结果对于边坡的整体稳定性评价具有一定的参考价值。