基于极限平衡法的露天边坡平面分析

依托刚果金卡莫亚铜钴矿区南II露天采场边坡为具体工程实例,运用极限平衡计算方法,研究了该露天采场边坡的稳定性,研究结果表明:在计算方案I～III与IV～VI条件下,边坡安全系数呈现出依次降低的变化规律;A区与C区台阶高度为24m的情况下,坡面角分别为60°～70°与60°～65°时,6种计算方案下边坡的安全系数均大于许用安全系数,边坡台阶不会发生平面破坏;6种计算方案下边坡的安全系数整体呈现出逐渐降低的趋势,自重(有张裂缝)+地下水+爆破振动力状况对边坡稳定性影响最大,且张裂缝因素起主导作用。研究结果可以为类似工程提供参考。     

大峰露天矿边坡稳定性分析与治理措施研究

边坡失稳破坏是露天矿山开采重大灾害之一。以大峰露天矿为背景,对终了边坡的稳定性进行研究,根据层理的分布特征,将边坡的潜在破形态分为2类:非工作帮为例的顺层滑坡与端面为例的圆弧形滑坡。采用理论分析方法,分析了影响2类边坡稳定性的主要因素有台阶高度、台阶坡面角、平台宽度,通过数值模拟对边坡潜在的破坏形态进行了验证。同时,采用正交试验分析了3种影响因素的主次顺序,确定了最优终了边坡结构参数:非工作帮终了边坡为台阶高度10 m,台阶坡面角70°,台阶平盘宽度5 m;端帮边坡为台阶高度15 m,台阶坡面角70°,台阶平盘宽度3 m。大峰露天矿最终无边坡失稳现象发生,为此类边坡稳定性维护提供一定参考价值。     

某露天矿山高陡岩质边坡稳定性的优化设计研究

采用岩石力学试验、FLAC3D强度折减法以及Slide极限平衡法对某露天矿山可能发生滑坡或坍塌的2个典型位置的终了边坡进行了稳定性分析,分析其在极端工况(自重+暴雨+地震)下的稳定性。研究结果显示,该露天矿山的台阶坡面角及终了边坡角设计不合理,1-1剖面和2-2剖面在极端工况下的安全系数仅为1.03和0.935,边坡容易产生滑坡或坍塌。为此,需对边坡进行优化设计。1-1剖面的台阶坡面角由75°调整为70°,2-2剖面采用削坡减载的方式拟定削坡角度为23°。数值模拟结果显示,边坡经过优化后,2个剖面的平均安全系数分别为1.15和1.14,边坡处于稳定状态。     

某露天矿山台阶边坡结构参数优化分析

针对目前露天采场不同结构类型的台阶边坡结构参数设计相同的问题,通过应用反演分析,优化了强风化岩台阶边坡结构参数;通过3GSM不接触测量技术,进行基于统计法的不同岩体结构的台阶坡面角优化;通过限定边坡稳定性安全系数,应用平面破坏理论,进行了不同岩体结构的台阶边坡高度优化;通过应用楔形体稳定性进行合理性验证,达到了安全及经济双重限定下台阶结构参数优化的目的,对类似矿山具有借鉴意义。     

西藏某高陡露采边坡稳定性分析与优化

为探讨西藏某高陡露采边坡稳定性,利用数值模拟和极限平衡法对西藏某露天矿高陡边坡稳定性进行评价,并考虑暴雨荷载劣化因素,采用FLAC~(3D)边坡稳定性进行定性计算,并对露采边坡不同开采方案进行对比分析,选定最佳设计方案后,利用slide选择最终露采边坡角。结果表明:原设计方案安全平台15 m,清扫平台15 m,接渣平台20 m;岩质台阶坡面角75°,碎石土覆盖层坡面角75°虽能保持边坡整体稳定,但碎石土区边坡欠稳定,且剥采量较大;建议修改方案为安全平台6 m,清扫平台12 m,接渣平台30 m;岩质台阶坡面角70°,碎石土覆盖层坡面角40°,一期最终边坡角38°,能使碎石土区域边坡及整体边坡保持稳定,且能减少剥离量,在保证安全的情况下能实现效益的最大化;最终露采边坡角为38°,此时边坡稳定性可满足自然开挖和暴雨载荷下的边坡稳定性要求。     

含软弱夹层露天矿高边坡台阶宽度及台阶坡面角协同优化研究

采用工程类比法建立露天矿开采中台阶宽度及台阶坡面角协同优化循环流程图,采用强度折减法,以含软弱夹层的四川黄山石灰石露天矿山高边坡为例,计算不同台阶宽度及台阶坡面角方案下边坡稳定性系数,探讨软弱夹层对边坡稳定性的影响,最终确定合理的台阶宽度及台阶坡面角取值。结果表明,循环流程图更为清晰直观地展示了台阶宽度及台阶坡面角协同优化的整个过程,可直接获得台阶宽度及台阶坡面角组合大小; 软弱夹层大大降低了边坡稳定性,且易成为潜在滑动面; 该矿山边坡3-3'剖面的最优安全平台宽度、清扫平台宽度及台阶坡面角分别为4 m、8 m和64°。研究成果可为矿山实现安全经济生产提供新思路和指导作用。     

露天矿高边坡破坏机理研究的强度折减法

依据岩质边坡渐进破坏特征,应用有限元强度折减方法,利用RFPA模拟软件建立了露天矿边坡的数值分析模型,模拟边坡失稳的全过程,计算出不同高度和坡角下的强度储备安全系数,获得了安全系数与边坡高度和角度之间的变化关系,分析了不同边坡的破坏特征与稳定性的演化规律。研究结果表明:边坡的破坏位置和滑坡类型与边坡的高度有关,中低边坡、高边坡、超高边坡所采取的防治措施不尽相同;强度储备安全系数会随着边坡的变高、变陡而逐渐减小;当边坡高度大于500 m时,由于发生整体滑坡的趋势下降,安全系数的下降速率变缓。     

甲基卡锂辉石矿露天边坡稳定性研究

针对康定甲基卡锂辉石矿东南西北4个方位形成的高度不等的露天边坡的安全稳定问题，在开展现场工程地质调查、对边坡工程地质进行岩组划分、分区和对各个分区的破坏模式进行总结的基础上，采用极限平衡分析方法、二维有限元数值模拟分析以及强度折减法对设计情况下露天边坡稳定性进行分析。通过对2个分析剖面、3个边坡稳定性分区在3种工况下边坡稳定性的极限平衡分析得出，边坡整体安全系数均大于许用安全系数1.20、1.15和1.10，并运用二维有限元数值模拟分析得出，强度折减法计算的安全系数与极限平衡分析法的结果相近，边坡的滑动模式与极限平衡分析采用的边坡滑动模式一致，证明极限平衡分析的结果具有可靠性。最后得出在现有设计情况下甲基卡锂辉石矿露天采场最终境界边坡整体是稳定的，现有台阶坡角较为合理。     

基于ABAQUS的边坡稳定性影响因素分析

为了分析不同因素与边坡稳定性的相互关系,借助了ABAQUS有限元模拟软件通过强度折减法,采用控制变量的方法建立了仿真模型,分析了弹性模量、容重、边坡高度、坡面角、粘聚力以及内摩擦角单因素变化对边坡稳定性的影响,得到了不同参数下安全系数随影响因素数值变化的规律。计算结果表明:弹性模量的变化对边坡的稳定性影响不大,岩土的容重、边坡高度和坡面角与边坡安全稳定系数呈线性负相关,岩土的粘聚力和内摩擦角与边坡安全稳定系数呈线性正相关。     

不同倾角采动边坡移动变形特征及稳定性分析

为了研究采动对不同倾角的坡体稳定性影响,基于FLAC3D数值模拟,分析了不同倾角的采动坡体位移变形情况。运用强度折减法计算出煤层开挖前后不同倾角的坡体安全系数,并对坡体稳定性进行了分析。研究表明:坡体倾角越大,受采动影响及位移越大,不同倾角下最大垂直位移均集中在坡脚处,最大水平位移随坡体倾角增大向坡顶转移;坡体倾角越大,安全系数越低。煤层开采后,最大安全系数为30°坡体时的1.22,最小安全系数为75°坡体时的0.73。;坡体倾角大于60°时,采动坡体处于易失稳状态,应采取必要的边坡防治措施。     

离子型稀土矿边坡稳定性与注液高度优化研究

某离子型稀土矿采用原地浸入法开采,为了研究其边坡稳定性,针对矿山3个采区的地质地形情况,建立了9个最具代表性的边坡稳定性分析剖面。采用Slide6.0软件分三种工况条件分别计算了注液前后边坡安全系数及破坏概率,结果表明：注液前各剖面在三种工况条件下均满足安全系数要求,边坡稳定性状况良好;注液后各剖面安全系数均较大幅度降低,自重+地下水+地震力为最不利工况;3-2剖面边坡在最不利工况条件下安全系数小于允许值1.05,破坏概率达到45.6%,剖面边坡存在较高的失稳破坏风险。通过进一步优化注液顺序与注液高度,减少饱和注液的时间,得出了3-2剖面边坡注液需分为两个阶段,第一阶段注液高度不能高于35 m,第二阶段可一次性注液到底,按此步骤及要求进行注液开采可保障该剖面边坡稳定性。     

地震作用下矿山边坡永久位移非线性分析

地震作用下矿山边坡的稳定性一直是热点话题,而岩土体非线性强度特征对边坡安全影响更为显著。本文以不同破坏条件下的矿山边坡为研究对象,考虑岩体后缘抗拉强度折减的作用,选取极限分析法中平面应变的对数螺旋旋转机制构建屈服加速度的功能方程,以计算不同坡角、内摩擦角、顶部荷载强度、地震荷载以及张拉折减系数下的矿山边坡的稳定性;采用经典Newmark法对贺州市某矿山项目中典型矿山边坡位移进行推导计算。研究结果表明:考虑非线性破坏对于边坡屈服加速度的影响显著,而顶部荷载加剧屈服加速度的折减;考虑后缘张拉强度折减后矿山边坡的位移可达到传统分析的近2倍。因此,考虑岩土体抗拉强度折减的影响对矿山边坡的抗震稳定性设计至关重要。     

基于赤平投影-强度折减法的露天矿边坡稳定性研究

露天矿山边坡稳定性是矿山安全生产的重要组成部分。基于赤平投影法对某矿山终了边坡进行稳定性分析,分析表明边坡在动载的作用下存在失稳的可能;故进一步基于强度折减法对边坡进行数值模拟。模拟结果显示:在爆破工况下,选取的剖面所在边坡安全系数分别为2.16和2.54,均大于允许安全系数1.18,地震+暴雨工况下安全系数分别为1.34和1.52,也大于允许安全系数1.18,即终了边坡处于稳定状态。但由于地震+暴雨工况下安全系数与允许安全系数较为接近,因此需在矿山生产过程中密切关注边坡的稳定性情况。     

露天矿地表松散层边坡角寻优模型研究

露天矿地表松散层边坡角的确定是露天矿开采设计的基础研究工作,为矿山开采提供有效的安全保障。通过采用边坡极限平衡分析与回归正交试验相结合的方法,建立包括松散层厚度、粘结力、内摩擦角、边坡角和容重五个主要影响因素与边坡稳定性之间的回归模型,得出各影响因素及其交互作用对边坡稳定性的影响规律。通过回归模型的显著性、失拟性检验,对比相同参数条件下的回归模型与数值模拟计算值,结果表明:回归模型显著,拟合度高,计算结果具有较高的可信度。在此基础上,通过反解回归模型,得出任意许用安全系数下的地表松散层边坡角寻优模型。该模型通用性强,为露天矿边坡角寻优提供了一种新的方法。     

下伏复杂空区山体斜坡滑塌形成机理与数值模拟研究

以某金属矿山山体斜坡滑塌为研究背景,分析了矿山滑坡地质灾害产生过程及形成机理,并采用数值模拟方法模拟了山体斜坡潜在滑弧面与斜坡发生的位移。结果表明,山体斜坡滑塌主要由三个阶段构成:山体地表塌陷裂缝形成阶段、山体地表塌陷裂缝扩展阶段和山体斜坡滑塌阶段,并分析了每个阶段形成与发展机理; 岩层结构面产状对山体斜坡稳定性有重要影响,它加速了塌陷坑的扩展; 斜坡原始状态安全系数为1.23,大于许用安全系数,原始状态斜坡处于稳定状态,在井下矿体开采影响下,山体斜坡沿着潜在滑弧面形成上牵引式-下推移式复合形式的山体滑坡。数值模拟得到的潜在滑弧面与机理分析的滑弧面基本一致,验证了机理分析的准确性。滑坡体水平方向长度为243 m,垂直方向深度为128 m,斜坡坡脚处最大位移为4.0 m,整体斜坡滑塌基本沿着分析得到的潜在滑弧面发生滑坡。研究结果可为矿山地质灾害治理设计提供参考。     

安全稳定性约束下的排土场优化设计

在保证露天矿排土场边坡安全稳定的情况下,优化排土场几何参数,达到在有限排土场范围内排土量最大的目的。根据排放物的物理性质,选择边坡平面滑动和圆弧滑动的安全稳定性系数为安全评价指标,利用排土场底面内接半径把排土场的边坡倾角、台阶高度与宽度联系到一起,分析三个指标之间的制约关系,将台阶宽度转化到台阶高度和边坡倾角的函数,分别对边坡倾角和台阶高度进行分段求取,多次模拟计算,得出一组接近于最优解的值作为排土场设计的最佳模型。实验结果表明,和其他方法比较,本文算法考虑了安全稳定性约束条件下,实现排土场设计尽量多排土、少占地的目的。     

基于瞬态渗流作用下的堆浸场边坡稳定性分析

堆浸场长期在喷淋液喷淋作用下,一直处于饱和非饱和的状态,其边坡稳定性与其他类型的边坡稳定性有很大的区别。采用专业渗流场分析软件Geo-Studio开展了基于瞬态渗流场作用下的稳定性分析,并推荐了堆浸场最大堆置高度。研究结果表明：1）在长期喷淋液作用下,降雨对边坡稳定性仅产生一定程度上的影响,安全系数降低较小。2）随着堆浸场堆高增加,边坡安全系数逐渐下降,增加到120 m时,可满足许用安全系数。3）随着喷淋液不断的喷淋,逐渐在堆浸场内部形成渗流场,主要是从堆浸场顶部向下部渗流,形成的水位线不断下降。喷淋第35 d左右,喷淋液渗流到堆浸场的底部。随着堆高增加,边坡部分散体物料受喷淋液影响逐渐减小。     

上软下硬地层边坡地震动载下稳定特性的拟静力分析方法

结合强度折减法思想,并考虑到上软下硬地层边坡特点,基于拟静力法,对地震作用下的上软下硬地层边坡稳定性进行分析。采用正交试验和极差分析法,比较坡高H、坡角β、上部地层厚度h和软硬地层参数对不同强度地震下的上软下硬地层边坡稳定性的影响。当H、β、h一定,而上部地层内摩擦角s、黏结力cs及水平地震作用系数kH在一定范围内取值时,研究这3个参数变化对上软下硬地层边坡稳定性的影响,并分析了上软下硬地层边坡的稳定性演化规律和破坏过程。在H、β、h以及软硬地层参数一定时,分析kH和比例系数ξ的取值对上软下硬地层边坡稳定性的影响。研究结果表明:β和h是影响地震作用下的上软下硬地层边坡稳定性的主要因素,其次是H;而且h的敏感度会随着地震强度的增强,进一步增大。在不同H、β和地震强度下,边坡安全系数F_s与c_s和Φ_s近似成线性比例关系。水平地震作用对安全系数影响最大,竖向地震作用次之。     

地震动力响应下某矿山排土场边坡稳定性分析

地震引起的边坡动力响应是诱发排土场失稳的主要诱因之一,本文以某矿山排土场边坡为背景,采用Geostudio软件模拟分析了Ⅷ级地震作用下某排土场边坡质点位移时程曲线、质点应变时程曲线以及安全系数时程变化曲线。研究结果表明：在地震力作用时间段内,该矿山排土场边坡最大质点位移、最大质点应变仅为8cm与0.0025,安全系数最小值为1.65大于规定的许用安全系数1.10,表明该排土场边坡处于稳定状态。