降雨条件下某露天矿不同荷载作用的边坡稳定性分析

降雨一直是引发滑坡灾害的主要因素之一,在历年来的滑坡事故案例中,80%以上的滑坡都有降雨伴随。以西北某露天矿边坡为研究对象,开展室内试验获取各岩层在天然状态和饱水状态下的岩石力学参数,运用拟静力法和流固耦合原理进行数值模拟,对边坡应力应变的分布变化进行了研究,分析塑性区分布状态、关键点位移的变化趋势,模拟计算确定3种不同工况(降雨、降雨+爆破、降雨+地震)下终了边坡稳定性的安全系数,判断边坡的稳定性,并分析了降雨导致地下水升降对边坡稳定性的影响。结果表明,该露天矿初步设计的边坡稳定性较好,符合相关规范,为该矿山后续的边坡开挖施工提供了相关理论依据。     

基于GTS的地震作用下三官庙滑坡稳定性研究

辽阳市弓长岭区三官庙滑坡体处在Ⅶ度地震烈度区,滑坡体呈对滑状,滑坡体整体坡度较缓,受渠内污水的润滑作用,该滑坡目前处于蠕动变形阶段。采用Midas-GTS建立有限元仿真动态模拟分析模型,对三官庙滑坡在天然工况和地震工况下的稳定性进行了分析。考虑未来50 a地震超越概率10%工况,采用峰值为0.1g的时程荷载,运用四边形循环化网格法进行网格拓扑,对岩土体物理参数进行强度折减,分析坡体剪切应变区及等效塑性区,确定潜在滑动带,并将其与极限平衡法所得结果进行对比分析,两者拟合度很好,计算结果显示斜坡在天然状态下基本稳定或稳定,安全系数为1.2~1.3,但由于峰值为0.1 g的地震动加速度的加入,安全系数降至为1或以下,边坡处于不稳定状态。     

石宝露天矿边坡稳定性的数值模拟分析

基于现场工程地质勘察和岩石力学试验,建立数值模拟计算模型,从应力、位移、塑性区变化等方面进行边坡稳定性分析。模拟分析结果表明:由于岩体剪切破坏造成坡脚贯通产生滑移面,在楔形破坏作用下可能产生滑坡。因此应加强边坡坡脚治理,必要时进行削坡卸载。     

高海拔地区金属矿排土场稳定性分析及关键参数优化

针对高海拔地区金属矿排土场稳定性问题,以西藏甲玛矿区角砾岩排土场边坡为依托,采用FLAC3D数值模拟软件,基于有限差分法并结合强度折减理论,利用冻融损伤修正后的岩体力学参数,得出了在当前排土工艺下边坡的位移变化规律、应力变化特征、剪应变速率和塑性区的分布特征,分析了其稳定性,并进行了关键参数优化。研究表明:①高海拔这一因素易导致岩体在冻融循环作用下损伤劣化;②滑坡产生的过程可归纳为:当排土场形成之后,坡体内部出现塑性破坏区,伴随着剪应变带逐渐扩大,边坡内的塑性破坏区面积也增加,剪切塑性区将会大面积出现在斜坡的前缘上,其塑性区基本贯通,滑坡产生;③角砾岩排土场边坡在当前排土工艺下有沿着近似圆弧滑面向坡脚滑动的趋势;④确定的最优关键参数为单台阶高度40 m,组合台阶宽度40 m。模拟结果与现场破坏情况具有显著的一致性,且优化后的排土工艺提高了排土场的稳定性,对于类似排土场边坡稳定性研究具有一定的借鉴意义。     

基于FLAC3D软件的极端恶劣环境下边坡稳定性分析

为了评价某西藏露天矿边坡在极端恶劣条件下的稳定性,以矿区边坡A-A剖面为典型研究对象,通过岩土力学室内试验和经验类比法确定岩体力学参数,采用ANSYS软件建立矿区边坡A-A剖面的计算模型,然后加载积雪和地震荷载,运用FLAC3D软件分析边坡的位移、剪应变增量和塑性区大小。结果表明：在开采过程中碎石土区域最大累计位移约为84.6 mm,岩质台阶面部位剪应变增量很小,为0.001以下,碎石土台阶边坡局部区域最大剪应变增量小于0.009 36,岩质台阶面部位以及碎石土边坡区域无塑性区,整体边坡以及局部碎石土区域台阶边坡稳定;在积雪和地震工况作用下,最大累计位移约为366.8 mm,岩质台阶面部位剪应变增量很小,为0.01以下,碎石土台阶边坡局部区域最大剪应变增量小于0.082,岩质台阶面部位有少量塑性区,碎石土边坡区域出现了较大的塑性区,其稳定性有所降低,但整体边坡仍能保持稳定。     

降雨对含有软弱夹层的边坡稳定性影响分析

边坡稳定性分析是露天采场工程建设中的核心问题,而大多数滑坡都在雨季或降雨后的短时间内发生,在边坡稳定性分析中合理地考虑降雨作用的影响十分必要。以云南宝坪采场边坡为研究对象,根据工程施工的实际情况,分5个开挖步、6个阶段对处于降雨状态下的边坡稳定性进行了模拟分析。分析结果表明,在整个开挖过程中,边坡岩体处于降雨状态时边坡的稳定性程度会明显降低,特别是当边坡开挖至第三阶段时,边坡的位移值及安全系数均出现了大的跳跃式变化,证明了水是造成边坡发生滑坡的诱导因素。     

圣雄黑山煤矿高陡边坡稳定性数值模拟分析

为保障矿山安全生产,实现安全风险预控管理,针对黑山露天煤矿南帮边坡,通过现场工程地质勘察和岩石力学试验,建立FLAC~(3D)数值模拟计算模型,从应力、位移、塑性区变化等方面进行边坡稳定性分析。结果表明,该矿南帮边坡竖直和水平应力符合地应力分布规律,由于受到开挖卸荷及上部覆岩挤压作用,在坡脚煤台阶处出现应力集中现象。边坡整体位移较小,基本处于稳定状态,在+2 420～+2 430 m煤台阶坡脚处出现局部塑性集中区,后期可能产生局部变形滑坡现象,需加强监测。分析结果为矿山边坡防护和安全生产提供重要技术依据。     

胜利露天矿边坡工程渐进性破坏分析研究

岩石的流变性是导致边坡变形破坏的重要力学性质之一。边坡的变形破坏与岩石的流变性密切相关，且大多都具有渐进性。为了揭示边坡工程渐进破坏的机理，结合露天矿山工程实际边坡，通过应用数值模拟软件对边坡渐进破坏过程进行分析，对露天边坡塑性区出现的时间以及演化特征展开系统研究。结果表明：露天边坡塑性区出现的位置和范围与时间存在着直接关系|露天矿边坡的失稳破坏并不是瞬间便发生整体破坏的，而是由局部破坏逐渐扩展以致贯通渐进过程，进而指导露天矿山的安全生产。     

降雨温湿环境下的岩石吸水特征试验研究

岩石的吸水特征与其温湿环境密切相关,以岩石为主要材料的降雨型岩质边坡总是处于一定的温湿环境中.采用自主研发的软岩气态水吸附智能测试系统,通过模拟降雨温湿环境研究岩性、降雨延时、温度三个因素与岩石吸水特性之间的关系,得出了岩性组分不同的降雨型岩质边坡的水力响应特征.研究结果表明:降雨温湿环境(温度20℃、相对湿度100%)下的干燥砾岩吸水量最大,细砂岩和粗砂岩次之,绿帘角闪岩最小;砾岩具有较强的雨水下渗能力;细砂岩和粗砂岩在吸水量达到峰值后吸水曲线斜率出现负值,表明由“吸水”向“积水”转变;绿帘角闪岩很快出现“凝露”现象,下渗能力非常弱.该研究成果揭示了由砾岩为主要组分的岩质边坡具有较强的雨水下渗能力,强降雨时以渗流和地下径流作用为主,有必要考虑渗流和径流二者的耦合作用;由绿帘角闪岩为主要组分的岩质边坡,具有较强的排水能力,强降雨时以地表径流和地下径流作用为主,需重点考虑地下水渗透力作用.     

地震作用下边坡的崩塌落石距离研究

基于室内振动台试验和能量守恒原理,开展了一系列的边坡崩塌落石的振动台试验,揭示了不同频谱特性、地震峰值加速度、场地类型、坡形、地下水位高度以及不同落石形状和大小对边坡失稳后崩塌距离的影响规律,提出了不同影响因素下以边坡高度为评价指标的边坡落石防护的临界阈值。研究表明：远场地震作用下不同形状的落石距离大于近场地震作用下的落石距离;不同形状的落石随着地震峰值加速度的增加,其崩落的距离逐渐增加。随着边坡坡角的增加,不同形状的落石距离表现出先增大后减小的趋势,在边坡角度达到60°时,随着边坡角度的继续增加,不同形状落石的距离逐渐减小;随着边坡坡高的增加,不同形状的落石距离表现出增大趋势;考虑地震峰值加速度影响时,不同形状落石距离的从大到小依次为球形、圆柱形、方形、长条形;而考虑边坡坡形影响时不同形状落石距离的从大到小依次为球形、圆柱形、长条形、方形,与汶川地震中圆球形和圆柱形落石对边坡坡底构筑物的影响最严重的案例较为吻合。基于概率方法计算得出：在边坡（1.2~1.4）H（H为坡高）范围时坡脚构筑物受影响的概率最大,此区间的确定可为坡脚构筑物的防护设计提供参考。     

地震作用下预应力锚杆岩质边坡动力特性数值模拟研究

针对以往研究对动力作用下的岩质边坡与锚固结构的联合受力特征研究较少这一不足,利用岩土工程专业软件Geostudio,建立了含预应力锚杆岩质边坡的动力有限元计算模型,模拟了在峰值加速度为0.3 g的EI-central波作用下的岩质边坡不同位置的位移、速度、应力及锚杆轴力变化规律。结果表明:地震动力作用对边坡的水平位移有累计增大效应,同时岩质边坡的水平位移具有典型的“鞭梢效应”,岩质边坡的水平位移上部大于下部,表层大于内部,同时竖向位移与水平位移相比可以忽略不计;岩质边坡的水平速度明显大于竖向速度,边坡表层的速度大于内部速度,表明地震动力作用下表层部分更容易失稳破坏。岩质边坡的最大主应力随高程的降低而增大,坡脚处的最大主应力最大,表明地震动力作用下的坡脚部分最容易破坏;地震动力作用下预应力锚杆轴力随地震波沿预应力值进行波动,随着岩质边坡高程的增大,峰值锚固力越大。研究成果可为认识地震动力作用下的岩质边坡与预应力锚杆联合受力规律提供参考。     

扰动岩质边坡强震作用下动力响应分析

煤层露天转地下开采会扰动和弱化高边坡内岩土体,使边坡安全性降低。采用数值方法研究受地下开采扰动的露天高边坡的强震动力反应。以抚顺东露天矿扰动岩质边坡为工程背景,以有限元程序FSSI-CAS 2D数值计算为分析手段,研究东露天边坡强震作用下的动力响应规律。研究发现：① 东露天矿坑下覆岩体,对地震波的放大效应明显低于两帮边坡的放大效应;两侧边坡对地震波的放大效应与所处位置的高度成正相关关系,高度越高对地震波的放大效应越明显。② 对于处在同一边坡高度的点,由于右侧边坡扰动岩体性较弱,右侧边坡上对地震波的放大效应明显要高于左侧边坡的放大效应。③ 计算区域内的任何位置,对入射地震波大水平放大效应要永远高于竖向放大效应。无论是加速度响应、速度响应还是位移响应,受开采扰动影响越大的区域,加速度、速度响应和位移响应越剧烈。加速度、速度响应和位移响应剧烈的区域与扰动岩体损伤程度较大的区域一致。     

基于离散元法的抗滑桩加固顺倾节理岩质边坡抗震性能研究

以抗滑桩加固后的顺倾节理岩质边坡为研究对象，使用颗粒流软件建立边坡数值模型，分析了边坡自然状态下的破坏模式和加固后的变形特征，通过输入真实地震波，对地震作用下顺倾节理岩质边坡和抗滑桩的动力响应和破坏模式进行了系统的研究。研究结果表明，在自然状态下的顺倾节理岩质边坡的破坏模式属于前缘牵引式，后缘垂直拉裂，滑坡内部拉剪组合破坏沿顺倾节理方向滑移，与实际情况相符；抗滑桩可降低结构面的不利影响，保持边坡整体稳定；地震荷载作用下，抗滑桩可保证边坡不发生大规模破坏，同时降低了结构面对边坡破坏模式的不利影响，讨论了不同工况下的边坡安全系数。本研究对地震诱发滑坡风险的预测和加固设计具有重要的意义。     

某高速高兴村长弄屯不稳定斜坡稳定性研究

长弄屯不稳定斜坡为典型的推移式变形体,特殊的地质结构及演化历史是孕育斜坡变形的内在条件,在降雨和工程开挖耦合作用下,诱发原本不稳定的斜坡产生了推移式蠕滑变形。通过分析评价地质背景、岩土类型、滑体规模、形态结构特征、水文地质条件、岩土物理力学参数等,认为长弄屯滑坡体在天然状态下均处于欠稳定状态,在强降雨天气冲刷下及雨水的入渗作用,滑坡体的自重增加、稳定性变差,滑坡可能进入快速整体滑动阶段,有必要进行工程防护。     

地震诱发滑坡稳定性分析及监测预警方法研究

5.12汶川地震触发了大量滑坡、泥石流、崩塌等次生地质灾害,位于陕西省汉中市广平镇凤凰山滑坡就是1处典型的震动触发破坏。由于滑坡点距离震源点较近,地震波是导致本次滑坡的主要控制因素。首先,经现场调研,应用极限平衡计算软件对边坡在地震前后的稳定性进行了数值计算,确定地震动力响应对边坡稳态的显著影响;然后,根据稳定性分析结果,决定采用SPRM-01型滑坡远程监测系统对凤凰山滑坡体危险区域进行了长达25个月的实时监测;最后,通过对实测数据的系统分析,得出地震诱发凤凰山滑坡后,岩土体内部应力达到新的平衡,潜在滑动面上的下滑力随时间变化趋势平稳,滑坡体处于稳定状态。     

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。     

降雨诱发采动滑坡物理模拟试验研究

采动滑坡是岩土工程中极具挑战性的问题之一,采动滑坡为矿区地质灾害的主要类型,其危害性相较于其他类地质灾害更加严重。采煤会诱发平缓结构斜坡发生强烈的地面变形,研究结果表明天然状况下采煤结束后一定时间内地面变形将趋于稳定,采动滑坡的发生受降雨影响显著。以贵州马达岭滑坡为地质原型,马达岭斜坡为平缓倾内的层状结构斜坡,具有上硬下软和上陡下缓结构特征,是受采矿和降雨影响诱发的滑坡。采用物理模拟方法,应用模型箱和相似材料根据相似比建立滑坡模型,采用土压力监测计、孔压力监测计和三维激光扫描仪对模型进行监测,研究了模型在开采与降雨两类工况下变形及内部应力的变化情况和在开采与降雨共同作用下斜坡变形破坏过程,再现了滑坡从孕育到发生的全过程,分析强降雨诱发采动滑坡形成的机制。研究表明:采空区形成后,坡内原有的应力平衡被打破,发生应力重分布,采空区顶板应力卸荷,边界部位应力集中,顶板位置首先发生弯曲沉陷,产生大量离层裂缝,裂缝不断向四周扩展,逐渐形成大量竖向拉张裂缝,采空区的边界部位出现多条斜向裂隙;同时采动的影响不断向上传播,采空区顶板处产生裂缝多与上覆岩体中发育的裂缝贯通形成大型裂缝;降雨作用下,坡内裂缝持续发展,降雨导致采空区及上覆岩体中形成稳定水位,增大坡后的静水压力,使裂缝不断增大,推动斜坡向临空面发生变形,雨水下渗作用下,逐渐沿下部"阶梯状"裂缝、采空区、竖向拉张裂缝形成基本贯通的潜在滑动面,最终在水压作用下,剪断锁固段形成贯通的滑面,发生整体滑动。马达岭滑坡其演化过程可分为3个阶段:①采空区覆岩-斜坡变形阶段:由于开采使上覆岩层产生变形破坏,模型坡表及内部发育大量裂隙,为雨水的入渗提供有利条件;②降雨诱发斜坡整体变形演化阶段:雨水入渗模型,加剧裂缝发育,使模型向临空向发生变形,坡内裂隙已基本贯通,模型到达失稳的临界点;③滑面扩展-滑坡发生:降雨作用下,岩体不断被软化,同时,模型内裂缝充水,使裂缝不断发育直至贯通,导致滑坡发生。因此其变形破坏机制可总结为采空区覆岩-斜坡变形→降雨诱发斜坡整体变形演化→滑面扩展-滑坡发生。