基于渗流作用下含断层的露天矿边坡稳定性的数值模拟研究

为研究含断层露天边坡在渗流作用下的稳定性问题,本文采用 FLAC3D 数值模拟技术构建断层作用下的滑体力学模型,获得顺倾层状边坡分条稳定系数表达式,进而对渗流作用下含断层边坡稳定性的数值模拟分析。所得研究结果明确：岩体强度的弹性模量、内聚力、内摩擦角和岩体抗拉强度等4种影响因素进行敏感性分析,通过分析这4种因素在不同工况下边坡的位移、应力、应变和安全系数,得出了各参数的敏感性分析曲线。从敏感性分析曲线可知,岩体的内聚力对边坡稳定性的影响最大,弹性模量对边坡稳定性的影响最小。开挖不同阶段边坡稳定性的主要影响因素存在差别,其中,前期以断层为主,后期则逐渐转化为渗流作用。该研究为今后露天矿边坡稳定性分析提供了科学依据,对于边坡稳定性分析具有重大的工程实际意义。     

含顺倾弱层软岩边坡三维稳定性影响因素分析

为定量揭示露天矿开挖过程中各人为因素对含顺倾弱层软岩边坡三维稳定性的影响及其程度,以扎哈淖尔露天矿南帮边坡为工程背景,基于强度折减法,应用FLAC~(3D)数值模拟软件,探讨了开挖位置、开挖坡角和内排追踪距离不同时南帮边坡的变形破坏机制和边坡稳定性的影响规律。结果表明:无论开挖位置、开挖坡角与追踪距离如何变化,横采南帮的滑坡模式均为以IVC煤底板弱层为底界面的切层-顺层滑动;在横采条件下,边坡三维稳定性主要受内排追踪距离影响,随追踪距离的增大呈负指数规律减小,且随开挖位置的向南偏移或开挖坡角的减小近线性减小;在横采条件下,内排土场与工作帮间的追踪距离控制在一定范围内时,可以充分利用边坡稳定性的三维效应回收煤炭资源。     

S315省道K92边坡变形破坏机理分析

降雨引起地下水渗流场变化是影响边坡稳定性的重要因素,特别是渗透系数较低的残坡积土边坡,受降雨影响更为显著。315省道K92边坡岩土的力学强度较高,但由于开挖边坡后缘的自然斜坡有广阔的降雨入渗补给区,表层坡积土渗透性好,而前缘开挖边坡残坡积土渗透性差,造成雨季地下水位在坡面出露,从而诱发滑坡灾害。通过计算地下水位变化对边坡稳定性的影响,表明随着边坡后缘地下水位的抬升,边坡稳定系数逐渐减小,可见地下水位的上升引起渗透力增加是导致边坡失稳破坏的主要原因。因此,对于低渗透性土质边坡,应特别注意地下水渗流场变化对边坡稳定性的影响。     

降雨入渗对岩质高边坡稳定性的影响分析

利用三维离散元数值计算软件模拟岩质高边坡开挖后不同降雨强度入渗条件下坡体变形特征,分析研究降雨对边坡稳定性的影响规律,并提出了相应的治水措施。     

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。     

露天矿多软弱夹层边坡变形机理与形态优化研究

针对露天矿多弱层顺倾到界边坡形态设计问题,结合现场实际情况,通过对地质构造、岩层岩性、软弱夹层赋存情况等工程地质特征进行分析,基于刚体极限平衡理论与数值模拟的手段,研究了含多弱层-断层构造复合顺倾边坡的变形破坏特征、滑坡模式以及不同弱层对边坡稳定性影响程度;采用分段优化方式对到界边坡最终形态进行优化,确保了端帮到界开采过程中煤炭采出的安全高效,为类似边坡工程的滑坡防治提供参考。研究结果表明:露天矿含多弱层-断层构造复合顺倾边坡中,上部岩体含多弱层且岩层风化严重,强度较低,随矿坑深度增加,下部断层带处岩体对上部岩体的约束作用减小,露天煤矿端帮多弱层顺倾边坡的潜在滑坡模式为下部牵引致使沿弱层发生顺层滑动,软弱泥岩是滑坡的主控层,泥岩弱层和断层破碎带的相对位置关系是滑坡的主控因素;当F_5断层以上区段坡角为12°,F_5断层以下区段坡角为18°,整体坡角为14°时,边坡能够处于稳定状态。     

降雨条件下含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性分析

降雨是诱发边坡失稳的重要因素之一,为探究降雨对含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性的影响,结合工程实际,基于饱和-非饱和渗流理论,模拟了不同降雨工况下矿山边坡的渗流过程,并运用强度折减法对降雨作用下边坡的稳定性进行了计算。结果表明：软弱夹层会阻碍降雨渗流通道,导致孔压曲线发生畸变;边坡竖直截面上的孔压增长率自上而下呈减小趋势,在相同时间段内浸润深度与坡面孔压的增量逐步减少;降雨过程中边坡主要沿软弱夹层发生塑性变形,降雨6 h后坡面的整体位移会发生突变;4种工况下坡中位置位移的变化量最大,暴雨工况下坡脚处的位移相较于其他工况会发生陡增;暴雨工况降雨24 h后边坡的稳定性系数达到最低,且小于技术规范的要求,边坡处于危险状态。研究结果可为类似地质条件下边坡稳定性的预测、防护与评价提供参考。     

露天矿顺倾层状边坡稳定性的断层效应

作为一种典型的露天矿山边坡,含断层顺倾层状边坡的变形破坏机理及稳定性等问题尤为复杂。结合元宝山露天矿东帮边坡工程实际,基于强度折减理论,同时考虑岩体剪切和拉伸两种破坏机制,应用RFPA软件模拟研究了断层处于不同位置及无断层条件下顺倾层状边坡的动态失稳过程,分析了断层对边坡滑移模式、稳定性以及滑坡力学成因机制的影响,阐明了断层效应。研究结果表明,元宝山露天矿东帮边坡的滑移模式及稳定性主要受F1断层和顺倾弱层控制,断层的存在与偏移导致的坡体内剪应力状态改变以及断层自身的抗剪强度是边坡滑移模式和稳定性发生变化的根本原因;边坡的滑坡力学成因类型与断层无关。研究结果可为露天矿合理滑坡防治措施的提出及剥采工程设计与施工提供参考。     

露天矿含断层边坡地下水渗透特性研究

针对地下水影响下的含断层边坡采动渗透特性问题,本文以伊敏露天矿三采区为工程背景,采用相似模型试验与数值模拟相结合的方法,研究边坡采动前后地下水渗流的特性规律及边坡水位下降过程中渗流场的变化特征.基于相似模型研究露天开采过程中的地下水位渗流动态变化过程、地下水通过断层后水位跌落规律、坡面出水位置及渗流水力坡降特征;通过数...     

基于正交试验的露天矿含断层边坡敏感性分析

随着露天矿的不断开采,形成的边坡高度较大,而且矿区的工程地质条件相对比较复杂,边坡在采动过程中的稳定性问题变得日益突出。尤其是大部分的露天矿都存在断层,使得边坡体的变形破坏机制及稳定性问题变得极为复杂,对矿山人员以及安全的生产产生很大的危害。因此,将正交试验和数值模拟相结合,选取断层厚度、断层倾角、断层黏聚力、断层内摩擦角及断层的露头处距边坡距离5个因素进行分析。最后对模拟的结果进行多因素方差和相关性分析,得出影响边坡稳定性的主导因素和相关性因素。结果表明,断层相关参数对含断层岩质边坡稳定的影响程度为:断层倾角影响程度最大,断层内摩擦角其次,断层黏聚力较小,断层厚度及其露头距离边坡的距离影响程度较小。     

典型渗流对露天矿山边坡稳定性影响的研究

岩石渗流对边坡的稳定性具有重要影响.为了研究渗流对露天矿边坡稳定性的影响规律,结合地质概况,采用数值分析方法对边坡进行了典型渗流作用过程分析,并确定边坡安全系数;研究结果表明,在一定条件下渗流作用对应力场影响很大,渗流与应力场的共同作用直接影响露天矿边坡的稳定性.     

基于强度折减法的露采边坡稳定性分析

根据青海松树南沟矿区的勘察资料,建立了西南部高边坡剖面计算模型,利用强度折减法求解边坡的安全系数。采用FLAC3D计算得到了不同折减系数条件下的计算结果,确定了以塑性区分析为主,最大水平位移为辅的判断依据能够快速得到其安全系数。分析计算结果可知,青海松树南沟西南部边坡在天然状态下的安全系数为1.85。通过对比分析,矿山西南边坡内的断层对边坡稳定性有较大的影响,需要在开挖过程中重点监测。     

经典边坡分析方法的重大问题研究

根据经典根限平衡分析方法在边坡工程中的应用现状,论述了边坡稳定极限平衡分析所面临一系列重大问题。针对高地应力区开挖卸、泥化夹层水膜化效应、变形体边坡稳定及渗流与损伤固液耦合,分析了三维数值计算、变形稳定一体化随机方法、影响后效的等效参量处理、环境边坡 方法等不同解决途径,指出了环境边坡工程的发展前景。并佐以尝 试实例。     

平庄矿压煤边坡陡帮开采三维稳定性分析

平庄西露天煤矿设计采用的到界边坡角偏于保守,造成岩石剥离耗费过多,并且坡脚积压大量优质煤层。本文应用MADIS有限元程序,对西露天矿陡帮边坡压煤区不同开挖宽度的变形规律进行了分析,结果显示开挖空间的最大位移随开挖长度的增加呈现出先陡增、接着缓增、最后趋近水平的扁"S"型增长规律,并且存在一个临界开挖宽度,使得该点可以界定为两个变形差异明显的变形阶段。据此建立边坡三维变形体力学与基于刚体极限平衡分析的MSRAMA法边坡稳态分析的关系式,提出陡帮开采下边坡三维稳定性系数计算方法,并得出陡帮开采下边坡三维稳定性随压煤分步开挖宽度的变化规律,优化压煤最佳开挖宽度。在平庄西露天煤矿Ι区坡脚压煤开采时,利用三维变形效应,采取分段开挖,跟进回填,反压护坡等措施,维护了边坡稳定,取得了良好的经济社会效益。     

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。     

岩体结构控制下的边坡变形破坏模式分析

结合某一水电工程,分析坝址区主要II级结构面的特征,指出断层F11和五庙坡断层带（F6、F7、F8）对边坡变形和稳定性起控制作用;通过地质分析概化出考虑主要结构面的三维数值分析模型,研究蓄水工况下边坡岩体的位移和剪应变增量分布特征;根据地质分析和数值模拟结果提出蓄水之后边坡特有的变形破坏模式,上盘岩体沿着断层F11剪切滑动从而挤压五庙坡断层带产生压缩变形。对边坡岩体的主控结构面断层F11和五庙坡断层带应进行必要的防渗和加固处理。     

复杂地质条件下深基坑岩土边坡稳定性研究

复杂地质条件下深基坑岩土边坡稳定性一直是工程建设的重点研究内容。以某地区建筑工程为例,研究了复杂地质条件深基坑岩土边坡稳定性。分析该工程地形地貌以及概况,选择深坑基支护结构,计算该结构最大变形弯矩以及岩土层之间最大拉应力。利用传递系数法,计算岩土深基坑边坡稳定性,采用有限元分析法,模拟分析边坡的剪切应力。测试结果表明,支护结构的力学参数直接影响深基坑岩土边坡稳定性,深基坑开挖过程中最大位移量为22 mm,并且地质复杂程度的不同,对于岩土边坡稳定性的影响也存在差异;当深基坑支护结构处于极限状态时,岩土边坡位移的土体主要在接近坡脚的区域,最大位移量达到1721 mm,并且最大剪切应力发生在接近坡脚的区域。