降雨-堆载耦合作用下深厚填土边坡稳定性分析

以湖北咸宁某深厚填土边坡为工程背景,采用Geo-studio数值模拟软件,进行了降雨-堆载耦合作用下深厚填土边坡稳定性数值模拟分析,研究了降雨作用下边坡内部孔隙水压力分布特征,探究了降雨持续时间及坡顶堆载对边坡稳定系数的影响规律,结果表明：初始边坡在降雨及坡顶堆载条件下处于欠稳定状态,且边坡稳定系数随着降雨时间的增加逐渐减小,与降雨因素相比,坡顶堆载对该处边坡稳定性影响更大。据此提出了刷坡减载及防水护坡的边坡防护方案,边坡稳定性数值模拟分析结果表明处理后边坡稳定性较好,满足建筑工程要求,同时也验证了数值分析结果的合理性和有效性。     

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。     

降雨对矿山碎石土堆积体边坡稳定性影响

降雨形成的坡面流和渗流对排土场边坡的稳定性将产生一定影响。利用数值模拟技术,对西藏某铁矿排土场碎石土堆积体进行流固耦合计算,研究7天连续降雨对碎石土边坡的稳定性影响,得到以下结论：1）基于气象记录的最大降雨强度138 mm/d,在连续7天的降雨条件下,未对碎石土边坡造成明显的稳定性影响,安全系数从降雨前1.73降低至第4天的1.65后保持不变,最终安全系数远大于规范要求;2）饱和区首先在碎石土堆积体坡顶后缘和坡脚位置形成,随后基岩坡表局部也形成饱和区,在第4天表层的饱和区连通,湿润锋和饱和区随即逐渐向下扩散移动。表明前期渗流以沿坡表向下方向为主,后期以竖直向下为主;3）对碎石土堆积体各个部位的监测表明,此层中从未形成暂态饱和区,坡脚区域的饱和度大于坡顶后缘区域,两处均大于坡体其它区域。     

荷载作用下采场边坡稳定性及参数敏感性研究

为研究荷载作用下影响边坡稳定性因素的敏感性,以西南某露天矿边坡为研究对象,根据采场力学特性采用有限元模拟软件GeoStudio建立模型分析荷载作用下边坡稳定性、应力应变场以及渗流场变化情况。采用IBM SPSS Statistics数据分析软件建立正交表,利用极差和方差分析影响边坡稳定性各因素的敏感性。研究结果表明:自然工况下边坡Y方向存在应力梯度,坡面拐角出现应力集中,最大应变发生在坡脚位置;不断增加降雨,岩体孔隙水压力上升,降雨条件下边坡安全系数呈正态分布;各影响因素对边坡稳定性的敏感性由强到弱依次是坡顶荷载F、粘聚力C、内摩擦角φ、降雨时长T、重度γ。研究结果为采场边坡稳定性分析提供了理论支持,为采场边坡施工设计提供了参考。     

降雨型堆积层边坡的增载-弱化耦合规律及其稳定性灾变机制

运用Geo Studio软件进行数值模拟,分析降雨条件下的瞬态渗流场及强度参数的弱化规律,通过Geo Studio的稳定性分析运用间接耦合法实现增载弱化效应的耦合,结果发现综合考虑耦合灾变效应的边坡稳定性衰减率最大;结合位移动力学,建立了边坡稳定性系数与地下水位变化及强度参数的定量关系式,揭示了降雨条件下边坡稳定性的灾变机制是坡体结构性质损伤和动力增加的综合结果。     

矸石山边坡在降雨入渗作用下的稳定性分析

基于降雨入渗对煤矿矸石山边坡稳定性的显著影响,建立了矸石山边坡降雨入渗的计算模型及对解法编制了MATLAB计算程序,计算了边坡在降雨后的瞬态含水率,运用极限平衡法和FLAC数值模拟法,对矸石山边坡进行了降雨前后的稳定性对比分析。研究表明:降雨入渗只影响边坡以下3 m深度的含水率,易发生表层滑坡;降雨入渗降低了边坡土体的内摩擦角和黏聚力,减小了边坡的安全系数;降雨后边坡体的最大位移及位移分布、最大剪应变及剪应变分布和塑性区均有明显的增加,边坡稳定安全储备显著降低。     

多因素作用下的露天矿边坡稳定性分析

边坡稳定性问题关系到我国露天矿的安全生产和企业发展,得到国家和社会的广泛重视。针对某露天矿边坡,在综合分析边坡的工程概况和地质条件基础上,结合边坡工程的具体特征,采用Slide数值分析软件,考虑了自重、降雨、地震以及多重因素的耦合作用4种工况,分析了露天矿边坡的稳定性。结果表明:露天矿的上盘边坡较稳定,下盘边坡易失稳破坏;在降雨、地震作用下,边坡安全系数降低明显,特别是降雨与地震耦合作用时,应及时采取排水、防震措施。     

露天矿边坡位移监测GIS可视化分析研究

以某大型露天矿边坡作为研究背景,针对该边坡位移监测所得的大量监测数据,提出了应用地理信息系统（GIS）技术手段开展边坡位移监测数据分析的研究思路,建立了包括属性数据和图形数据的GIS基础数据库。依托ArcGIS操作平台,实现了露天矿边坡位移监测数据GIS可视化研究分析。结果表明,该边坡下部区域稳定性较好,西帮边坡部分区域及东北角边坡顶部位移较大,稳定性较差。同时,应用GIS技术开展边坡位移监测数据分析,能够更加直观准确地表达边坡稳定性状况,提高了工作效率和信息化水平。     

降雨入渗下边坡稳定性的影响研究

为研究降雨入渗下边坡稳定性的影响研究,基于某实际边坡工程,利用PLAXIS 3D建立三维有限元软件,评估了联合支护结构对本边坡的治理效果,确定了边坡的最佳支护措施。基于联合支护结构,进一步研究了几种不同因素的影响。研究表明,桩锚联合支护结构下的边坡不存在潜在滑动面,边坡稳定性安全系数为1.35,边坡整体处于稳定状态。边坡的最大位移随着降雨时长的增大而增大,边坡稳定性安全系数随着降雨时长的增大而减小;在一定范围内,减小桩间距和增加锚固长度可以有效地增大边坡的稳定性。     

基于GNSS技术的排土场边坡监测及稳定性研究

本文介绍了边坡工程监测技术和方法,并以大孤山铁矿废弃排土场边坡监测项目为例,运用GNSS在线监测技术,综合分析边坡变形监测数据,对大孤山排土场边坡的安全状态及稳定性进行评价。研究表明:①大孤山铁矿废弃排土场边坡各监测区域内沉降位移普遍要大于水平位移,且沉降位移的波动趋势显著高于水平位移,可知大孤山排土场边坡变形主要由沉降导致;②各监测区域的沉降位移曲线在2017年7～9月及2017年12月～2018年2月波动显著,呈现先下降后上升的趋势,与监测区域受夏季降雨影响处于活跃期以及冬季冰雪冻胀影响的情况相符,其中,降雨对监测区域变形的影响大于冰雪冻胀的影响;③球团厂、黄岭子村以及滑坡区监测区域的下部变形普遍大于上部变形,邻近滑坡区的尾矿库监测点水平位移及沉降位移要略高于尾矿库其他监测点,由于边坡底部紧邻厂区或居民生活区,应重点关注边坡底部变形,加强监测力度,确保该区域边坡稳定及安全;④综合分析可知,大孤山铁矿废弃排土场边坡划分的四个监测区域中,球团厂变形最大,黄岭子村及滑坡区次之,尾矿库稳定性良好。研究成果对同类矿山边坡工程的监测及预警具有重要借鉴意义。     

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。     

端帮压煤井工开采下采高对坡体稳定性的影响研究

为探究端帮压煤井工开采采高对边坡稳定性的影响,本文通过FLAC3D数值模拟软件,探究采高对临界状态下坡体水平位移、潜在滑移面以及边坡安全系数的影响。结果表明:坡体中最大水平位移均出现在4号煤层与坡面相交处,随着采高的增加坡面监测点的水平位移均有小幅下降;坡体中出现两条潜在滑移面,一条滑面从坡脚处起始后贯穿至,另一条从4号煤层与坡面相交处起始后贯穿至坡顶;边坡安全系数随采高的增加而呈线性规律降低。采高为6m时,边坡安全系数依然大于1.2的中长期边坡稳定性要求,边坡处于稳定状态。因此,该矿可在边坡稳定性要求满足的条件下将9号煤层全部采出。     

降雨入渗对砂质边坡变形和稳定性的影响

基于砂质边坡的数值仿真模型,研究了降雨入渗对边坡稳定性和变形的影响规律。研究发现:边坡安全系数随着降雨持续时间和强度的增大呈现降低的趋势,随着边坡角度、高度的增加而减小,随着内摩擦角、黏聚力的增加而增大;而边坡高度和坡角对边坡滑动深度影响较小;土体内摩擦角大的边坡容易发生浅层滑坡,黏聚力大的边坡容易发生深层滑坡。随着降雨持时的增加,在边坡坡脚位置水平位移产生突变,为边坡最容易剪切滑出位置。抗滑桩的抗剪承载力越大边坡安全系数就越大,但承载力大的抗滑桩会加深滑裂面的位置;抗滑桩在加固位置位于边坡中下部时的安全系数比设置在上部时增加2%~5%。因此,在不改变危险滑裂面的情况下,合理设计抗滑桩强度可以提高边坡安全系数。     

软弱夹层赋存特征对边坡稳定性的影响

基于软弱夹层力学性质较差,易导致边坡失稳破坏的工程难题,通过FLAC^3D建立含有软弱夹层的数值计算模型,分析软弱夹层厚度、赋存深度和岩性等对边坡水平位移和安全系数的影响。结果表明:随软弱夹层厚度的增加,水平位移逐渐增大,最大值达到7.44 m,边坡安全系数呈线性减小,最小安全系数为1.13;随软弱夹层赋存深度的增加,坡脚处水平位移逐渐减小,最小值为3.71 m,降幅为23.88%,软弱夹层与坡面相交处水平位移逐渐增大,最大值为6.90m,增幅为35.56%,边坡安全系数从1.36降至1.27,降幅为7.09%;随软弱夹层黏聚力的增加,水平位移逐渐减小,最小值为3.45 m,降幅达53.06%,边坡安全系数由1.15增大至1.27,增幅为10.43%。     

地下水和地震共同作用下的边坡稳定性分析

基于边坡的有限元模型,研究了地下水位变化对边坡地震动力响应和稳定性的影响规律。通过有限元仿真分析发现：地下水的存在使土层含水率增大,坡脚位置为地下水渗出位置,在渗透力和孔隙水压力的影响下,有效应力降低,导致边坡抗剪强度减小。随着水深的增加,地下水对边坡坡脚的剪应力和剪应变影响逐渐增大,且远场地震作用时在不同水深下边坡坡脚的剪应力-剪应变值滞回延伸较大,说明远场地震作用对边坡坡脚抗震能力的影响较大。无地下水时,通过拟静力法计算的安全系数值位于动力安全系数值的中部偏下,且动力安全系数的最小值比拟静力法的静力安全系数小;而随着地下水位的上升,拟静力法计算的安全系数值开始移向动力安全系数值的中部偏上。因此,地下水位较高时,按照拟静力法计算的边坡安全系数进行边坡的稳定性评估将具有一定的潜在风险性。     

地下水渗流作用下边坡稳定性及变形规律

针对地下水位变化易引发边坡失稳破坏等安全问题,基于有限元模型采用非线性动力时程分析方法研究不同地下水位渗流作用对边坡安全系数、位移和有效正应力的影响规律.研究表明:当地下水位较低时,地下水的升高对边坡安全系数影响不大,当地下水位变化达到一定高度后则对边坡稳定性影响较明显;随着地下水位的增加,边坡最大水平位移位置由边坡坡面中上部向边坡坡脚转移,且最大水平位移范围由边坡坡面向坡内扩散,表明地下水位升高不仅增加了边坡变形,还使边坡滑动面向边坡内部移动,增加了滑动规模;边坡坡面有效正应力随地下水位增加表现出减小-增大-减小的趋势,并在边坡坡脚处产生最大值,表明在地下水位影响下坡脚是边坡最容易破坏的位置,对边坡工程安全防护设计与计算具有指导意义.     

罕遇地震作用下边坡的动力响应和稳定性分析

基于砂土边坡的有限元模型研究了罕遇地震作用下砂土边坡的动力响应和稳定性能。研究表明,基于拟静力法计算的中国规范的安全系数值相对日本规范较为保守。随着地下水深的增加边坡的最大水平位移均表现出增加趋势,且在边坡顶部水平位移达到最大值,近场地震作用下的位移要大于远场地震作用下的位移。有地下水时沿着边坡高度方向的加速度小于无地下水时边坡的加速度,说明地下水的存在一定程度上具有减震作用。与无水时相比,剪应力-剪应变曲线变得更为饱满,说明地下水对边坡坡脚的抗剪能力影响较大,即在地下水作用下更容易发生剪出破坏。不考虑地下水时,边坡的破坏主要表现为通过坡脚的圆弧形剪出破坏,而地下水的存在使边坡的破坏并没有通过坡脚,而是从边坡前缘某一点处发生剪出破坏。     

帷幕注浆对露天采坑边坡稳定性影响的有限元数值分析

本文采用ABAQUS软件,通过数值模拟分析了帷幕注浆过程中注浆方式和注浆压力对露天矿坑边坡稳定性的影响。分析表明：单孔和多孔分段注浆时,坡面水平位移随着注浆段埋深的加大而减小,且最大水平位移位置逐渐下移;多孔分段注浆对坡顶沿线水平位移影响差异不大;不同注浆压力下多孔分段注浆时,坡面和坡顶沿线水平位移均随着注浆压力的增加而增大,且最大水平位移位置分别出现在坡顶部分和坡顶沿线中间位置。监测结果表明,此数值分析方法可较好地反映注浆过程中边坡的变形规律。