基于Barton-Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析

鉴于岩体结构面粗糙度和壁岩强度的影响使结构面抗剪强度呈现非线性特征,传统极限平衡分析法采用平均值来表征岩体物理力学指标使评价结论未能充分顾及到指标的离散性,提出了基于Barton- Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析方法。通过野外地质测量获得岩体结构面轮廓曲线及回弹值,经过处理计算后分别获得结构面粗糙度系数JRC,壁岩强度JCS、基本摩擦角[?]b等参数的多组样本数据,并验 证了各参数样本数据的概率分布。基于Barton-Bandis准则建立了柏杨庙矿山边坡的稳定性分析模型,采用Morgenstern-Price法计算出该边坡的多组稳定性系数,通过蒙特卡罗法对其进行统计分析,确定了边坡的破 坏概率,并与传统极限平衡分析法的计算结果进行了对比分析。研究表明：基于Barton-Bandis准则的边坡破坏概率分析方法在进行边坡稳定性分析时充分考虑了岩体结构面抗剪强度的非线性特征和抗剪强度参数的离 散性,是岩质边坡稳定性分析的有效方法。     

基于改进Morgenstern-Price法的露天矿山边坡稳定性分析

为解决传统Morgenstern-Price法未考虑岩体抗剪强度参数离散性的问题,引入BartonBandis准则对Morgenstern-Price法进行改进,考虑了岩体结构面抗剪强度参数JRC,JCS,φ_r的离散性,充分呈现了岩体结构面特征参数的真实统计分布特征,并利用此方法对边坡稳定性进行了分析;而后结合改进的Rosenblueth法对边坡的破坏概率进行了计算。以凤田矿山为背景,利用改进的Morgenstern-Price法计算得到稳定性系数为1.013,说明凤田矿山处于欠稳定状态;其结合改进的Rosenblueth法得到边坡破坏概率为38.759%,说明凤田矿山处于中等危险状态。通过与其他方法的评价结果对比发现,改进的Morgenstern-Price法既能用于计算边坡稳定性系数,又能与改进的Rosenblueth法相结合计算边坡破坏概率,是一种方便、有效的边坡稳定性分析方法,可满足矿山边坡现场施工的要求。     

爆破震动及结构面渐进破坏对边坡稳定性影响

为了研究爆破震动及结构面渐进破坏对于边坡稳定性的影响,掌握爆破震动过程中的致损机理及稳定系数变化规律,根据结构面抗剪强度退化机理,明确了渐进破坏过程中抗剪强度变化规律;结合爆破动载荷的作用机理,修正了震动条件下抗滑力、下滑力的计算公式;基于此,推导出了平面和折面滑坡模式的时效稳定系数计算方法,并对哈尔乌素露天矿北端帮边坡稳定性进行研究。结果表明:结构面完好和贯通时的稳定系数分别为1.348和1.173。结构面渐进破坏过程中,边坡稳定系数呈线性递减,且递减的速度与岩体的黏聚力C呈正比;爆破震动作用下,边坡时效稳定系数以初始稳定系数为中心,响应震动加速度上下波动;爆破震动和结构面渐进损伤耦合作用下,边坡时效稳定系数在波动变化的同时呈现整体下滑趋势。     

动载下岩石边坡稳定性研究

采用拟动力法分析了岩石边坡在动载力作用下的极限承载力。采用Hoek-Brown强度准则描述岩体的抗剪特性,并得到等效的Mohr-Coulomb强度参数。基于离散法构建破坏模型,在此基础上,通过极限分析上限法推导并计算得到了极限承载力的上限解。分析表明,岩石本身强度参数对其稳定性影响比较明显;而水平动载加速度系数的影响明显大于竖直动载加速度系数的影响。初始时间差和岩体放大系数对极限承载力有显著影响。因此,在存在坡顶荷载的边坡稳定性设计中,应考虑因边坡地形等因素导致的动载作用放大的影响。     

密集节理化岩体边坡破坏反分析的实用方法(一)

在边坡截切密集节理化岩体的场合,可能因大型节理与小型节理的联合而穿经岩体和岩石物质发生破坏。这类岩体强度的测定非常困难,因为实验室试验的代表性试样尺寸太大。这个困难可以通过采用非线性岩体破坏准则,或这样边坡的反分析估计岩体强度而得以克服。本文就服从非线性破坏准则(而不是线性破坏准则)的密集节理化岩体中开挖边坡所调动的抗剪强度参数的反分析提出实用方法和计算机程序。     

密集节理化岩体边坡破坏反分析的实用分析（一）

在边坡截切密集了理化岩体的场合,可能因大型节理与小型节理的联合而穿经岩体和岩石物质发生破坏。这类岩体强度的测定非常困难,因为实验室试验的代表性试样尺寸太大。这个困难可以通过采用非线性岩体破坏准则,或这样边坡的反分析估计岩体强度而得以克服。本文就服从非线性破坏准则（而不是线性破坏准则）的密集节理化岩体中开挖边坡所调动的抗剪强度参数的反分析实用方法和计算机程序。     

南芬露天铁矿边坡各类岩体抗剪强度的确定

岩体是非均质各向异性的地质体,它处于一定的应力状态,由被各种不连续面所分割的岩块组成。在进厅露天矿高大边坡破坏模式的分析时,当无不利的不连续面存在,破坏面可能是切穿岩体的面,这时,为计算边坡稳定性的需要,就要确定岩体的抗剪强度。岩体的抗剪强度是指切穿岩体的破坏面所具有的抗剪强度,它包含破坏面中迁就已有不连续面部分的强度和被剪断岩块部分的强度。由于破坏面的尺度很大,其中所迁就的不连续面和岩块剪断面所占比例难以搞清,以及岩体本身的复杂性很难用符合实际条件的精确试验方法和计算方法确定岩体的抗剪强度。通常采用的原位大型直接剪切试验只能在一定条件下才能进行,而滑坡反算法也只对相应部位局部的岩体强度作一粗略的估计,这两种方法在实际应用中都受到限制。     

基于PLS法岩体边坡抗剪参数确定及稳定性分析

对于岩体抗剪强度的确定,采用偏最小二乘(PLS)法,以岩体基本参数点荷载强度、孔隙率、天然密度为基础,进行主元相关性提取分析。然后将自变量和因变量高维数据空间投影到相应低维特征空间,并将多元回归问题转化为若干一元回归问题,可更好地适用于样本数较少而因变量数较多的参数回归分析。针对实际边坡分析,通过PLS法确定的岩体抗剪强度参数,以弹塑性破坏为准则计算边坡的破裂形态,FLAC3D强度折减法计算边坡的安全系数。并与原勘察报告提供的岩体抗剪强度参数计算边坡破裂形态和安全系数相比较,不管从剪切破裂面分布特征,还是安全系数大小,PLS法确定的岩体抗剪参数,都能更好地反映实际岩体边坡的破裂形态和安全状态。因此PLS法确定岩体抗剪强度参数可直接用于评价边坡的稳定状态,可以作为岩体力学参数拟合的一种有效方法。     

新疆库拉水利枢纽F_3断层上盘山体边坡稳定性研究

根据F3断层的空间几何分布形态,在边坡岩体结构面网络模拟的基础上,对节理岩体连通率进行分析计算,以此确定节理岩体的综合抗剪强度参数,运用基于塑性力学上限原理的二维和三维岩质边坡稳定分析法(EMU[5]、EMU-3D方法),分析计算出F3断层上盘边坡岩体的抗滑稳定性.为枢纽布置和大坝设计提供科学依据.     

船梁子不稳定斜坡的非线性强度折减分析

自20世纪70年代以来,强度折减法逐步被用于评价岩土工程稳定性。对于线性的Mohr-Coulomb准则,由于其抗剪参数的折减物理意义明确,得到了学术界的一致认可。Hoek提出的非线性半经验Hoek-Brown强度准则,也已被岩石工程所广泛应用,然而关于其强度参数的折减,国内外存在着较大的分歧。首先,介绍了非线性强度折减技术的基本理论;然后,在船梁子斜坡稳定性分析中,分别采用非线性强度折减法和极限平衡理论进行计算,并对两种方法得到的边坡安全系数及破坏滑移面进行比较,分析表明,非线性强度折减技术和极限平衡理论结果基本吻合;最后,通过与等效Mohr-Coulomb法的结果对比分析,验证了非线性强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的合理性和适用性。     

单一节理岩体R—R破坏准则及参数确定

为评价岩体中节理对岩体强度特性的影响，分析了单一节理的分布性状，介绍了单一节理岩体破坏的Ｒａｏ－Ｒａｍａｍｕｒｔｈｙ准则及其参数试验确定方法，并应用于峨口铁矿采场边坡两种典型的单一节理岩体强度的研究。     

采用广义Hoek—Brown准则反算滑坡岩体强度

滑坡可能为一个实比例的大型岩体强度“试验”,它真实地反映特定地质和工程条件下边坡岩体的力学响应特性。本文采用非线性广义Hoek-Brown破坏准则,引入地质强度指标,为反算破裂结构岩体边坡破坏时所调动的抗剪强度参数提出一种简洁、实用的方法。     

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。     

露天矿生产能力分析

 文中给出了单斗—卡车工艺推进度的数学模型和制约露天矿推进度的因素,并对这些影响因素进行了分析,得出了相互作用曲线;同时根据模型和图像分析,提出了优化单斗—卡车工艺工作线长度和增大电铲工作时间来提高露天矿推进度的措施,从而达到提高矿山产量的目的。最后以别斯库都克露天煤矿为例,对其在采区变化后工作线变短条件下的最大推进度及最大产量进行了设计计算。     

开挖卸荷后节理岩质边坡的稳定性分析

在对节理裂隙受拉压不同状态的分析基础上,分别采用应力控制裂隙张开、应变控制裂隙闭合的判别准则,利用ABAQUS软件建立了倾角为90°的垂直节理和倾角为52.5°的倾斜节理组成的节理岩质边坡模型,并对该节理岩质边坡的稳定性进行了模拟分析。通过对节理岩质边坡破裂过程的模拟,直观地得到了坡体的滑移破坏面,证明了节理是控制岩质边坡破坏的主要因素,对于理解边坡的破坏形成机理具有重要意义,说明该判别准则能够较为准确地预测节理岩质边坡潜在破坏面的形状与位置,对于复杂的边坡稳定性分析可以提供相应的理论借鉴。     

露天矿节理岩质边坡稳定性分析

针对弓长岭露天铁矿东帮节理岩体边坡的结构特征,使用3GSM三维岩体不接触测量系统,进行了结构面调查及统计分析,获取了结构面倾向、结构面倾角以及节理迹长、节理间距的详细统计数据。基于Monte-Carlo随机模拟方法,使用结构面网络模拟的软件Frac Sim3D,得到节理岩体的三维网络模型。在建立的三维网络模型基础上,采用钻孔取样方法获取节理岩体的岩体质量指标RQD,结合现场点荷载强度试验,进而获取RMR指标,基于Hoek-Brown经验方法得到节理岩体的抗剪强度参数。通过FISH语言编程实现了对复杂节理岩体的精细建模,采用离散元软件UDEC对边坡进行稳定性分析。结果表明:边坡整体处于稳定状态,局部发生岩体变形,受顺倾结构面控制,边坡顶部岩体沿结构面产生楔体破坏,局部散体区域出现掉块现象。     

岩体蠕变对露天矿边坡稳定性的影响

为了研究岩体蠕变对边坡稳定性的影响,评价露天矿边坡服务周期内的安全性,根据时效边坡理论及岩体蠕变规律,分析了边坡岩体力学参数的长期强度表达式;基于极限平衡法中的简化Bishop法,推导出了圆弧滑坡时效稳定系数的计算公式;得出了稳定系数随蠕变时间增长呈指数递减的规律。对哈尔乌素露天矿端帮靠帮开采过程的时效稳定性进行研究的结果表明：在相同岩性参数的基础上,随着边坡角的不断增大,端帮边坡的整体稳定系数呈线性下降,剪应变及应力集中于高陡台阶底部,塑性贯通区呈圆弧状;随着蠕变时间的增长,不同几何形状边坡的稳定系数均呈现相同的衰减规律。岩体蠕变特性会造成岩体抗剪强度及边坡稳定系数随时间延长而呈指数规律衰减。准确把握岩体蠕变特性,可预测边坡的有效服务时间,具有非常重要的工程价值。     

岩石节理粗糙度新指标及新的JRC确定方法

为使二维粗糙度指标能够反映岩石节理形貌的方向特征,同时可以克服采样间距取值对粗糙度指标大小的影响。将岩石节理面划分为一系列连续的长方体微凸体,提出一种确定长方体微凸体计算长度的计算模型。通过平均同一剪切方向上长方体微凸体的计算高度提出了一个新的描述形貌面粗糙度的指标c。指标c是由长方体微凸体2种破坏模式结合一种确定长方体计算长度的模型得到,可以将节理几何特征与剪切强度结合起来,进而将节理粗糙度与节理剪切强度结合起来,这就为考虑剪切方向性的岩石节理剪切强度公式的提出提供可能。粗糙度指标c可以将形貌面客观定量表示,同时具有方向性,即剪切方向不同时对应的c不同。以标准JRC曲线为例,基于图像分割技术提取了标准JRC曲线坐标信息,阐述了粗糙度指标c的计算过程。在某一测量间距下获取的粗糙度指标不足之处是比该测量间距较小的粗糙度将被掩盖,而小尺度的粗糙对于抵抗剪切的贡献不应被忽略。通过计算不同采样间距的粗糙度指标c,发现指标c随着采样间距增大而呈幂函数形式减小,显示具有分形特征。基于分形思想,提出可同时反映节理形貌面各向异性并且不受测量尺度影响的粗糙度评价系统。分析了粗糙度描述系统指标与JRC之间的关系,证明该描述系统指标可与节理剪切强度建立良好的关系。     

非线性强度准则下抗滑桩加固边坡稳定性极限分析研究

鉴于现有的极限平衡方法不能很好地反映非线性强度准则下抗滑桩加固边坡的作用原理,利用土压力理论提出简易的抗滑桩和边坡滑体的力学求解模型,结合力学平衡条件推导出抗滑桩的有效桩侧压力。采用瑞典法求得滑面应力计算公式,结合边坡安全稳定系数指标,提出了非线性强度准则下抗滑桩边坡加固的稳定性解决方案。工程案例验证结果表明,岩土体非线性时,需增加桩长,方能确定边坡的稳定性要求;布置于临近坡脚点位置有助于提高边坡稳定性,但需防止位于抗滑桩上方的边坡出现局部滑动体破坏情况。