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。     

劣化扰动因素下顺层岩质边坡稳定性及优化设计研究

顺层岩质边坡受天然地质构造影响,其稳定性相对较差。然而在暴雨、爆破和地震这些强大的劣化因素影响下其稳定性受到更大的威胁。因此以强度折减理论为基础,采用数值模拟的方法对某矿山顺层岩质终了边坡的稳定性进行了分析。研究该矿山在暴雨、爆破和地震3种工况下,拟设计方案和两种优化方案的顺层终了岩质边坡的滑动面位置、边坡的横向变形和应力变化规律。结果表明:地震对该矿山顺层边坡的稳定性影响最大,且在拟设计方案条件下边坡的安全系数低于规范值,边坡处于不稳定状态;通过对该矿山顺层边坡的优化研究,最终得出该矿山最优的设计方案。     

降雨对露天矿山高陡边坡稳定性的弱化效应研究

露天矿山边坡的稳定性关系到企业的生产安全。受降雨影响,岩土体的各项参数会被弱化,在降雨静水压力与动水压力的影响下,边坡的稳定性下降。采用有限元数值模拟方法,分析了降雨入渗的渗流作用,以及3种工况作用下露天矿边坡的稳定性。计算结果表明:3种工况下,边坡安全系数均大于规范值,终了边坡处于稳定状态,但在降雨、爆破震动等不利因素影响下,局部边坡存在可能发生滑坡坍塌的风险。     

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。     

某露天矿内扩排土场边坡稳定性分析

以某露天矿拟设计的7#坑内扩排土场边坡为研究对象,将排土场边坡稳定性研究提前融入到设计阶段。基于极限平衡法,采用Slide数值分析软件,分别计算不同工况下的排土场边坡安全系数,并以排土场最小边坡安全系数为标准,对不同工况下的计算结果进行评价与分析。结果表明：7#坑内扩排土场在天然工况下边坡安全系数为1.367,在降雨工况下边坡安全系数为1.280,在地震工况下边坡安全系数为1.182,均大于最小边坡安全系数;3种工况下的边坡潜在滑移面均集中在上部台阶;数值计算结果验证了排土场边坡参数设计的合理性。     

局部高陡边坡对排土场整体稳定性的响应规律

采用现场调查和数值分析相结合的方法,基于简化Bishop法极限平衡理论,对排土场4个边坡剖面分别考虑正常、暴雨和特殊3种工况,共进行24次边坡静力和地震动力稳定性计算分析,并以安全系数表征。根据排土场安全度,分3种计算工况提出了稳定性分级标准,在此基础上预测了临界安全系数值对应的总边坡角。结果表明:局部高陡边坡对边坡整体稳定性的影响主要发生在暴雨和特殊工况下,正常工况时影响不大;数值计算得出的最危险滑动面均发生在过高和过陡的局部台阶位置,与现场勘查结果吻合;当前边坡总坡角每上升2°,安全系数平均降低了一个等级。     

竹仔岭花岗岩矿边坡稳定性研究

针对某采石场边坡局部崩塌现象,考虑自然工况、爆破工况以及地震工况,基于Midas GTS软件,利用两种有限元分析方法(强度折减法、应力分析法)以及两种极限平衡分析法(Spencer法、Morgenstern-Price法)对边坡稳定性进行分析并计算边坡安全系数,不同的分析方法相互验证。结果表明,爆破振动力和地震力均使得边坡最小安全系数降低,地震力影响更大。各工况下边坡最小安全系数均符合规范要求,边坡处于稳定状态。同时根据矿山实际情况给出了针对性的防治建议。     

某露天矿山扩帮工程边坡稳定性分析

针对某露天矿山扩帮终了边坡上部为排土场边坡、下部为露采边坡的特殊工程条件,基于Janbu法和Morgenstern-Price法,利用Slide岩土边坡分析软件,计算不同典型地质剖面图的边坡安全系数;参考非煤露天矿边坡工程技术规范,对扩帮终了的开采边坡进行稳定性分析.结果表明:在自重、地下水、爆破及组合工况下,各典型地...     

丁山矿区边坡工程地质特征及稳定性评价

为探究马鞍山丁山矿区露天边坡的稳定性,通过调查工程地质和水文地质条件,基于赤平投影分析法,发现北侧边坡Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区局部存在崩塌迹象。采用不平衡推力法,计算北侧边坡各区在天然工况、降雨饱和工况和地震工况下的稳定性系数,认为Ⅰ、Ⅲ区岩质边坡在各工况下整体处于稳定状态,Ⅱ区滑坡在天然工况下处于欠稳定状态,在暴雨、地震工况下已处于不稳定状态。研究结果为矿山边坡生态恢复设计和生产建设提供参考。     

降雨及爆破扰动下某露天矿山顺层高陡岩质边坡稳定性的影响及优化

通过对某矿山顺层岩质边坡的结构面调查,采用室内力学试验的方法确定边坡的岩体质量,并基于强度折减法和极限平衡法理论,对边坡在降雨及爆破扰动条件下的稳定性进行研究。结果显示：边坡在自重+暴雨工况下,边坡结构面无动力扰动影响,边坡处于稳定状态,该工况下边坡的最大剪应变发生在结构面的最上方,结构面中部的最大剪应力为6.0 mm。在自重+爆破工况下,结构面受到动力扰动的影响,边坡的稳定性受到严重威胁,边坡处于不稳定状态,同时结构面中部剪应变已达110 mm,在此条件下边坡可能会产生滑坡等地质灾害。鉴于此,对该顺层边坡进行了优化设计,设计为开采边坡方向与结构面延伸方向夹角为21.32°,经优化后的顺层边坡安全系数得到了显著的提升,保证了边坡的稳定性。同时为今后相似矿山的安全设计提供了科学依据。     

基于极限平衡理论的边坡稳定评价方法

综合分析了影响露天矿边坡稳定性的主要因素,通过对3种基于极限平衡理论(Limit-Equilibrium)的边坡稳定分析软件在岩土质边坡稳定性分析中的实际操作,表明用BishopGS法计算得到的安全系数在大多数情况下较稳定。工程技术人员应结合矿情,科学有效地确定露天矿边坡的最佳许用安全系数。     

爆破震动对高陡边坡稳定性影响分析

露天矿高陡边坡是否稳定直接影响到矿山的正常生产设备、人员的安全及矿山的经济效益.边坡的稳定性在很大程度上受生产爆破及靠帮爆破的影响,爆破地震使边坡岩体松动破裂甚至会造成边坡坍塌,因此,研究爆破震动对边坡稳定性的影响,并提出切实可行的降震措施,具有十分重要的意义.     

铜山口铜矿露天采场边坡平面破坏研究

为了得到铜山口铜矿露天采场南边坡与西边坡的稳定性,采用RocPlane2.0分析软件对边坡台阶进行了平面破坏稳定性研究。研究结果表明:1)受力在I～Ⅵ条件下,边坡的安全系数依次降低;在张裂缝、爆破振动力与地震力影响因素的控制对比下,地震力对边坡稳定性的影响较大。2)南边坡与西边坡台阶高度为12m,坡面角≤75°时,6种受力情况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;台阶高度为24m,坡面角≤75°时,6种受力情况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。3)建议在台阶并段开采(24m)时,其台阶的坡面角为75°。研究结果可为矿山安全生产设计提供参考。     

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。     

降雨对厚冲积层边坡稳定性影响

边坡稳定是露天矿山安全生产的前提,降雨是影响边坡稳定性的重要因素之一,特别是对于第四系冲积层厚大的露天边坡,研究降雨的影响更加重要。结合研山露天矿东帮水文地质信息,对不同降雨强度下,地下水位埋深的变化及埋深变化之后对厚冲积层边坡的安全系数和地下渗流场分布的影响进行研究。模拟计算结果显示,矿山早期施工的堵水帷幕降低地下水位的作用不明显,地下水位埋深持续偏低,边坡细砂层和砾石层中含水丰富,形成了连贯的地下水运输通道,坡面出现漏水现象,在大降雨时,边坡涌水量急剧增加,边坡安全系数明显降低,有可能会出现滑坡等灾害。根据这一情况并结合现场现状,提出了边坡疏干排水措施,提高了边坡的稳定性,保证了矿山的安全稳定生产。     

极限平衡法与有限元强度折减法在露天矿边坡稳定性分析中的应用对比

阐述了极限平衡法和有限元强度折减法两种边坡稳定性分析方法的基本原理,采用Slide 6.0和Phase2 8.0两款软件对某露天矿西部边坡的稳定性进行分析,对比极限平衡法与有限元法计算出的安全系数。计算结果显示,两款软件计算出的安全系数接近,有限元法为1.0,极限平衡法为1.04~1.06,安全系数均达不到该边坡所要求的最低安全系数1.25,必须对边坡加固。根据软件数值分析出的滑移面用长锚索进行加固,加固后边坡安全系数为1.25~1.41,达到西部边坡的安全要求。经过对边坡稳定性的分析发现,极限平衡法和有限元法计算的安全系数均符合实际工程情况,适用于相似边坡的稳定性分析。     

南芬露天矿下盘扩帮中部滑坡机理及治理措施

随着露天矿进入深凹开采,边坡稳定问题一直是困扰露天矿生产的重要因素。对南芬露天矿下盘扩帮中部滑坡进行了分析,讨论了滑坡原因并提出了治理措施,保障了边坡的安全稳定,实现了扩帮生产的安全有序。     

露天矿最终帮坡角及采深协同优化研究

最终帮坡角和采深是露天矿境界设计中2个相互影响的关键参数,其取值与露天矿的安全经济性密切相关。为探讨上述2个参数的合理取值,以西藏某露天铜矿12#典型勘探线剖面为研究对象,按经验类比法初步确定该剖面西、东边帮的最终帮坡角取值范围为38°~44°,选取不同的两帮坡角度值组合,根据境界剥采比小于经济合理剥采比的原则,计算得到底部标高取值范围为+ 4 135~ + 4 108 m。构建了该剖面的露天境界最终边帮有限元数值模型,采用强度折减法计算得到西、东帮的稳定安全系数,根据实际工程设计需要的边帮安全系数以及开采的经济性,得到该剖面合理的最终帮坡角与采深。研究表明：露天边帮稳定性随着最终帮坡角和采深的增加逐渐降低,且最终帮坡角的变化对本侧边帮稳定性的影响远大于对侧边帮,两参数之间互相影响,共同决定露天矿的安全经济性;计算得到该剖面合理的西、东帮最终帮坡角分别为42°、43°,底部标高为+ 4 117 m,总采深为920 m。所采用的露天矿最终帮坡角及采深的协同优化思路可为露天矿山科学确定相关参数提供参考。     

复杂空区群影响下矿山边坡稳定性数值模拟

以河北某金矿多年开采形成的复杂空区群为背景,利用FLAC3D建立三维计算模型,研究空区群影响下的露天开采边坡稳定性,选取典型剖面计算了边坡稳定安全系数。结果表明：空区的存在对边坡的整体稳定性影响不大,但靠近边坡边帮的空区可能引起边坡的局部失稳;空区经废石非胶结充填方式处理后,边坡安全系数能显著提高,稳定性有明显改善。该研究方法可供类似矿山借鉴。     

某露天矿山破碎岩体高陡岩质边坡稳定性的数值模拟研究

露天矿山高陡岩质边坡的稳定性严重威胁着矿山的安全生产,尤其是对于地质条件复杂、地层分布不均匀且节理裂隙发育的变质岩和侵入岩形成的破碎带发育的边坡更是如此。为确保某矿山的安全生产,通过力学试验的方法确定了岩石的物理力学性质,通过Hoek-Brown强度准则将岩石的力学性质转化为岩体的力学性质并对岩体的质量进行了评价。同时,采用FLAC3D数值模拟技术将高陡岩质边坡进行数值研究。结果表明：终了边坡的安全系数为1.31,边坡总体上处于稳定状态,但是通过对边坡中部的最大主应力分析可知,边坡中部随着开采的进行,可能存在冒落、垮塌或滑坡的风险,针对边坡存在的风险提出了预防措施。研究为矿山的安全生产提供了科学指导,同时为相似矿山的边坡处理提供了科学依据。