软弱泥化夹层蠕变特征与边坡变形分析

通过对软弱泥化夹层蠕变类型、蠕变模型、理论计算与试验成果对比、蠕变速率的分析,研究了软弱夹层蠕变特征及边坡变形,从而为进一步研究边坡变形规律和滑坡预测及边坡整治提供了依据。     

矿山边坡软弱夹层赋存状态及蠕变特性对边坡稳定性影响研究

含软弱夹层的露天矿山边坡是一种广泛存在的地质体,其弱强度的夹层岩土体更易导致边坡发生滑坡失稳。然而,目前对含缓倾软弱夹层矿山边坡的研究不够系统深入,且缺乏对其的长期稳定性分析研究。本研究依托某典型的含缓倾软弱夹层露天矿山边坡,系统分析了软弱夹层赋存状态多因素影响下边坡的位移变形演化规律及破坏模式;借助能描述软弱夹层蠕变特性的 Burgers 本构模型,深入探讨了含软弱夹层矿山边坡的长期稳定性。研究结果表明：弱强度参数的缓倾软弱夹层对边坡稳定性也会产生显著影响,软弱夹层的倾角和埋藏深度会明显影响边坡滑裂带位置,且在临界破坏时沿软弱夹层形成完整的贯通滑面;软弱夹层的蠕变特性降低了边坡的长期稳定性。研究成果将为分析此类矿山边坡的工程问题提供借鉴。     

露天煤矿边坡动态控制

露天煤矿边坡一般为沉积岩层所组成,地下水底和软弱夹层是边坡稳定的控制因素,边坡变形破坏过程决定于弱层的流动特性和蠕变特征。及时采取措施控制边坡变形破坏过程,使其与边坡服务年限相协调,这就是边坡动态控制任务。     

渗透水/气压反复循环下软岩剪切蠕变试验及本构模型研究

为探究软弱夹层在雨水反复作用下的剪切蠕变特性,以西南地区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,利用实时渗透水/气压循环剪切试验系统,开展了渗透水/气压循环剪切蠕变试验,分析了软弱夹层的剪切蠕变特性和长期强度劣化机理,并建立了考虑Weibull分布的蠕变损伤本构模型。结果表明：1)软弱夹层具有明显的蠕变特性,随渗透水/气压循环次数的增加,破坏前剪切变形逐渐增大,破坏时呈现出韧性与脆性两种不同的破坏形式;2)随渗透水/气压循环次数的增加,软弱夹层的劣化程度呈增大趋势,但最终趋于一定值,其劣化程度可用函数D_i=0.7717×[1-exp(-0.1n)]来表示;3)基于试验数据,提出了基于Weibull分布理论的损伤黏塑性元件,构建了渗透水/气压循环蠕变损伤模型,模型能够很好地描述软弱夹层蠕变的三阶段。研究成果对含软弱夹层的高陡边坡长期稳定性分析具有重要指导意义。     

考虑软弱夹层蠕变特性的某矿山边坡稳定性研究

为研究软弱夹层的存在状态对岩土体强度变形特性的影响，选用PFC3D离散元软件进行不同条件下的复合岩样标准三轴试验模拟，深入分析其强度变化规律及变形破坏特征；借助FLAC3D软件建立了依托实际工程的三维模型，选用考虑蠕变特性的Burgers模型，对露天矿山边坡的稳定状态进行深入分析，得到如下结论:（1）软弱夹层的倾角、厚度、层数等参数均对复合岩样的强度有显著影响；（2）随着夹层倾角增大，三轴试样产生大量剪切裂缝；随着夹层厚度增大，三轴试样由剪切破坏向张拉破坏转变；随着夹层层数增加，三轴试样呈现中间部位的张拉破坏；（3）当考虑露天矿山软弱夹层的蠕变特性时，其强度折减系数为1.16，比不考虑蠕变特性降低了约10%，可为实际工程提供更高的安全存储。     

弱层蠕变对边坡稳定性的影响

根据边坡的时效理论和岩体蠕变理论,利用测斜监测与蠕变实验的手段,得到了新疆某露天煤矿的软弱夹层位置与蠕变特性,根据该矿山弱层蠕变的规律,分析了边坡的有效服务时间,具有重要的工程价值。     

边坡滑移面软弱夹层时间效应与相关特性的试验研究

利用陈氏循环增量加载方法，对涔天河水库雾江段古滑坡面软弱夹层进行单剪蠕变试验，通过对试验结果的分析，发现其具有明显的非线性流变特性。基于遗传蠕变理论建立了非线性遗传蠕变方程，并以软弱夹层长期强度的求解方法及剪胀性能进行详细的论述，为雾江滑坡体长期稳定性分析及滑移时间效应的研究提供了理论依据。     

义马煤业北露天矿弱层流变强度特征

弱层的流变强度是边坡稳定性研究工作的重要指标之一,通过试验得出不同应力作用下岩体软弱夹层随时间的变形特性,了解软弱夹层蠕变阶段发展的特点,求取软弱夹层的长期强度指标以及流动特性指标等,通过相应的物理、力学性质等试验结果的对比,弱层的流变强度低于快剪强度。在以弱层为主要不稳定因素的边坡中,进行边坡稳定分析和施工方案时采用流变强度具有重要意义。     

露天煤矿边坡动态控制

露天煤矿边坡一般为沉积岩层所组成，地下水压和软弱夹层是边坡稳定的控制因素，边坡变破坏过程决定于弱层的流动特性和蠕变特征，及时采取措施控制边坡变形破坏过程，使其与边坡服务年限相协调，这就是边坡动态控制任务。     

含夹层盐岩蠕变特性试验及其本构关系

为了解某拟建盐穴储库围岩含夹层盐岩的蠕变特性,对该库址含泥岩夹层盐岩、纯泥岩和纯盐岩3种岩芯试样进行了不同围压下三轴压缩蠕变试验,分析了其蠕变变形规律。实验结果表明：含夹层盐岩初始蠕变阶段的持续时间大于泥岩试件而与盐岩试件基本相同,即第1蠕变阶段的持续时间主要由层状盐岩试件中盐岩体部分决定;第2蠕变阶段的稳定蠕变速率则随着泥质夹层含量的不同呈现较大的差异,在相同应力条件下,含泥质夹层盐岩试件的蠕变速率小于盐岩而大于泥岩。根据3种岩样第2蠕变阶段的蠕变特性,基于含泥质夹层盐岩试件中泥质夹层的体积分数,推导了含夹层盐岩蠕变力学参数与纯盐岩及纯泥岩蠕变参数的关系。     

软弱夹层对露天矿边坡稳定性的影响

软弱夹层或软弱结构面的存在,引起边坡蠕动变形破坏,威胁露天矿边坡稳定。通过探讨含软弱夹层边坡的破坏机理,分析含软弱夹层边坡的破坏形式,并结合矿山实际情况,运用ANSYS软件,建立含有软弱夹层的露天矿边坡体模型,并通过有效数据进行分析,确定该露天矿边坡体是否稳定,从而确定软弱夹层对露天矿边坡稳定的重大影响。在工程实践中,应详细查明软弱层位置,提早制定有效的边坡防护措施。     

含软弱夹层水平层状岩体边坡失稳机理研究

受北帮陷落柱无煤区及南帮附近白辛窑向斜以及矿区地质条件影响,安家岭露天矿边坡不稳定因素始终存在,特殊的边坡岩层组合结构是滑坡形成的内在条件,露天开采剥离形成的高陡边坡是滑坡的外在原因。通过对已发生破坏边破的岩层组合结构的比较分析后发现,当水平层状岩体中有软弱夹层分布时,其变形破坏程度较为严重。因此,依据软弱夹层与围岩的典型组合情况,结合室内三轴试验结果,建立了含软弱夹层围岩的力学模型,探讨了含软弱夹层围岩变形破坏的形成演化过程,揭示了软弱夹层引起围岩变形失稳的机理。     

边坡蠕动变形失稳的动态控制

通过对蠕动边坡变形、失稳动态控制的详细论述,阐明了蠕动边坡稳定蠕变与非稳定蠕变的转化关系,在充分论证蠕动边坡控制原理的基础上,提出了蠕动边坡动态控制的技术途径与可行性措施。     

含软弱夹层边坡稳定性上限分析法研究与评价

软弱夹层的物理力学性质极为薄弱,是边坡滑坡灾害的显著诱发因素。为深入探究含软弱夹层边坡稳定性问题,应用力学理论分析的方法构建了含软弱夹层边坡变形特征及破坏机构,建立了含软弱夹层边坡稳定性分析几何模型以及运动学模型,并基于最小二乘拟合的方式推导了含软弱夹层边坡破坏区域内岩土体外力功率及内能耗散率计算公式。在此基础上,综合应用上限分析定理以及强度折减原理,编制了含软弱夹层边坡稳定性上限分析计算机循环程序,最终实现稳定性上限分析法求解的目标,并通过工程算例对边坡稳定性分析结果进行准确性评价。研究结果表明：提出的稳定性分析方法具有高度准确性,从边坡稳定系数计算结果的角度分析,本方法的计算结果为严密的上限解,计算结果偏差可通过工程经验消除;从边坡最危险滑面形态的角度分析,本方法搜寻所得的最危险滑面充分满足岩土体速度分离要求,可有效地解决边坡破坏过程中存在的运动学问题,具有更强的工程实践意义。     

含软弱夹层边坡稳定性上限分析法研究与评价

软弱夹层的物理力学性质极为薄弱,是边坡滑坡灾害的显著诱发因素。为深入探究含软弱夹层边坡稳定性问题,应用力学理论分析的方法构建了含软弱夹层边坡变形特征及破坏机构,建立了含软弱夹层边坡稳定性分析几何模型以及运动学模型,并基于最小二乘拟合的方式推导了含软弱夹层边坡破坏区域内岩土体外力功率及内能耗散率计算公式。在此基础上,综合应用上限分析定理以及强度折减原理,编制了含软弱夹层边坡稳定性上限分析计算机循环程序,最终实现稳定性上限分析法求解的目标,并通过工程算例对边坡稳定性分析结果进行准确性评价。研究结果表明：提出的稳定性分析方法具有高度准确性,从边坡稳定系数计算结果的角度分析,本方法的计算结果为严密的上限解,计算结果偏差可通过工程经验消除;从边坡最危险滑面形态的角度分析,本方法搜寻所得的最危险滑面充分满足岩土体速度分离要求,可有效地解决边坡破坏过程中存在的运动学问题,具有更强的工程实践意义。     

渗透压作用下黄山石灰石矿区炭质泥页岩剪切蠕变特性分析

针对西南地区二叠系软弱夹层在降雨反复作用下蠕变效应明显等问题，以四川省黄山石灰石矿区炭质泥页岩为研究对象进行渗透压作用下的剪切蠕变试验，得到其剪切蠕变试验曲线，通过分析其蠕变特性以及非线性破环规律，基于传统的西原模型，提出了一种能同时描述炭质泥页岩黏弹塑性特性的非线性蠕变模型，并利用该模型进行剪切蠕变参数辨识，结合FLAC3D数值模拟计算，研究了炭质泥页岩变形破坏特征，对比分析了室内试验结果和数值模拟结果，数值模拟结果证实了室内试验的可靠性以及本构模型和参数选取的合理性。研究结果表明：在渗透压、法向压力以及剪切应力的作用下，炭质泥页岩试样经历了完整的蠕变三阶段；改进的西原模型能够很好地拟合炭质泥页岩蠕变的三个阶段，对加速蠕变阶段的拟合效果也很好；运用FLAC3D软件对室内剪切蠕变试验进行计算得到的数值模拟结果与实际结果相吻合。     

层状盐岩力学特性及蠕变破坏模型

以湖北云应盐矿地下600～700m的含泥岩夹层的层状氯化钠盐岩试件为研究对象,进行常规力学实验和不同应力批次下的单轴压缩蠕变试验,发现层状盐岩是一种特殊的组合软岩,其弹性模量比较少,盐岩层横向变形能力很大.蠕变试验得出:(1)在充分长的蠕变时间内,层状岩盐蠕变的衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段、加速蠕变阶段显现明显,且加速蠕变阶段持续时间较长;(2)在稳态蠕变阶段出现了夹层内陷和盐岩层外鼓现象.这种不协调蠕变将导致层面的剪切错动.建立层状岩盐蠕变破坏模型,定义层状盐岩蠕变损伤变量为盐岩试件环向拉应变与盐岩的极限拉应变之比,从理论上揭示了夹层与盐岩层蠕变特性的差异而导致盐岩层蠕变破坏机理,较好地解释了夹层首先劈裂破坏,带动盐岩互层张拉裂纹扩展的实验现象.     

土体蠕变对阴湾排土场稳定性的影响

基于露天煤矿排土场排土特征,考虑排土场基底黄土的蠕变特性,分别采用传统的摩尔-库伦模型和改进的Burgers蠕变模型研究边坡的变形破坏机理,并将模拟的边坡变形特征与现场实际情况进行了对比,同时对不同破坏模式下的边坡稳定性进行了分析。结果表明,在考虑黄土基底蠕变影响的情况下,边坡的破坏模式为基底型滑坡;考虑蠕变影响的边坡位移变化趋势与现场监测数据吻合度较高。     

流固耦合作用下含缓倾软弱夹层边坡稳定及参数敏感性研究

含缓倾软弱夹层岩质边坡中,存在应力场、渗流场等多场相互作用。由于不同区域缓倾软弱夹层形成的地质条件和组成成分不同,导致软弱夹层力学参数各异,在渗流场和应力场耦合作用下软弱夹层力学性质相对于自然状态亦会产生变化,因此流固耦合作用下缓倾软弱夹层参数特征的研究成为边坡稳定性分析与治理工作中需要进一步研究的问题。为探求流固耦合作用下含缓倾软弱夹层典型相关参数对岩坡稳定性的影响程度,以四川省金顶黄山石灰石矿山边坡为研究对象,基于强度折减法和流固耦合理论对边坡进行稳定性分析,选取软弱夹层倾角、厚度、内摩擦角及黏聚力设计正交试验,并采用极差分析和单因素分析法对各参数在边坡稳定性分析中的敏感性进行研究。研究结果表明:在流固耦合作用下,软弱夹层厚度越大、黏聚力越高,边坡稳定性不一定越好;软弱夹层倾角越小、内摩擦角越大,边坡越趋向于稳定。     

软弱夹层物性特征对排土场边坡稳定性的影响研究

软弱夹层作为边坡岩体系统的薄弱环节,对控制边坡的稳定性具有关键作用。为研究软弱夹层的物性特征对排土场边坡稳定性的影响,以河曲旧县露天煤矿为工程背景,分别计算了天然状态、饱水状态、含软弱夹层时边坡的稳定性;基于此,探讨了软弱夹层赋存深度、倾角、厚度等物性特征对边坡稳定性的影响。结果表明:天然状态下排土场边坡处于稳定性状态,饱水状态下边坡稳定性处于基本稳定状态,边坡含有软弱夹层时稳定性难以得到保证;软弱夹层的存在会改变排土场边坡的潜在滑移面形态,由圆弧形破坏向上部类圆弧下部斜线的破坏形态转变;随着软弱夹层深度的增加排土场边坡安全系数逐渐增加,且存在临界深度;边坡安全系数随着软弱夹层倾角的增加逐渐降低,呈一次函数关系;边坡安全系数随着软弱夹层厚度的增加逐渐降低,呈二次函数关系。