考虑损伤顺层节理岩质边坡稳定性分析

边坡开挖造成节理岩质边坡的浅部局部破坏。基于极限平衡法和强度折减法对顺层节理岩质边坡的稳定性进行研究,系统地分析岩质边坡节理倾角、损伤长度和程度对边坡安全系数和破坏过程的影响。结果表明:边坡安全系数与节理倾角密切相关,边坡安全系数随着节理倾角的增加先减小、后增大,优势节理倾角在35°~45°;随着节理损伤长度的增加,边坡安全系数近似线性减小;节理损伤的岩质边坡坡顶更易产生剪应力集中,从而加速边坡失稳,节理岩质边坡破坏模式为沿着节理面向下整体滑动;节理损伤程度对边坡稳定性影响较明显,节理损伤越长,安全系数随损伤程度的增大而加速下降。     

三维方向长度取值对边坡稳定性影响研究

通过FLAC^3D软件建立边坡三维数值模型, 研究了边坡三维方向长度对安全系数的影响。研究结果表明: 边坡三维方向长度越小, 边坡安全系数越大, 随着三维方向长度增大, 安全系数逐渐降低并最终趋于定值; 当边坡三维方向长度小于边坡高度时, 安全系数下降明显, 边坡体三维方向长度对其稳定性影响明显; 当三维方向长度不小于边坡高度时, 安全系数变化不大, 边坡体三维方向长度对其稳定性影响趋于稳定。     

结构面参数对顺层边坡破坏模式的影响规律

基于岩质顺层边坡的离散元仿真模型,研究了结构面各参数（黏聚力、内摩擦角、刚度、倾角、间距）对边坡稳定性的影响,明确了其对边坡安全系数及破坏模式的影响规律。采用正交试验的极差分析原理,探讨了各结构面参数对边坡稳定性影响的显著程度,明确了结构面各因素对边坡安全系数影响的显著顺序。研究表明,随着结构面强度的增大,边坡安全系数在一定范围内呈线性增长,且边坡的破坏模式从顺层滑移逐渐转变为滑移-弯曲破坏模式;随着结构面刚度和结构面间距的增加安全系数变化幅度很小,其最大变化率仅为6.6%和3.6%,边坡破坏模式主要为滑移式破坏。随着结构面倾角的增大边坡安全系数表现为减小-增大-减小的趋势,破坏模式由滑移式破坏变为滑移-溃曲破坏最后变为倾倒破坏;结构面黏聚力对边坡稳定性影响最大,结构面刚度影响最小。     

国内某矿山边坡稳定性与锚固支护治理对策研究

以国内某矿业公司铜钼矿边坡为例,应用极限平衡法，分析锚杆水平间距以及锚固段长度对边坡安全系数的影响的变化规律，在此基础上，提出一种优化加固治理边坡的新途径。结果表明:在锚杆长度一定时，随着边坡间距的减小，其安全系数变化逐渐提高，最终趋向于稳定，锚杆间距对边坡稳定性影响存在边界效应；在相同锚固段长度下，边坡加固效果随着锚杆长度增加而提高，但存在上限。内锚固长度系数为0.5时，锚杆效果锚固效果最优；在现状条件下,边坡安全系数低于规范值,边坡处于极限平衡状态；采用锚杆框架梁处理之后，边坡处于稳定状态，治理边坡效果显著。     

考虑地下水位变化的软岩边坡锚杆支护设计优化

为了分析地下水位对边坡稳定性的影响, 确定地下水作用下边坡锚杆支护方式, 通过FLAC^3D建立了数值模拟模型, 采用强度折减法计算了不同地下水位作用下的边坡安全系数及锚杆加固作用下的边坡安全系数变化情况。研究结果表明: 地下水对边坡稳定性存在较大影响, 适当增加锚杆长度和锚杆支护倾角能提高地下水作用下的边坡稳定性; 在不同地下水位下, 边坡锚杆支护倾角为20°时边坡安全系数达到最大; 在总锚杆长度一致的情况下, 适当增加边坡下部锚杆长度、减小上部锚杆长度, 能提高边坡安全性。     

加筋膨胀土边坡变形及影响因素分析

在利用FLAC软件模拟膨胀土边坡内部湿度应力场的基础上, 对不同筋材长度、加筋间距、筋材倾角的加筋膨胀土边坡进行了模拟, 分析了不同情况下的边坡滑动面位置及坡面水平位移。并对以上三个因素进行了四水平的正交试验。将实际工程的监测与数值模拟结果进行了比较, 结果表明, 增加筋材长度、减小加筋间距均可提高边坡稳定性, 一定的倾角也有利于边坡的稳定。加筋间距对安全系数的影响较大, 其次为加筋长度与加筋倾角。     

基于有限元的上下盘开采对矿山边坡稳定性的影响研究

为研究上下盘开采对矿山边坡稳定性的影响,基于有限元方法,利用Midas GTS软件建立相应模型,通过分析不同开挖位置、不同断层形态下边坡的力学特征,得出其力学响应机制,主要得到以下结论：断层倾角发生改变时,随着工作面的推进,因上下盘开采而导致的边坡沉陷值整体变化不大,但倾角的增大会导致其更易活化;断层倾角发生改变时,上盘最大下沉处位置更靠近断层方向,而下盘最大下沉处位置更靠近采空区方向;上盘开采时,随着断层倾角的增大,开采前后边坡安全系数均出现减小,下盘则与之相反;上盘开采时随着断距的增大,边坡安全系数均出现增大的现象,下盘开采时随着断距的增大,边坡安全系数均出现减小的现象。创新点在于考虑断层对矿山开采过程边坡稳定性的影响,该研究为今后复杂地质条件下矿山开挖所导致的边坡问题提供参考。     

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。     

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。     

循环振动下岩质边坡渐进性破坏规律的数值模拟

为深入研究循环振动下岩质边坡渐进性破坏规律，采用3DEC离散元软件建立相应的数值模型，并基于振动台试验结果对其合理性进行了验证。从动力响应、稳定性系数及破坏模式3个方面分析了岩层面倾角、黏聚力及摩擦角等参数对循环振动下岩质边坡渐进性破坏的影响规律。研究结果表明：随着循环振动次数的增加，边坡稳定性总体上呈下降趋势，当坡体损伤达到一定程度时，其稳定性会快速下降且损伤速率不断加快，导致边坡失稳。岩层面参数对边坡渐进性破坏的影响作用由大到小依次为摩擦角、黏聚力、倾角；边坡稳定性随岩层面黏聚力和摩擦角的减小或岩层面倾角的增大而减小；各边坡模型的加速度响应特征均呈现出“高程效应”和“趋表效应”,且这种响应随岩层面黏聚力和摩擦角的减小或岩层面倾角的增大而显著增大；边坡破坏模式多表现为“拉剪破坏”,少数为“溃屈破坏”,表明破坏模式受岩层倾角影响明显。     

无明显滑面岩质边坡稳定性研究

依据岩体结构面及其抗剪强度特性对岩质边坡稳定性的控制作用,基于岩体结构面网络及其工程边界条件,搜索边坡所有可能的滑移路径。应用Lajtai、Einstein理论及等效Mohr－Coulomb屈服准则,分别计算岩桥和结构面的抗滑力和下滑力,进而获得了严密的安全系数计算式,并确定不同滑移路径上各区段抗滑储备大小和总抗滑储备。进行不同滑移路径安全系数、总抗滑储备、总抗滑储备密度的对比研究,探索无明显滑面岩质边坡的危险滑移路径及其稳定性研究方法,并通过算例阐明：安全系数和总抗滑储备密度用于岩质边坡稳定性评价是可行的。     

某水库水位的下降对坝体边坡稳定性的影响

水位下降时,一方面坝体内部渗流场会发生变化,土体基质吸力也相应地改变;另一方面,坝体内部土体孔隙水压力、强度参数随水位变化也会改变。因此,库水位变化对边坡安全系数有重要的影响。基于geo-studio软件中的slope/w和seep/w模块来模拟库区水位线的降低和基质吸力对边坡稳定性的影响。结果表明：当水位快速下降的时候,坝体中水位没有相应降低,孔隙水压力没有及时消散,强度参数C、 φ几乎不变,但坝体外部水压力降低,其速率越快,边坡安全系数下降得越明显;水位线缓慢下降时,坝体内部孔隙水压力消散和外部水位线发生同步变化,随着坝体孔隙水压力的消散,坝体内部土体有效应力增加,边坡安全系数逐渐增大,边坡的稳定性相应地变好;与此同时,当坝体内部土体呈饱和状态时,基质吸力为零,基质吸力对边坡稳定性几乎没有影响,随着土体内部水位线的降低,土体由饱和状态逐步变为不饱和状态,基质吸力逐渐增大,坝体的安全系数又逐渐升高,稳定性也随之增强。     

顺倾断续节理岩质边坡的稳定性突变

基于顺倾断续节理岩质边坡二维平面滑动失稳力学模型,建立自重应力作用下断续节理岩质边坡失稳的尖点突变理论力学模型。根据该突变模型,探讨断续节理长度(节理连通率)、节理倾角、节理摩擦角以及黏聚力等因素对边坡稳定性的影响规律,推导边坡的临界失稳高度,提出节理边坡失稳的判据条件,最后利用有限差分法(FLAC^3D)数值模拟方法研究不同节理连通率和节理倾角条件下顺倾断续节理岩质边坡的破坏形态,结果表明:节理连通率和节理倾角越大,节理摩擦角、节理黏聚力、岩石摩擦角以及岩石黏聚力越小,边坡失稳的可能性越高;当节理连通率较小时,岩石摩擦角和岩石黏聚力是影响边坡稳定性的主要因素,随着节理连通率的不断增大,节理摩擦角和节理黏聚力对边坡稳定性的影响愈发显著,逐渐成为控制边坡稳定性的主要因素;顺倾断续节理岩质边坡在自重应力作用下主要发生滑移—倾倒型混合渐进式破坏,且节理岩桥的贯通破坏是由于节理尖端形成的剪切裂纹与既有节理的扩展贯通所致,下部岩桥先贯通并逐渐向上延伸,进而形成局部或整体性贯通滑动面。将理论计算与数值模拟计算结果进行对比发现,利用提出的理论失稳判据条件评价该类边坡的稳定性具有较...     

卸荷条件下不等长共线双裂隙相互作用规律分析

岩质边坡岩体内普遍存在不连续裂隙,边坡开挖卸荷诱发裂隙扩展贯通是导致滑坡失稳的主要因素。为探究卸荷条件下边坡岩体内裂隙扩展机制和相互作用规律,基于经典Kachanov法和叠加原理,推导了卸荷条件下一对不等长共线裂隙尖端应力强度因子表达式。定义了应力强度因子比F(双裂隙存在时与单裂隙存在时裂隙尖端应力强度因子比),通过F值的大小分析了裂隙倾角、间距和长度对裂隙间相互作用的影响规律。进行了类岩石材料双轴卸荷实验,类岩石材料由425号普通硅酸盐水泥、标准砂、水按质量比1∶2.35∶0.5配制而成,实验在MS-500型三轴冲击岩爆试验系统上进行。结果表明:(1)裂隙倾角对裂隙间相互作用无影响;(2)裂隙间距大于任一裂隙长度时,该裂隙几乎不影响另一裂隙扩展;(3)裂隙长度大于裂隙间距时,该裂隙开始影响另一裂隙扩展。裂隙长度小于裂隙间距时,该裂隙几乎不影响另一裂隙扩展;(4)试件轴向起裂和峰值荷载随着裂隙间距的增大而增大。理论计算和实验所得裂隙起裂角及起裂位置基本一致,验证了理论计算结果的可行性与合理性。本次研究没有考虑裂隙充填对裂隙间相互作用规律的影响,且仅限于共线双裂隙间相互作用的探讨,后续研...     

软硬互层顺层岩质边坡稳定性影响因素及失稳机理研究

软硬互层顺层岩质边坡的稳定性受多种因素影响,并且失稳机理十分复杂,难以进行针对性的防治。针对软硬互层顺层岩质边坡稳定性的影响因素,通过FLAC3D进行数值模拟,从岩层倾角、软硬岩层厚度比和岩性组合进行了研究。计算结果表明:随着岩层倾角的增大,顺层边坡从整体呈推移式破坏转向沿软硬岩接触面分层滑动;软岩和硬岩厚度的增加均会导致边坡稳定性下降,但是硬岩厚度大时,边坡主要沿软岩夹层滑动;黏聚力对边坡稳定性的影响要比内摩擦角大。     

露天煤矿端帮张裂缝对边坡稳定性的影响

为了保证露天煤矿含有拉裂缝端帮边坡的安全可靠性,研究分析了拉裂缝发育程度对边坡稳定性的影响规律。总结发现:竖直拉裂缝的出现会导致边坡的安全系数大幅度降低,随着裂缝深度的增加,监测点的位移量也一直在随之增加,安全系数一直呈现降低趋势,但是二者的变化幅度都在减小。根据边坡滑动破坏特点发现是由于裂缝深度增加,使得滑体下部剪切破坏段的长度也在增加,因此受剪切作用的岩体范围增大,所以下部岩体的抗剪切能力在提高。最后针对顺兴露天矿当前工况条件对西端帮提出了锚索加固结合挂网喷浆防护的治理措施建议,防止裂隙继续向下部岩层延伸扩展。并建议在端帮上裂隙的控制区域进行GPS监测,实时监测边坡的动态变化。     

边坡监界滑动面及其最小安全系数确定方法之研究

本文系统研究了目前国内外边坡临界滑面及相应安全系数确定之理论及方法，并详细分析了各种方法的适用条件，阐述了目前边坡临界滑面确定之理论的现状及发展方向，有助于岩土工程技术人员正确应用这些方法解决工程实际问题，具有十分重要意义。     

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。     

降雨入渗条件下露天矿边坡稳定性研究

以某露天矿边坡为研究对象,结合矿区的水文工程地质条件,借助有限元计算软件Midas/GTS,在两种不同的降雨条件开展了多个工况下的露天矿边坡稳定性研究分析。结果表明:在强降雨条件下,由于降雨强度远大于土体的渗透能力,短时间内边坡浅层土体含水量会迅速增加,会形成暂态饱和区,因此对深部土体影响较小,对边坡的稳定性和安全系数影响较小;连阴雨条件下,当降雨强度小于土体的渗透能力时,雨水能够充分渗入到边坡土体中,对边坡稳定性产生不利影响。通过绘制曲线图可知渗透系数的增大开始阶段安全系数按斜率较大的线性函数发生变化,随后安全系数递减速率逐渐降低,当饱和透系数达到一定程度后,安全系数变化不明显。     

爆破扰动下顺层岩质破碎高陡边坡的稳定性监测与数值分析

高陡顺层岩质边坡历来是国内外学者重要的研究内容,高陡顺层岩质边坡稳定性对于露天矿山的安全建设具有重要意义。因此针对某露天矿山终了顺层岩质边坡的稳定性进行了研究,旨在分析该矿山顺层岩质边坡在爆破扰动下的稳定性,通过采用室内岩石力学试验、爆破振动监测法以及数值分析法对该矿山两种爆破条件对顺层边坡的扰动进行了全面的研究。研究结果显示,在两种爆破条件下,顺层边坡结构面处的位移均呈现出由上至下逐渐增加的趋势,且超过结构面一半时,位移显著增加,且当主爆区爆破时,在爆破扰动下,边坡的安全系数为1.66;当预裂孔爆破时,边坡的安全系数为1.61。说明越靠近顺层边坡的结构面时,边坡的稳定性受爆破的影响越敏感,且在主爆区的频繁爆破扰动下,边坡的稳定性已经受到影响,因此在越靠近结构面的预裂爆破起爆后,边坡的稳定性会降低,但根据安全系数的计算结果可知,不同爆破条件下边坡均处于稳定状态。此项研究为该矿山的设计提供了宝贵的理论依据,为今后矿山的设计、生产均提供了可靠的指导。