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。     

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.     

某露天矿岩质高边坡地震动力响应及稳定性分析

地震作用下边坡动力响应及稳定性研究近年来受到工程界和学术界的普遍关注。借助ANSYS程序采用以下方法分析某露天矿岩质高边坡地震动力响应及其稳定性：首先进行静力有限元分析,确立初始应力场,判断可能的滑移面;然后进行边坡动力响应分析,研究了应力、位移、速度和加速度的动力响应结果;最后引用单元安全度的概念计算评价坡体重点部位的局部稳定性,在此基础上计算滑裂面安全系数评价边坡整体稳定性,并用拟静力法进行校验。计算取得了比较满意的结果,为该边坡动力安全评价提供了科学依据。     

多岩性分布的露天采场边坡稳定性分析

露天采场岩性较多,且各个岩性复杂交错,影响边坡稳定性。以具体某露天采场边坡为研究案例,采用Phase二维有限元模拟软件开展了边坡稳定性分析。研究结果表明：边坡最大剪应力情况,最大剪应力出现在边坡坡脚处,局部第四系土的位置会出现较大的剪切应力。边坡安全系数满足规范要求,边坡处于安全状态。边坡最大位移值出现在边坡坡脚或坡顶处,局部第四系土的位置会出现较大的位移变化。研究结论可为类似矿山边坡稳定性研究提供参考。     

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。     

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。     

框架预应力锚杆支护边坡地震动稳定性分析方法

在考虑锚杆预应力对黄土边坡稳定性影响的情况下,根据土体边坡滑移面的破坏模式,建立了框架预应力锚杆支护边坡的地震稳定性分析模型。利用集中质量显式有限元法,将土体离散为土体静动力微元和土体预应力微元,并建立了相应的离散动力平衡方程,推导了边坡在地震作用下的位移反应和滑移面上的应力场。基于位移反应和土体应力场,提出了框架预应力锚杆支护边坡在地震作用下的稳定性安全系数计算方法。用本文方法针对某一工程实例进行分析,并与拟静力法的结果进行比较。比较结果表明,本文方法对于土质均匀的黄土边坡是可行的,相比拟静力法,更能反应黄土支护边坡的地震作用和土的动力特性。     

边坡抗滑桩加固的三维有限元计算

本文以王山村滑坡为研究对象,围绕其工程中静力抗滑稳定问题,通过室内试验对影响王山村滑坡稳定性的地质构造、场地工程条件等内在因素进行分析评价。在此基础上,利用大型商业软件ABAQUS对边坡抗滑桩加固模型进行有限元计算分析。通过对加固在边坡模型底部、中部及上部3个常见桩位稳定性系数的计算,得到了3个桩位的稳定性系数。计算结果表明:加固在模型中部桩位的安全系数最高,为1.58。为综合考虑静力作用下坡脚应力集中及动力作用下的坡顶加速度放大效应,设计了加固在边坡中点附近的上部桩位和下部桩位,并分别对其稳定性进行求解,计算结果显示两种桩位都具有较高的安全系数,分别为1.35和1.56。最后通过对模型坡面上5种桩位安全系数的对比,验证了上部桩及下部桩的可行性,可作为工程实践的参考方案。     

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。     

兰尖铁矿深凹露天矿山高陡边坡稳定性分析

为了研究外界因素对结构面控制型边坡稳定性的影响,以兰尖铁矿营盘山段边坡为工程背景,采用Geo-Slop软件,分别分析了该边坡在地下水、地震载荷以及地下水和地震载荷共同作用下的边坡稳定性,结果表明：地下水对边坡稳定性影响较小,安全系数的变化范围在0.015~0.030;地震载荷对边坡稳定性的影响较大,安全系数的变化范围在0.125~0.165;在地下水和地震载荷共同作用时,整个边坡处于临稳状态。     

基于流固耦合的强度折减法的地下水渗流对隧道稳定性的影响研究

为充分研探讨地下水渗流对隧道稳定的影响,基于流固耦合的强度折减法优化计算隧道稳定性的安全系数。以3种计算工况参考,分别对地下水渗流、流固耦合计算模式下影响隧道稳定性的安全系数进行详细分析,并对地下水位对隧道安全系数和拱顶沉降进行了分析。结果表明,考虑地下水渗流情况后,隧道的安全系数降低;考虑流固间接耦合和完全耦合的模式计算获得的隧道安全系数大致相同,但间接耦合模式下消耗的计算时间最短;随着地下水水位的升高,隧道安全系数有所下降,二者呈线性相关;在选取相同折减系数时,隧道拱顶的沉降程度随地下水水位升高而增加。     

高震区某细粒尾矿坝动力时程抗震分析

为防止尾矿坝发生液化现象而危及整个尾矿坝的稳定性,以西南高地震区某细粒尾矿坝为例,从细粒尾砂的动剪切模量和阻尼比以及相关试验参数为基础、按照近似场地人工拟合地震波为动力输入荷载、以等效循环剪应力与抗液化剪力比较作为液化判别的依据、借助时程应力有限元法为手段,详细分析了高震区细粒尾矿库的液化区域以及时程动稳定性。分析结果表明:液化区域主要集中在库尾水位以下,并随着孔隙水压力的积累,液化区域逐渐向深部和堆积子坝方向发展;时程动稳定性系数与拟静力法相比,稳定性系数偏小,其中仅一条地震波作用与拟静力法计算的稳定性系数基本相当,从而亦说明动力时程法在分析高震区尾矿坝动稳定性时,较符合实际地震动力作用过程,并优于传统的拟静力法。     

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。     

考虑渗流作用的城门山铜矿临湖露天开采边坡稳定性研究

基于地质勘探资料，建立了城门山铜矿临湖露天开采边坡的地质模型，对临湖露天开采边坡进行了考虑湖水在不同渗流路径和不同渗透压力作用下的稳定性分析。研究结果表明：湖水渗流大大降低了边坡安全系数，随着湖水水位增大，边坡滑坡范围越大，边坡安全系数越低。湖岸与露天采坑之间的距离对边坡稳定性有较大影响，湖-坡距离D越大，边坡安全系数越高，当边坡安全系数取1.2时，考虑湖水渗流条件下湖-坡最小安全距离为60 m。     

露天采场高陡岩质边坡流固耦合稳定性研究

运用有限单元法,建立了平川铁矿露天采场高陡岩质边坡仿真模型。在分析了露天采场地下水渗流机理的基础上,建立了渗流场和应力场的两者耦合模型,对露天采场高陡岩质边坡进行了有限元二维渗流场-应力场耦合稳定性计算。采用强度折减法,对整个露天采场区域典型边坡剖面进行了稳定性分析,并给出了安全稳定系数。对有限单元法计算结果与极限平衡法计算结果进行了比较,两者计算出的边坡稳定性系数较为吻合,边坡破坏的剪出口是一致的,破坏曲线也较吻合。     

水-岩耦合作用下边坡岩体渗流二维数值模拟

为了研究岩体渗流及水-岩耦合作用对边坡稳定性的影响,首先基于岩体特征建立等效连续介质模型,然后采用有限元法求解该模型,并利用SEEP/W软件模拟正常水位、暴雨入渗和排水疏干时采区地下水渗流。结果表明：等效连续介质模型可靠性高,地下水二维渗流存在各向异性,且裂隙轴向的水力坡降明显大于裂隙径向;3种工况水力坡降明显区域均为边坡表层、不同岩层交界处及混合Ⅰ岩内;暴雨入渗时水-岩耦合作用导致岩层拉应力增大、孔裂隙扩展,剪切滑移为边坡失稳主要诱发机制,而排水疏干有利于提高边坡稳定性。     

哈拉沟矿工业广场东侧滑坡地质条件与成因研究

为了查明哈拉沟煤矿工业广场东侧滑坡成因,通过现场地质调查、水文地质钻探、地表位移监测等技术手段研究了滑坡地质条件、渗流与变形特征,采用数值模拟方法分析了滑坡的成因机制。结果表明,在滑坡区东部第四系松散层底部发育一条近东西向的古冲沟,上游有两条支沟;地表神东湖水渗漏和日常生态灌溉水大量补给古冲沟流域,导致地下水位上升,在滑坡坡脚处形成排泄区;使得坡脚处地下水渗流速度和孔隙水压力升高,基质吸力和坡体抗剪强度降低,导致抗滑力降低;滑坡大量渗水,坡体重量增加,并产生动水压力,导致下滑力增加,进而诱发该滑坡;随着水温的升高,滑坡稳定性系数降低。在坡脚施工三口排水井,经过抽水降低坡体地下水位,并治理了上部沟渠渗漏点,目前该滑坡得到了有效控制。     

渗流与应力耦合作用对边坡稳定性影响的数值模拟研究

研究渗流与应力耦合作用对裂隙边坡稳定性的影响具有重要的工程指导意义。对呈现裂隙边坡特征的金堆城钼矿北帮边坡分别在不考虑地下水渗流以及考虑渗流与应力共同作用两种情况下进行的有限元数值模拟研究表明:渗流与应力耦合对边坡稳定性具有直接的削弱作用。