降雨入渗对含软弱夹层矿山边坡稳定性影响机制研究

含缓倾软弱夹层的矿山边坡在连续降雨后易发生滑坡,以四川峨眉黄山石灰石矿山磨环凼西侧新滑坡为例,通过现场勘查、工程地质条件分析,利用极限平衡法对该滑坡进行稳定性分析,并建立含软弱夹层无限边坡计算模型分析降雨入渗对此类矿山边坡稳定性的影响机制。结果表明：降雨入渗引起的边坡内部滑动面孔隙水压力上升是诱发滑坡的主要原因;软弱夹层的不透水性会引起滑动面孔隙水压力突变,导致边坡稳定性骤减;降雨入渗的速率、雨水入渗的时长、边坡岩体的含水状态及软弱夹层的不透水特性决定了在降雨入渗的整个过程中滑动面孔隙水压力对边坡的稳定性的影响程度大小。     

不同降雨条件下含软弱夹层土坡渗流特性数值分析

为了研究含软弱夹层土坡在不同强降雨条件下的渗流特性, 以临长高速公路(京珠高速湖南临长段)左侧某含软弱夹层失稳边坡为研究对象, 采用有限元Geo-studio软件建立含软弱夹层土坡数值计算模型, 基于饱和-非饱和渗流理论, 拟定大雨、暴雨及大暴雨3种强降雨条件, 开展了不同降雨条件下含软弱夹层土坡的渗流特性研究。研究结果表明, 当累积降雨量一定时, 3种降雨条件引起含软弱夹层边坡孔隙水压力变化程度大小顺序为：大雨>暴雨>大暴雨; 由于软弱夹层的存在, 边坡因雨水入渗而发生滑坡的进程有所提前; 3种降雨条件下, 坡面湿润峰在粉质黏土层内大体呈现为均匀入渗, 在软弱夹层内呈现“V”字型分布。降雨量一定的情况下, 降雨等级为大雨时的湿润峰发展速率最快, 暴雨次之, 大暴雨最慢。     

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。     

含软弱夹层凝灰岩滑坡稳定性计算——以松阳县呈田滑坡为例

含软弱夹层凝灰岩边坡受降雨影响诱发的滑坡一直是浙江省内公路边坡防治的主要对象。为进一步理解不同软弱夹层强度弱化模式对滑坡稳定性的影响,选取典型凝灰岩滑坡——浙江省松阳县呈田滑坡,采用Midas GTS NX有限元软件的强度折减法进行不同降雨条件下的滑坡变形分析,同时引入软弱夹层强度“S”型曲线弱化模型,并优化考虑裂隙水压和渗流力的耦合模型,对比讨论滑坡的稳定系数演化特征。结果表明,滑坡的变形迹象与数值模拟结果得到相互印证,随着降雨持续,变形带由后缘夹层不断向前缘演化扩展;强降雨导致富含黏土矿物的软弱夹层强度弱化是该滑坡失稳的主要原因。通过对比不同方式计算的边坡稳定系数,采用考虑软弱夹层强度“S”型曲线弱化模型计算的滑坡稳定系数随着后缘裂隙水头高度和结构面强度软化阶段表征参数(λL)的增加而快速减小,突出了滑坡变形失稳演化的时间效应,其更适用于滑坡风险评价工作;而采用极限平衡法计算的滑坡稳定系数,突出了计算结果的唯一性,适合于以安全为前提条件的滑坡抢险的风险决策。     

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。     

降雨条件下含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性分析

降雨是诱发边坡失稳的重要因素之一,为探究降雨对含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性的影响,结合工程实际,基于饱和-非饱和渗流理论,模拟了不同降雨工况下矿山边坡的渗流过程,并运用强度折减法对降雨作用下边坡的稳定性进行了计算。结果表明：软弱夹层会阻碍降雨渗流通道,导致孔压曲线发生畸变;边坡竖直截面上的孔压增长率自上而下呈减小趋势,在相同时间段内浸润深度与坡面孔压的增量逐步减少;降雨过程中边坡主要沿软弱夹层发生塑性变形,降雨6 h后坡面的整体位移会发生突变;4种工况下坡中位置位移的变化量最大,暴雨工况下坡脚处的位移相较于其他工况会发生陡增;暴雨工况降雨24 h后边坡的稳定性系数达到最低,且小于技术规范的要求,边坡处于危险状态。研究结果可为类似地质条件下边坡稳定性的预测、防护与评价提供参考。     

含软弱夹层边坡地震动力响应及变形破坏机制研究

为探究地震对含软弱夹层矿山边坡稳定性的影响,通过 FLAC3D 软件 分析了地震作用下含软弱夹层边 坡的水平和竖直加速度动力响应特性,以及软弱夹层的存在及其厚度对边坡 动力响应特性的影响,并利用拟静力法 分析地震加速度对边坡稳定性的影响,最后采用动态强度折减法并结合拟静 力分析、地震动力响应特性分析含软弱 夹层边坡在地震作用下的失稳模式与破坏机理。 研究结果表明:① 在坡体 中上部,水平和竖直加速度迅速增大,表现 出高程放大效应,在同一高程水平上,坡面加速度大于坡内,表现出趋表效应 。 ② 薄软弱夹层对边坡整体的动力响应 起到促进作用,厚软弱夹层则是起抑制作用;薄软弱夹层边坡加速度最大值 出现在坡肩处,厚软弱夹层边坡加速度最 大值出现在软弱夹层与坡面的交界处。 ③ 边坡安全系数随水平、竖向地 震惯性力的增大而减小。 ④ 含软弱夹层边 坡在地震作用的失稳模式为“沿软弱夹层发生层间平面滑动—拉裂破坏”; 软弱夹层使地震波发生反射和折射,是影 响边坡动力响应特性的主要原因,也是边坡失稳的内在原因。     

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。     

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。     

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。     

干湿循环条件下含软弱夹层矿山边坡降雨渗流特性研究

为了研究软弱夹层在干湿循环条件下的渗透性变化对边坡整体降雨渗流特性产生的影响,结合现场实际利用Geostudio有限元软件建立概化模型,模拟了不同干湿循环次数下边坡的降雨渗流,揭示了不同循环次数下边坡体内孔隙水压力的变化规律。结果表明,在初始状态下由于软弱夹层的弱透水性雨水很难侵入软弱夹层以及下部灰岩,软弱夹层及下部灰岩孔隙水压力几乎没有变化;干湿循环后软弱夹层渗透系数的变大导致其不能作为隔水层阻碍雨水的向下入侵,随着循环次数的增加软弱夹层和下部灰岩受到雨水的浸润,孔隙水压力变大且由于软弱夹层和灰岩的雨水排出能力远小于上部区域,雨水无法及时排出,在边坡体后缘形成的高孔隙水压力区域面积远大于初始状态,雨水入侵对边坡整体稳定性的影响更大。研究结果可为同类型矿山边坡防护提供参考。     

干湿循环条件下含软弱夹层矿山边坡降雨渗流特性

为了研究软弱夹层在干湿循环条件下的渗透性变化对边坡整体降雨渗流特性产生的影响，结合现场实际，利用GeoStudio有限元软件建立概化模型，模拟了不同干湿循环次数下边坡的降雨渗流，揭示了不同循环次数下边坡体内孔隙水压力的变化规律。结果表明，在初始状态下，由于软弱夹层的弱透水性雨水很难侵入软弱夹层以及下部灰岩，软弱夹层及下部灰岩孔隙水压力几乎没有变化；干湿循环后软弱夹层渗透系数的变大，他不能作为隔水层阻碍雨水的向下入侵，随着循环次数的增加，软弱夹层和下部灰岩受到雨水的浸润，孔隙水压力变大且由于软弱夹层和灰岩的雨水排出能力远小于上部区域，雨水无法及时排出，在边坡体后缘形成的高孔隙水压力区域面积远大于初始状态，雨水入侵对边坡整体稳定性的影响更大。研究结果可为同类型矿山边坡防护提供参考。     

西露天矿边坡失稳影响因素分析

针对西露天矿长年开采、矿震影响造成的边坡滑坡失稳现象,引入安全系统工程中的事故树分析方法,通过现场踏勘和资料调研,构建西露天矿边坡失稳的事故树模型.研究表明:能够引起边坡失稳的最小割集有１３２个、不发生失稳的最小径集有２个,边坡失稳的概率极大.在２０个基本事件中,雨水、循环冻融和软弱夹层的存在是边坡失稳的关键因素,结合数值分析发现软弱夹层在强度软化过程中,边坡可能出现沿上、下不同软弱夹层产生失稳,其边坡稳定性尤其对上软弱夹层的内摩擦角十分敏感.雨水入渗边坡的过程中,边坡表面的基质吸力、体积含水率不断增大,导致表面容重增大,同时水对岩石的软化作用均不利于边坡稳定,相关结论可供露天边坡灾害治理参考.     

岩性劣化对露天矿山边坡稳定性的响应规律

针对岩性条件劣化导致边坡稳定性下降的问题,以某露天矿山边坡为研究对象,运用SIR-20型地质雷达探测矿山滑坡体内部缺陷,并结合Slide软件模拟分析了不同岩性条件下边坡稳定性的变化规律。结果表明：软弱夹层、降雨入渗和爆破动荷载等内外因共同作用造成边坡岩性劣化,进而导致边坡后期出现滑移失稳;黏聚力c值降低是岩性劣化过程中的主要力学表现,安全系数与c值呈部分抛物线关系,且c值降为50 kPa是边坡特殊工况的失稳临界值。在综合分析矿山运行特征和岩性劣化条件基础上,提出通过减小上部第四系台阶坡面角和最终边坡角提高其永久稳定性的建议,安全系数经验证符合要求。研究结果可为矿山后期安全开采和边坡控制参数取值提供重要依据。     

公路滑坡成因分析

近年来,公路等基础设施建设不断完善,在较高等级的公路建设中,线形要求严格,在低山丘陵区往往需要采用开挖方式通过,由于建设中的不合理工程活动,新滑坡的产生以及老滑坡的复活可能性大增,致使滑坡灾害日趋严重.改扩建工程20省道浦江县马岭至浦阳段滑坡十分发育,其中K29 180～K44 870段是滑坡灾害最为严重的一段.该区地质条件复杂,松散层厚度大、岩体风化强烈、尤其是黄尖组岩性岩组变化大,软弱夹层发育,在外界因素触发下,即可形成松散层沿接触面向临空面滑移的依附面.通过对影响路堑边坡稳定性因素分析,说明了这些影响因素与边坡稳定性的关系.文章认为过厚的松散层及软弱夹层的广泛分布,是滑坡大量出现的地质基础.大量降雨入渗,不合理的人为工程是滑坡的诱发因素.文章依据工程地质勘察结果,从该滑坡的地质环境及变形特征分析,对其形成机制做了较为深入的研究,为今后类似公路地质灾害危险性评估和滑坡的防治提供参考.     

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。     

软弱泥化夹层蠕变特征与边坡变形人

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。     

非饱和土边坡降雨入渗过程及最大入渗深度研究

系统分析了降雨入渗对土体基质吸力、土体应力、位移的影响, 并对非饱和土边坡降雨入渗过程进行了总结分析, 首次从能量角度提出了降雨入渗最大深度的概念, 认为雨水能够在土体中下渗, 主要是因为存在一定的驱动势能差, 通过推导, 得出了最大入渗深度的计算公式, 该公式与土体的孔隙水压力有关。由于降雨而引起的边坡土体滑坡中, 绝大多数滑动面都在边坡土体的最大入渗深度的范围之内, 通过对最大入渗深度和滑动面的关系研究, 可以初步估计滑坡规模, 从而在滑坡治理中计算确定滑动面, 合理地确定治理方案的参数, 如锚杆或土钉的长度、抗滑桩的长度等。     

分层排土场边坡降雨入渗过程及稳定性分析

针对岭南沿海地区露天矿山排土场边坡分层特征,基于分层边坡降雨入渗模型,计算在一定降雨强度下雨水入渗深度,采用有限元强度折减法计算得出安全系数,结合工程实例,用数值模拟确定不同降雨入渗条件下的体积含水率、降雨入渗深度以及安全系数的变化,进行边坡稳定性分析。结果表明:降雨强度与渗透系数的关系对土体体积含水率的分布影响显著,建立的分层边坡雨水入渗深度理论计算结果与数值分析得到的结果基本一致,表明该公式能较好地反映分层边坡降雨入渗过程,在降雨初期以及湿润锋到达土体分层界面时,安全系数降幅最大,随后安全系数降幅逐渐减小且趋于稳定。边坡整体稳定性良好,现场位移监测结果验证了计算结果的合理性。研究成果为分层边坡降雨入渗灾害防治提供理论依据。