安太堡露天矿边坡蠕滑区滑动机理与稳定性分析

针对安太堡露天矿西北帮边坡出现的蠕滑现象,介绍了边坡的工程背景和滑坡现状,结合位移监测数据,研究了边坡蠕滑区滑坡的主要形成因素和滑动机理,简述了蠕滑边坡的失稳预测方法。结果表明：露天矿边坡蠕滑区滑坡机理为前缘沿红黏土顺层持续蠕滑,后缘产生大量拉裂带,中部阻滑段最终被剪断导致边坡产生陡倾切层滑动;持续的强降雨是造成边坡滑坡的主要外在因素,不利的地形与地貌和地质特征与构造是导致边坡蠕滑变形的内在因素;可以通过判定边坡后缘拉裂带的裂缝深度对边坡失稳进行预测。运用基于有限单元法的MIDAS-GTS软件构建了边坡蠕滑区三维地质模型,采用强度折减法计算了边坡稳定系数,并进行了边坡的变形破坏分析和稳定性评价。结果表明：边坡天然状态下稳定系数为1.06,整个边坡蠕滑区处于临界破坏状态;边坡蠕滑区位移自上而下逐渐减小,坡顶最大位移达到0.43 m,位移变化最显著的区域分布于红黏土层,说明其发生了蠕滑变形,并形成了剪切破坏带,与坡顶拉裂带有贯通的趋势,滑坡的可能性较大,应该采取必要的工程防治措施。     

基于多源数据的矿山边坡滑坡成因分析

针对某露天矿开采过程中边坡滑坡问题,采用无人机倾斜摄影测量与工程勘察联合调查的方式,基于多源数据对边坡滑坡的基本前兆特征及地质特征进行分析判断。结果表明,边坡滑坡的根本原因是开采形成高陡边坡后,边坡不良岩土体在应力重分布过程中向临空面方向产生塑性挤压变形,导致上覆岩层产生陡倾张裂隙;边坡滑坡变形的模式以蠕滑 拉裂的变形模式（表层蠕滑 后缘拉裂 潜在剪切面剪切）为主,破坏形式以滑塌为主;边坡潜在滑移面将在极软 软弱岩土层中发育;结合灰岩的分布特征判断,如边坡发生最终破坏,将以中浅层滑坡为主,滑动带深度多在20 m以内,滑坡后缘在新老裂缝发育区,剪出口位于+250 m平台以上。结果为边坡稳定性控制工作提供了理论依据。     

露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性控制研究

露天边坡的稳定性是影响煤矿安全生产的重要因素，对其工作帮边坡破坏模式进行分析是有效地控制边坡稳定的前提。综合分析魏家峁露天煤矿工作帮边坡地质条件、边坡现状，并结合数值模拟计算，重点揭示边坡的位移特征、剪应变及塑性区扩展情况，对边坡失稳机理及破坏模式进行了分析，结果表明：力学机理上边坡岩体主要受开挖卸荷—剪切破坏影响，宏观表现上工作帮边坡主要发生蠕滑—拉裂型滑移破坏，边坡呈现出沿软弱层发生底部顺层后缘圆弧状的滑动，上覆粉土、粉砂层为坐落—平推型滑移。基于此，提出了“实时监测+疏干排水+清方剥离”的综合滑坡治理方案，提高了边坡稳定性，保障了矿山安全稳定生产。     

顺层采动边坡滑动面形成机制与演化模式研究

为了保证露天矿边帮压煤的最大限度安全开采,以典型顺层采动边坡为例,采用模型实验、数值分析和室内测试相结合的方法研究了端帮煤开采边坡变形破坏过程和滑动面岩土体性质演化规律。基于滑动面形成机制与发育特征,结合边坡变形破坏累计位移曲线将滑动面形成演化过程划分为3个阶段:水平应力传递及剪应力积聚阶段(原生弱层)、滑裂面形成及发生小变形阶段(层间剪切带)、发生大变形或最终失稳阶段(滑裂面),通过对各阶段滑动面岩土体性质进行测试分析发现,从原生弱层到层间剪切带发展过程中,滑动面岩土体结构变坏、性质变差,从层间剪切带到滑裂面发展过程中,滑动面岩土体反而强度再生、性质转好,在此基础上归纳得出顺层采动边坡滑动面形成演化模式。     

白音华四号露天矿含断层逆倾边坡形态优化

白音华四号露天矿首采区西端帮为逆倾层状边坡,受坡体内顺倾断层及弱层双重影响,开采过程中存在滑坡风险。为保障采剥作业安全,开展了西端帮边坡稳定性研究工作。选取西端帮断层区的典型工程地质剖面作为研究对象,基于数值模拟,分析研究边坡变形破坏机制及潜在滑坡模式;基于刚体极限平衡法,对边坡稳定性进行定量分析。研究结果表明:边坡的滑移模式为圆弧、断层为侧界面,弱层为底界面的切层顺层滑动;边坡形态优化设计结果:三系底板弱层以上边坡角为18°,优化后的整体边坡角为23°。     

多弱层边坡破坏机理分析及形态优化

为了探讨多弱层边坡变形破坏机理,以某露天矿北帮边坡为例,综合分析以往勘探资料及研究成果,确定岩土体物理力学指标推荐值,并建立典型工程地质模型剖面。借助有限元软件分析边坡破坏机理,利用极限平衡法计算边坡稳定系数,并进行边坡形态优化。结果表明：多边坡破坏模式主要为沿弱层的“坐落—滑移式”滑动,易呈现多滑体滑动,弱层为破坏主控层;设计边坡稳定性沿弱层(1)(2)滑动存在不足,沿弱层(3)～(6)滑动存在富余;自上而下进行边坡角度优化,提出陡帮开采,提高煤炭回收率。     

露天矿顺层软岩边坡开挖变形特征与参数优化研究

针对露天矿含水软岩边坡在成坡后出现的蠕滑变形与顺层失稳问题,为确定极限稳定边坡角,以东明露天矿南端帮边坡为研究对象,在工程地质勘查与力学实验的基础上,采用有限差分计算程序FLAC3D研究了地下水作用下顺层软岩边坡的变形破坏特征,然后采用极限平衡法对比分析了地下水对边坡稳定性的影响程度,最后结合有限元强度折减法对边坡角进...     

含断层露天矿逆倾层状边坡稳定性数值模拟

平庄西露天矿西北帮为逆倾层状边坡,受坡体内F₃断层及弱层的影响,开采过程中存在滑动风险。为保障采剥作业安全,开展了西北帮边坡稳定性研究工作。选取西北帮断层区的典型工程地质剖面作为研究对象,应用有限差分软件FLAC^3D,基于强度折减理论,将D-P准则作为岩体破坏准则,以塑性区贯通作为边坡失稳判据,对平庄西露天矿西北帮F3断层区逆倾层状边坡稳定性进行了数值模拟研究。通过分析断层与边坡空间位置不同以及不含断层条件下西北帮边坡失稳破坏特征,揭示了F₃断层对西北帮边坡滑移模式与稳定性的影响。研究结果表明,F₃断层的存在及其位置控制了平庄西露天矿西北帮断层区边坡的潜在滑坡模式,进而影响了边坡的稳定性;滑坡的力学成因为岩体在自身重力作用下顺F3断层面滑移,进而挤压下部岩体沿MD弱层向临空面滑移,形成推动式滑坡;断层的存在会加速滑坡的进程,且断层距离边坡面越近,这种作用越明显。     

近水平软弱基底排土场变形破坏研究

为了研究近水平软弱基底排土场变形破坏的机理,以扎哈淖尔露天煤矿排土场为工程实例,基于SIGMA/W有限元法应力-应变和极限平衡分析,研究近水平软弱基底变形破坏特征及现状排土场边坡稳定性评价.结果 表明:排土场边坡现阶段排弃高度下变形主要以滑移和沉降为主,排土场边坡滑坡模式为推动式的部分切层-顺层-挤出性滑动,边坡处于不...     

别斯库都克露天煤矿边坡破坏特征与稳定性分析

针对别斯库都克露天煤矿西帮和南帮设计的倾斜边坡破坏问题,开展了顺倾边坡破坏机理研究,分析矿区可能存在的破坏特征,通过数值模拟和稳定性数值计算,确定了矿区变形特征和边坡稳定性。结果表明:西帮区域滑坡特征为沿煤层底板弱层与火烧岩内部滑动,南帮区域滑坡特征为顺倾边坡溃屈破坏或沿着结构面发生失稳;同时,两区域边坡稳定性均不满足安全储备1.10的要求;从而建议西帮火烧煤区域沿露头煤开采,南帮区域破底帮开采。     

露天矿多软弱夹层边坡变形机理与形态优化研究

针对露天矿多弱层顺倾到界边坡形态设计问题,结合现场实际情况,通过对地质构造、岩层岩性、软弱夹层赋存情况等工程地质特征进行分析,基于刚体极限平衡理论与数值模拟的手段,研究了含多弱层-断层构造复合顺倾边坡的变形破坏特征、滑坡模式以及不同弱层对边坡稳定性影响程度;采用分段优化方式对到界边坡最终形态进行优化,确保了端帮到界开采过程中煤炭采出的安全高效,为类似边坡工程的滑坡防治提供参考。研究结果表明:露天矿含多弱层-断层构造复合顺倾边坡中,上部岩体含多弱层且岩层风化严重,强度较低,随矿坑深度增加,下部断层带处岩体对上部岩体的约束作用减小,露天煤矿端帮多弱层顺倾边坡的潜在滑坡模式为下部牵引致使沿弱层发生顺层滑动,软弱泥岩是滑坡的主控层,泥岩弱层和断层破碎带的相对位置关系是滑坡的主控因素;当F_5断层以上区段坡角为12°,F_5断层以下区段坡角为18°,整体坡角为14°时,边坡能够处于稳定状态。     

双弱层烧变岩边坡失稳模式研究北大核心

为了研究露天煤矿双弱层烧变岩边坡失稳模式,采用FLAC3D数值模拟,分析了边坡破坏变形特征,建立边坡力学模型;全面考虑烧变岩体、地下水对边坡稳定性的影响和软弱夹层对边坡的控制作用,基于极限平衡法推导不同力学条件下边坡滑移破坏模式。模拟结果显示:上部弱层控制区域岩体及后缘烧变岩体在水平方向位移较大,变形速度较快,塑性变形明显,沿下部弱层带存在塑性区,其控制区域岩体变形速度有所增大。力学分析结果表明:边坡稳定性受上部弱层控制时,上部岩体沿上部弱层移动变形,后缘烧变岩体拉裂破碎推动岩体发生顺层剪切破坏;边坡受下部弱层控制时,岩体沿下部弱层滑移,后缘拉裂,边坡发生沿下部弱层的剪切破坏;后缘拉裂面垂直高度达到两弱层间距时,拉裂面位于上部弱层下方,边坡稳定性同时受到上下2个弱层控制;若上部弱层之上岩体被拉裂,拉裂岩体随两弱层之间岩体变形移动;上部弱层之上岩体保持稳定,则两弱层之间变形岩体滑移与上部岩体分离;上部弱层之上岩体整体失稳,则坡顶处烧变岩体拉裂破碎,两弱层之间岩体沿下部弱层剪切失稳,上部弱层之上岩体整体随下部岩体变形移动。以大南湖二矿南端帮为工程实例,代入力学参数得到上部岩体安全系数为0.942,处于失稳状态,下部岩体安全系数为1.070,处于滑移临界状态,考虑两弱层控制区域岩体之间的相互影响,坡体发生上下两弱层控制下的阶段式滑移-拉裂失稳。     

露天矿顺层高边坡稳定性及滑坡机理分析

将海州露天矿北帮顺层高边坡设为研究区,考虑研究区现场工况的复杂多变,采用三维数值模拟分析和极限平衡分析方法,分析该研究区的顺层边坡的稳定性及其滑坡机理。结果表明,研究区属于沿基底弱层滑动和排弃物料内部滑动的组合式滑坡类型,产生类滑移弯曲变形的滑坡演化模式,北帮顺层边坡整体的稳定性满足要求,但存在局部滑坡的可能性;其边坡最大位移处于坡面下部,重新分布后内部应力未达到平衡,垂直应力未出现集中现象;研究区边坡整体性满足规范要求,但由于地下采空、坡面覆土堆载等多因素的复合作用,使得断层上盘边坡的安全系数降低,局部稳定性较差。     

露天矿顺倾层状边坡稳定性的断层效应

作为一种典型的露天矿山边坡,含断层顺倾层状边坡的变形破坏机理及稳定性等问题尤为复杂。结合元宝山露天矿东帮边坡工程实际,基于强度折减理论,同时考虑岩体剪切和拉伸两种破坏机制,应用RFPA软件模拟研究了断层处于不同位置及无断层条件下顺倾层状边坡的动态失稳过程,分析了断层对边坡滑移模式、稳定性以及滑坡力学成因机制的影响,阐明了断层效应。研究结果表明,元宝山露天矿东帮边坡的滑移模式及稳定性主要受F1断层和顺倾弱层控制,断层的存在与偏移导致的坡体内剪应力状态改变以及断层自身的抗剪强度是边坡滑移模式和稳定性发生变化的根本原因;边坡的滑坡力学成因类型与断层无关。研究结果可为露天矿合理滑坡防治措施的提出及剥采工程设计与施工提供参考。     

扎哈淖尔露天煤矿软弱基底排土场变形区治理研究

以扎哈淖尔露天煤矿排土场为工程实例,基于有限元法应力-应变和极限平衡分析,应用SIGMA/W有限元软件进行模拟分析,研究了软弱基底排土场基底变形破坏特征和工程治理措施.根据基底的变形情况和数值模拟结果,对现状排土场边坡进行稳定性评价,得到排土场边坡滑坡模式为推动式的部分切层-顺层-挤出性滑动,边坡处不稳定阶段;通过对排...     

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。     

双软弱夹层岩质滑坡的滑动模式及变形规律

顺层岩质滑坡具有分布广,破坏性强,滑动机理复杂等特点,其滑动主要受软弱夹层的控制。在自然界中,顺层岩质滑坡往往受到双层或多软弱夹层的影响与控制。针对此特点,通过对山西吕梁山一带的顺层岩质滑坡发育特征与破坏规律进行总结,建立两种含双软弱夹层顺层岩质滑坡计算模型,基于极限平衡法,考虑软弱夹层的抗剪强度在滑坡不同发育阶段的强度衰减,分析发现滑坡在不同的力学判定条件下会以不同的模式发生滑动,且不同模式下滑坡的启滑机理是不同的,模式一为上层软弱夹层软化而引起的,启滑时,上层岩层首先失稳,而下层岩层暂时保持稳定;模式二滑坡的启滑是由于下层软弱夹层软化而引起的,失稳破坏的形式是整体失稳。另外,基于FLAC~(3D)数值模拟,分析了双软弱夹层顺层岩质滑坡的破坏变形规律。结果表明:由上层软弱夹层控制的滑坡滑动变形时,软弱夹层会在前缘发生切层现象,在中部与后缘滑坡会沿上覆岩层与软弱夹层的接触面滑动;由下层软弱夹层控制的滑坡滑动变形中,在前缘断面上层软弱夹层处会发生不连续性变化;在由上下软弱夹层共同控制下的顺层岩质滑坡中,当上层软弱夹层首先软化启滑,下层软弱夹层的软化会导致滑坡上下岩层发生分离滑动;当下层软弱夹层首先软化启滑,上层软弱夹层的软化对滑坡的整体滑动影响并不显著。     

顺层岩质边坡变形破坏规律的分析

使用RFPA边坡版有限元分析程序分析含软弱结构面的顺层岩质边坡的变形破坏情况。结果表明，边坡的破坏主要是沿滑动面附近的软弱结构面萌生并扩展，含多组软弱结构面的顺层岩质边坡下沉曲线具有呈阶梯式变化的特征。这对在安全位置监测边坡位移变化从而了解整个边坡的变形破坏有积极意义。     

某焦化项目顺层岩质高边坡变形机理及稳定性分析

对某焦化项目顺层岩质边坡现场工程地质条件进行了调查,对边坡的岩体结构类型、成因机制及结构面与坡面组合特征进行了研究,结合工程地质条件,对边坡变形机理进行了探讨.在此基础上通过FLAC3D数值模拟,分析边坡的稳定性.研究结果表明,该边坡处于滑移—弯曲(—拉裂)型滑坡变形破坏的初始阶段,边坡的变形受层间软弱夹层及岩体结构面控制作用明显,边坡处于欠稳定状态.     

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。