基于FEM-RSM-GA的边坡可靠度计算方法研究

用随机有限元法计算实际边坡工程的可靠度和破坏概率需解决的关键问题是计算精度和运算效率。提出了基于FEM-RSM-GA的边坡工程的稳定性可靠度计算方法,以FLAC3D强度折减法(SRM)计算边坡工程的安全系数,建立响应面函数,利用遗传算法对可靠度指标和破坏概率优化求解。通过算例表明:该方法计算量小,用时少,可靠指标和破坏概率的相对误差分别为3%和6%,能满足实际边坡工程需求。     

露天矿高边坡破坏机理研究的强度折减法

依据岩质边坡渐进破坏特征,应用有限元强度折减方法,利用RFPA模拟软件建立了露天矿边坡的数值分析模型,模拟边坡失稳的全过程,计算出不同高度和坡角下的强度储备安全系数,获得了安全系数与边坡高度和角度之间的变化关系,分析了不同边坡的破坏特征与稳定性的演化规律。研究结果表明:边坡的破坏位置和滑坡类型与边坡的高度有关,中低边坡、高边坡、超高边坡所采取的防治措施不尽相同;强度储备安全系数会随着边坡的变高、变陡而逐渐减小;当边坡高度大于500 m时,由于发生整体滑坡的趋势下降,安全系数的下降速率变缓。     

开挖卸荷情况下露天矿边坡变形特征

针对开挖卸荷情况下露天矿边坡的稳定性问题,采用数值模拟和理论分析方法研究了开挖卸荷情况下边坡的变形特征,提出了一种实用的边坡稳定性快速识别方法。以黑岱沟露天矿首采区南端帮沿帮排土场边坡为例,采用有限元数值模拟方法分析端帮分步开挖情况下典型剖面的应力特征和变形特征,总结了边坡变形在时间和空间2个维度上的特点;从理论上分析了开挖卸荷情况下露天矿边坡变形的累积效应和边坡失稳破坏时变形不再有序增长的原理;对比监测结果和安全系数计算结果,相关结论和方法适用于工程实际。     

基于可拓学的黄土基底排土场边坡稳定性分析

以黑岱沟露天矿阴湾排土场边坡为例,根据边坡破坏特点,确定了地形特征、基底特征、排弃物料特征以及排土场时空特征4方面11个可拓分析特征,并构造了各评价等级相应的物元,采用CRITIC法确定了可拓学特征指标权重。经计算得到阴湾排土场边坡安全等级为Ⅰ级,非常稳定。极限平衡法分析结果与可拓学分析结果一致,表明可拓学分析方法可以用于阴湾排土场边坡安全评价。     

基于GEP的露天矿边坡稳定性预测

为能够准确地预测露天矿边坡稳定性,以国内30多个露天矿边坡破坏实例为研究依据,采用基因表达式编程(GEP)数值计算方法对边坡安全系数进行预测研究,并作为边坡稳定性的评价依据。建立了以岩石容重、内聚力、内摩擦角、边坡角、边坡高度和孔隙压力比6个因素作为输入因子,安全系数为输出因子的露天矿边坡稳定性GEP预测模型。结果表明:边坡安全系数GEP预测结果与实际值相对误差仅为11.63%;边坡稳定性状态预测准确率高达85.7%,预测效果理想。     

基于强度折减法的露天矿边坡稳定性分析

基于有限元强度折减理论,使用phase2数值模拟软件模拟分析露天矿边坡的稳定性,结果表明,通过对岩体边坡模型进行强度折减,边坡体塑性区从坡项至坡底贯通时边坡体破坏,故认为折减系数即边坡的安全系数,在数值模拟中则表现为计算的不收敛性,为露天矿山生产准确判断边坡体的破坏和确定安全系数具有实际的指导意义.     

基于可靠度理论的排土场边坡稳定性分析及参数敏感性研究

采用基于可靠度理论的Monte-Carlo法对一排土场边坡进行可靠性和稳定性分析,得出了该边坡的稳定性安全系数、可靠度指标和失效概率,与传统基于极限平衡理论的定值分析方法相比,可以更加客观真实的对稳定性作出评价。并在此基础上开展了土体参数的敏感性研究,结果表明,土体颗粒内摩擦角的变异性对可靠度指标的影响大于黏聚力变异性的影响,重度变异性对可靠度指标的影响最小。     

多因素作用下的露天矿边坡稳定性分析

边坡稳定性问题关系到我国露天矿的安全生产和企业发展,得到国家和社会的广泛重视。针对某露天矿边坡,在综合分析边坡的工程概况和地质条件基础上,结合边坡工程的具体特征,采用Slide数值分析软件,考虑了自重、降雨、地震以及多重因素的耦合作用4种工况,分析了露天矿边坡的稳定性。结果表明:露天矿的上盘边坡较稳定,下盘边坡易失稳破坏;在降雨、地震作用下,边坡安全系数降低明显,特别是降雨与地震耦合作用时,应及时采取排水、防震措施。     

基于博弈论综合评价云模型的露天矿边坡岩体稳定性分析

为了对露天矿山边坡稳定性进行可靠分析,从采矿地质、水文特征和工程施工3个层面选取14项评价指标建立稳定性评价体系,并基于博弈论构建露天矿边坡岩体稳定性综合评价云模型。以云南某露天矿边坡为工程案例,通过数学计算并评估其稳定性等级。结果表明:优化后的层次分析法能够明显改善主观权重的计算精度;选取的模型评价指标符合工程实际需要,且具有良好的独立性与代表性;博弈论可以较好地求出评价指标的综合权重,云模型能够逐级分析出各层指标与稳定性等级的相关程度,并根据最大隶属度原则,得出露天矿边坡岩体稳定性等级;结合现场实测,相较于传统评价模型,基于博弈论综合评价云模型适用性较好,分析结果准确可靠,能够为类似采矿地质条件矿山边坡岩体稳定性分析提供一定的理论参考。     

复杂采空区群影响下露天边坡稳定性特征及危险区区划研究

为研究复杂采空区群影响下的边坡稳定性特征,针对银山露天矿现状边坡与二期边坡,采用FLAC3D三维数值模拟方法,基于复杂采空区群与露天边坡形成历史的返演,计算了固定长高比的三维边坡模型在不同边界约束下的安全系数,并分析了复杂采空区群影响下边坡的整体稳定性特征以及单个采空区对边坡局部稳定性的影响,从而对露天矿开采过程中边坡岩体潜在危险区域进行了分类区划。研究成果为银山露天矿山安全生产防控提供了可靠依据。     

断层区域露天边坡稳定性评价及优化设计研究

鄂尔多斯某露天矿西部端帮受棋盘井断层影响,出现了地表裂隙及滑坡现象,通过调查分析该露天矿西部端帮边坡情况,建立剖面数值模型,采用有限差分法进行边坡变形破坏机理分析,对于西部边坡进行边坡稳定性评价,并提出最优边坡治理方案,保障安全生产。结果表明,通过极限平衡分析,计算边坡现状最小安全系数为1.403,边坡安全系数大于1.2,剥挖现状满足安全生产要求;设计4种边坡参数优化方案,边坡稳定性计算安全系数分别为1.308、1.266、1.166和1.133,方案1和方案2边坡安全系数大于1.2,均满足安全要求;方案2既能保证边坡安全,又能实现资源采出率最大,建议前期采用方案1、后期再采用方案2继续剥采。     

蒙特卡罗法在露天矿边坡可靠性分析中的应用

基于现场地质勘察和室内试验得到的岩体力学性能参数,利用蒙特卡罗法对某露天矿长期开采形成的边坡进行了6个剖面可靠性分析,获取某矿山边坡的破坏概率和可靠指标,进而为该矿山边坡稳定性评价和后续边坡的管理工作提供可靠的依据。     

考虑全生命周期的露天矿边坡时效稳定性分析

基于开挖岩体蠕变劣化效应对露天矿高边坡稳定性的影响,提出了全生命周期内边坡的稳定性模型。引入岩石强度劣化理论,推导了时间效应下安全系数的计算公式。考虑锚索的预应力损失和边坡蠕变现象,建立了预应力损失条件下边坡安全系数的表达式,分析了时间因素和锚索预应力损失对边坡稳定性的影响规律。以大孤山西井边坡为例,借助FLAC3D内置的FISH语言把劣化理论嵌入到强度折减法中,利用改进的强度折减法计算了边坡的时效安全系数。结果表明:岩石强度随时间延长呈“L”型劣化,使得蠕变型边坡的安全系数低于只考虑开挖的情况,与实际工程更加吻合,受锚索预应力损失的影响已加固边坡仍有失稳的风险。比选了4种锚索的加固调控方案,在满足全生命周期内安全生产的前提下,获得了经济效益最优的方案。     

某露天矿边坡工程地质模型研究

在对某露天矿边坡进行现场工程地质调查基础上,详细研究了岩体结构面特征,划分了岩体结构类型,进而建立了边坡破坏的工程地质模型,为边坡的稳定性分析提供了可靠依据.     

计算机在露天矿边坡和边坡加固设计中的应用

本文是描述在含水饱和度可变情况下露天矿边坡设计的计算机程序,及其对平面破坏的加固设计,并且对安装加固件前、后边坡的静态安全系数和动态边坡安全系数之间的关系、潜在的破坏角和加固构件与水平面的最优夹角进行了分析。     

露天高边坡滑坡灾害风险性评价及动态信息化分区

以某大型露天矿边坡工程为背景,应用改进的极限平衡理论,建立MSARMA边坡稳定性计算模型,计算边坡安全系数并开展不同因素影响下边坡敏感性分析。依托GIS平台和三维可视化技术手段,构建该露天边坡三维可视化工程地质模型,将边坡稳定性安全系数导入GIS平台,利用空间插值、数据叠置等手段对该露天矿边坡进行三维可视化风险性分区。应用以上计算方法及信息化手段,得出了边坡稳定性计算数据、动态曲线,以及边坡三维可视化分区图像,多角度、多维度地实时反映该露天矿边坡安全稳定状况。     

地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡稳定性分析

某露天矿为地下转露天开采,在复杂工程地质条件和原地下采空区的综合影响下,露天边坡极易发生塌陷、台阶失稳等灾害,严重威胁露天矿安全生产。为研究地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡的岩体变形破坏规律,结合实际地质条件,利用Dimine-Midas/GTS NX耦合建立大型露天矿三维工程地质模型,并进行稳定性计算分析。分析结果表明:地下采空区顶板变形量较小,对露天矿边坡影响不大;南部强风化岩区域边坡位移量较大,边坡有向外"滑动"的趋势;开挖至-180m平台时,边坡安全系数降至临界值,并出现塑性区开始贯通坡脚现象;综合分析得出该矿山开采的临界水平为-180m平台。通过对该实例工程边坡的破坏机制分析,揭示了边坡变形破坏的主要因素,并为后续边坡治理提供理论指导。     

露天矿端帮采场边坡变形失稳特征与支撑煤柱稳定性判别方法北大核心

针对端帮煤开采引起的端帮采场边坡变形失稳问题,以我国鄂尔多斯地区露天矿端帮煤开采工程实践为背景,建立近水平条件下端帮采场边坡岩体移动破坏三维数值分析模型,模拟再现了煤层采出-采硐群形成-巷间煤柱破坏-边坡变形破坏全过程,揭示了端帮采场支撑煤柱与边坡岩体的移动破坏特征,探明了边坡发生变形失稳的关键部位和触发条件;在特征规律研究的基础上构建了端帮采场支撑煤柱承载模型,提出了基于尖点突变理论与安全系数评价法的支撑煤柱稳定判别方法。工程应用结果表明:该方法可在保证边坡稳定的前提下进一步提高端帮压煤回采率至60%以上。     

露天矿爆破荷载等效施加方式的探究

为了较为准确数值模拟爆破荷载的等效施加方式,基于强度折减法基本理论分析边坡稳定性,针对露天矿爆破开采时的特殊爆破荷载,提出了能够仿真模拟实际爆破荷载的等效加载方式。该等效加载方式首先对露天矿爆破荷载进行分析,爆破荷载是由爆源中心环向向四周传递,将爆破荷载等效加载到粉碎区外边界上,与实际的炮孔爆破荷载形式较为吻合;利用FLAC3D建立露天矿边坡数值模型,分析在爆破动载下边坡的动态响应特征,运用强度折减法计算得到露天矿边坡的动力安全系数。最后与以往将爆破振动施加到模型边界的等效施加方式进行对比,验证了此等效施加方式应用于爆破动载下露天矿边坡稳定性分析中的可行性与合理性。     

近水平岩层边坡工程地质模型及稳定性研究

边坡工程地质模型是研究边坡破坏模式和稳定性计算的基础。说明了边坡工程地质模型的内容、露天矿层状边坡的基本工程地质模型、近水平岩层边坡的破坏模式。在工程地质工作的基础上,划分工程地质岩组,研究岩体结构和地下水影响,建立了某露天矿东南帮边坡的工程地质模型,分析了可能的破坏模式是圆弧滑动和圆弧-顺层滑动,对不同破坏模式下的安全系数进行计算,评价了16#煤开采前后边坡的稳定性。