某露天矿边坡变形区治理及开采方案研究

为确保露天矿变形区安全高效开采煤矿资源,以国内某一露天矿为依据对边坡变形区进行治理及开采方案研究。通过地质资料、现场地质调查及工程地质勘察等方法研究变形区地质条件,对变形区煤、岩体进行物理力学实验并综合分析得到物理力学指标,建立工程地质模型,采用数值模拟方法研究边坡变形破坏机理,根据边坡稳定性计算结果制定边坡治理及开采方案。结果表明：(1)边坡变形区变形集中在上部,以沉降变形为主,下部受上部重力载荷影响存在应力集中,边坡变形破坏模式为“圆弧式”变形破坏;(2)边坡变形区采用先治理后开采的技术方案,使变形区边坡达到稳定,满足开采要求。先治理后开采是在普通工况下确保边坡变形区安全高效开采的最佳方案,对于工况相近边坡治理及资源开采具有一定指导意义。     

新清水川电厂边坡变形机理研究

对清水川电厂边坡加固后再次变形问题进行了探讨。采用ANSYS软件对边坡进行有限元分析,通过边坡变形位移、应力和应变分布情况研究边坡变形破坏的实质——边坡上部岩土体沿断层带滑移。变形不会对清水川电厂的安全运营构成威胁。反倾向断层也会造成边坡变形,在今后边坡设计施工中应给予足够的重视。     

基于变形监测数据的边坡变形破坏规律分析

通过统计内蒙古地区某露天矿GPS全自动监测数据及人工监测数据,在筛选、分析、处理基础上,得到该露天矿边坡变形的时空分布规律,并分析得出边坡变形破坏模式,为边坡变形的预测及指导露天矿生产提供借鉴。     

露天矿高陡边坡变形失稳机理及防治措施

对露天矿高陡边坡的稳定性进行了分析,确定了边坡变形失稳状态;基于Flac3D数值模拟和Geo-slope极限平衡分析理论,研究片帮区域边坡变形位移规律及破坏模式,运用极限平衡分析计算岩土体坡体的稳定性,为在北帮东部岩石台阶处利用削坡措施保证边坡稳定提供依据;针对高陡边坡变形区域存在的问题,通过对削坡后的岩土体边坡进行稳定性分析与评价,提出合理的边坡变形综合防治措施,保证边坡安全、稳定。     

FLAC^3D在边坡稳定性分析中的应用

采用FLAC3D研究某边坡的大变形破坏,模拟了边坡天然情况下的应力状态,分析了边坡分步开挖对边坡稳定性的影响,然后根据计算的结果对边坡采取了一定的加固措施,对加固后的边坡应力、应变状态进行分析,得出边坡基本处于稳定状态,分析表明,FLAC3D在解决边坡的大变形模拟方面的优势是有限元无法比拟的.     

灰预测在高陡岩质边坡稳定性预测中的应用

利用厂坝边坡岩体GPS变形监测得到数据,并对数据适当处理后,建立灰预测GM(1,1)模型,预测了边坡变形发展趋势,但其预测结果与GPS监测变化规律不太一致,故在此基础上又建立了新陈代谢GM(1,1)模型,分析边坡岩体变形趋势与边坡稳定性。结果表明:预测的边坡变形变化趋势与GPS监测的边坡变形变化规律一致,且边坡在闭坑前处于稳定状态。     

国内某露天矿边坡雷达监测数据分析

国内某露天矿利用边坡雷达对边坡进行变形监测,获取了大量精度高、连续性强的监测数据。通过列表、作图等方法归纳、总结,完成了在爆破、降雨因素影响下的边坡变形监测数据分析,指出爆破和降雨对边坡稳定性的影响是瞬时的,目前该矿爆破方式合理可行。     

压脚回填技术在边坡变形治理中的应用

以我国蒙东地区某露天煤矿边坡变形实例为基础,分析了边坡变形原因及潜在滑坡模式,确定了内排压脚回填技术为边坡变形治理的主要技术手段。通过建立工程地质模型和边坡稳定性计算,确定了最优内排压脚回填高度为24 m,并对非工作帮边坡裂缝及内排554平盘进行平整与压实,最终将边坡变形速度控制在安全可控范围内,及时地实现了露天矿生产接续,避免了滑坡灾害的发生,保障了边坡稳定与安全。     

大规模倾倒滑移变形边坡动态分析与发展趋势预测问题

在对大规模倾倒滑移变形边坡进行深入变形动态分析后，进行了其发展趋势预测问题研究，指出应对其边坡抓紧整治。     

布沼坝露天矿西帮边坡岩体应力场演变规律分析

针对上部为自然山体边坡、下部为软岩人工开挖边坡的复合高大边坡的变形机制进行数值模拟研究。根据模拟结果,由于下部软岩边坡开挖诱发上部自然山坡体变形开裂、向下滑移和破坏,再加上特殊地质构造的作用,增大向下滑移推力的作用,由此进一步加快下部人工边坡变形速率,而下部坡体的大变形又反过来加速上部自然山体的破坏,从而构成了复合型破坏机制,因此开采设计中如何控制边坡变形是后续开采需要解决的问题。     

天然和饱水状态下路堑边坡稳定性离散元分析

路堑边坡稳定性分析是公路工程建设中的核心问题,而大多数滑坡都是在雨季或降雨后的短时间内发生,在边坡稳定性分析中合理地考虑降雨作用的影响是十分必要的。以渝黔高速公路某路堑边坡为研究对象,根据工程施工的实际情况,分五个开挖步、六个阶段对处于天然及饱水两种状态下的边坡稳定性进行了离散元动态模拟,并对软弱结构面处的关键块体进行了跟踪分析。分析结果表明,在整个开挖过程当中,天然状态时的边坡整体稳定性较好;如果边坡岩体处于饱水状态,边坡的稳定性程度则会明显降低,尤其是当边坡开挖至第3阶段时,即软弱结构面被切割临空后,边坡的位移值及安全系数大小均出现了大的跳跃式变化。再次证明了该岩质路堑边坡是否可能滑坡,实质上是受软弱夹层的强度控制,而水是导致边坡发生失稳破坏的诱发因素。研究结果能够为边坡的合理防治提供必要的理论依据。     

强降雨条件下隧道洞口边坡开挖渗流特征以及支护方案研究

针对数值模拟软件难以模拟分析强降雨过程中隧道洞口边坡开挖渗流场分布的问题,依托某隧道洞口边坡工程,对FLAC^3D软件中的FISH语言进行二次开发,确定降雨渗透过程中不同饱和状态下土体渗透系数值并实时更新降雨入渗的边界条件,分析了不同降雨时长情况下不同支护方案隧道洞口边坡孔隙水压力、基质吸力分布以及安全稳定性。结果表明,历经24 h强降雨,原边坡和采用抗滑桩+锚索支护的边坡表面土体均达到饱和状态,即从坡脚至坡顶浸润线形成贯通;而采用台阶型放坡+锚杆支护的边坡仅在坡脚至边坡二级平台处的表面土体达到饱和状态;降雨过程中采用抗滑桩+锚索支护的隧道洞口边坡与原边坡安全系数的变化规律较为一致,安全系数均为先快速降低后逐渐趋于稳定,直至安全系数达到1.2;而采用台阶型放坡+锚杆支护的边坡安全系数降低幅度较小,其值基本保持在1.8以上;在选择隧道洞口边坡工程扩建方案时,从隧道洞口边坡工程开挖支护方案的安全系数、土方开挖量、总投资等多个角度考虑,抗滑桩+锚索支护方式优于台阶型放坡+锚杆支护方式。     

不同倾角采动边坡移动变形特征及稳定性分析

为了研究采动对不同倾角的坡体稳定性影响,基于FLAC3D数值模拟,分析了不同倾角的采动坡体位移变形情况。运用强度折减法计算出煤层开挖前后不同倾角的坡体安全系数,并对坡体稳定性进行了分析。研究表明:坡体倾角越大,受采动影响及位移越大,不同倾角下最大垂直位移均集中在坡脚处,最大水平位移随坡体倾角增大向坡顶转移;坡体倾角越大,安全系数越低。煤层开采后,最大安全系数为30°坡体时的1.22,最小安全系数为75°坡体时的0.73。;坡体倾角大于60°时,采动坡体处于易失稳状态,应采取必要的边坡防治措施。     

露天煤矿随机裂隙边坡稳定性研究的概率积分法

基于青海牛苦头露天金属矿边坡工程,首先根据地质因素和工程因素,把边坡分成5个地质区域。然后对地勘资料和室内试验数据进行统计分类,利用CSMR(Chinese Slope Mass Rating)法对边坡进行分级评价。选取代表性剖面进行二维数值计算分析,运用GEO-SLOPE软件对边坡稳定性进行初算,再采用MSARMA法综合考虑边坡的排水能力与地震荷载情况对边坡进行极限平衡分析。最后依据分析计算结果和实际工况优选合适的边坡角。

     

大孤山露天矿西北帮边坡稳定性分析及治理措施研究

大孤山矿进入深部开采,边坡逐渐增高加陡,边帮岩体始终处于动态演化过程,边坡岩体台阶出现开裂、局部小滑坡等灾害的概率不断增多,严重影响了矿山安全开采。基于大孤山露天矿地质条件调查结果,结合室内岩石物理力学试验和岩体参数转化等研究手段,建立了边坡延深开采数值模型。以监测信息为基础,采用FLAC3D软件对大孤山露天矿西北帮边坡进行了开挖施工和削坡治理的数值模拟分析。讨论了西北帮边坡变形破坏是由量变累积到质变的渐进发生过程,由坡体内部潜在滑面逐渐破损并扩展至滑面贯通。通过对比分析开挖至-330 m境界和-438 m境界时的边坡变形场、塑性区,分析了大孤山浅部边坡与深部边坡破坏机制的不同点,研究了开挖对边坡破坏的影响,即开挖会使边坡软弱带变形剧烈增加,进而引起整个边坡失稳。通过对削坡后边坡施工开挖的模拟分析,评价了削坡工程对边坡的治理效果。削坡治理后边坡最终境界安全系数由0.98提升至1.1,边坡稳定性提高,但较设计规范的边坡永久安全系数1.2相比仍偏小,边坡仍处于欠稳定状态,需采取多种手段进行综合治理,即采用挂网喷射混凝土护面及局部设全长黏结锚杆防护的措施治理F14断层出露部分,采取预应力锚索与肋柱相结合的方法稳固楔形体边坡整体变形,采取地梁与锚桩组合的方式加固-210 m平台坡脚。     

基于PFC2D的排土场边坡稳定性研究

以刚果(金)卡莫亚铜钴矿1^#排土场边坡为研究背景,采用离散元PFC^2D数值分析软件建立了排土场边坡模型,并对排土场边坡5个不同剖面进行了稳定性数值模拟研究,得到了排土场边坡在自然状态和含水状态下的颗粒位移变化云图。结果表明,自然状态下,排土场边坡剖面1-1和2-2均为稳定状态; 剖面3-3、4-4和5-5稳定性较差,由于岩层关系,边坡容易顺着岩层发生滑坡。含水状态下,5个边坡剖面均为不稳定状态,且边坡强度较小,降水时易发生滑坡灾害。排土场整体破坏的滑面形状为近圆弧型,因此边坡滑动模式为“圆弧型滑动”。研究结果可为同类型排土场安全稳定性分析提供参考。     

Stability analysis of the open-pit mine slope and the study on the incensement of the slope angle

Based on the exploration of the engineering geology and the rock mechanics testing, limit equilibrium analysis method was adopted to calculate the stability of the Huogeqi Copper Mine slope, the results show that the original slope angle is too conservative and the slope have the potential of more preferable slope angle. In order to discuss the possibility of slope angle enhancement, sensitivity analysis of parameters related to limit state slope was made. Quantitatively determined angle value of the adding and the optimal slope angle was obtained. The study having performed showed that it is not only useful for the safety control of open-pit mine slope but also for the open-pit mine design for the similar geological condition.     

基于蒙特卡罗法的乌江特大桥边坡稳定性可靠度分析

在边坡工程设计中常采用稳定性系数法评价边坡稳定性,但忽略了实际工程地质条件的变异性和不确定性.以瓮马铁路乌江特大桥桥址区的右岸高陡岩质边坡为例,基于蒙特卡罗法进行了边坡稳定性可靠度分析.研究表明,右岸岸坡整体处于稳定状态,不会发生大规模失稳破坏,仅岸坡上部较陡处处于欠稳定—基本稳定状态.     

基于弧长控制法的边坡稳定弹塑性有限元分析

在强度折减过程中讨论了基本计算方法和弧长控制法的应用,关于有限元计算过程中怎样利用弧长控制法来调整强度参数的降低量,以便精确得到土体结构的极限状态及相应的强度参数值进行了研究。以杭兰高速公路巫山到奉节段一典型边坡为例,借助PLAXIS有限元分析程序,利用基于弧长控制法的弹塑性有限元法分析了该边坡的稳定性,并与传统的Bishop法、Janbu法等方法计算所得边坡稳定系数进行了对比分析。结果表明,有限元强度折减法能更加真实地反映边坡的实际情况,求得的边坡稳定系数更接近边坡的实际稳定状态,显示出其在边坡稳定性分析中的一定优势。     

露天矿裂隙岩体边坡离散单元法模拟分析

离散单元法能够分析节理裂隙岩体沿离散界面产生滑移、张裂、垮落等大变形问题,是岩石开挖工程中分析非连续介质问题的重要方法。徐东沟露天矿最终境界边坡上下部均由坚硬块状结构岩体组成,而边坡中部则为岩性较软的绿泥石英片岩构成,且为典型的顺坡向层状结构,分析表明,绿泥石英片岩构成的局部边坡区域位移较大,模拟开采至最终-348m水平时,水平位移最大达1.6m,垂直向下位移达1.4m,应用强度折减法得到边坡安全系数仅为1.05,开采出露后极有可能产生边坡失稳,影响矿山的安全生产。