爆破地震波作用下含断层结构面高陡边坡动力响应分析北大核心

为了防止白马铁矿及及坪采场含断层的岩质边坡受爆破振动作用发生失稳,利用小波分析对现场监测点爆破地震波进行频谱能量分析,得到断层影响下高陡边坡爆破振动波传播规律,同时根据实际边坡建立边坡模型,分析在爆破振动作用下边坡断层岩体劣化效应对边坡动力响应及损伤规律的影响。结果表明:1)当爆破地震波在含断层结构面的高陡边坡中传播时,断层结构面对爆破地震波在边坡中的传播规律影响显著;2)爆破振动波在断层岩体区域传播时,断层岩体力学强度对振动波的传播有明显的影响,断层力学强度越低,对振动波的传播阻隔效果越明显。断层岩体力学强度的劣化加速了爆破振动波传播的衰减;3)不同断层岩体参数劣化工况下爆破振动下边坡损伤有明显变化,随着断层岩体力学强度的劣化,边坡抵抗变形能力减弱。     

GNSS技术在露天矿山顺层边坡监测中的应用

针对顺层岩质边坡岩层和节理复杂,易发生边坡失稳并导致滑坡事故的问题,采用GNSS在线监测技术,建立了高陡边坡变形监测系统,通过分析边坡表面位移监测数据,对塘垭石灰石矿的边坡稳定性进行评价。研究结果表明:各监测点的沉降位移显著大于位移水平;边坡岩体受冬季冻胀作用,各测点的边坡变形明显增大;边坡受到较发育的节理裂隙、岩溶和断层影响,更容易发生变形破坏。     

秀山矿边坡断层破碎带区域变形破坏模拟分析

秀山矿采场边坡受断层破碎带影响,在开拓延深过程中形成了较大的楔形体,通过对秀山矿采场工程地质条件和岩体性质进行详细实地勘察,深入了解断层破碎带边坡变形破坏机理。在此工程的基础上,建立滑移—弯曲式倾倒变形力学模型,进行室内单轴抗压试验,并采用Rhino6.0—FLAC3D6.0高精度耦合建模方法,对采场整体以及楔形体倾倒边坡进行数值模拟稳定性分析。研究结果表明：断层破碎带边坡形成的楔形体弯曲倾倒破坏现象存在发生变形的临界坡长;西采场边坡的上下盘岩性较为完整,边坡开挖过程中,断层、节理等破碎结构面容易张开发育贯通形成大的滑裂面;随着采场开拓延深,西采场北帮受断层破碎带影响,变形区域由局部变为整体失稳。     

黑岱沟露天矿边坡稳定性相似模拟分析

运用相似模拟实验对黑岱沟露天矿边坡变形失稳规律进行研究,揭示出在露天开采过程中层状岩质边坡的破坏状况。研究结果表明:随着露天采掘的进行,边坡岩体最先发生变形破坏的是位于边坡最上部台阶,主要变形方式是向边坡坡面方向的微小移动,边坡不会发生滑移现象;继续增加开采时步,边坡中部台阶受来自下方岩体的挤压影响,上部开挖过后的台阶逐步发生向上抬起状况,与实际工程基本相似,不会发生滑移;在露天开采持续进行下,位移量在数值变化上垂直方向一直大于水平方向。由此可以看出边坡台阶受开采扰动影响,台阶发生扭转变形,随着开挖结束时底部台阶逐步发生鼓出现象。     

井工开采对其上方边坡岩体稳定性影响的模拟试验研究

本文采用相似材料模拟实验和底摩擦实验两种方法,对露天矿边坡下方井工开采对其上边坡岩体的影响进行了试验研究,剖析了井下采动过程中,边坡岩体的移动规律和变形破坏机制。     

金川露天矿F_2断层泥的破坏特征

断层物质在工程岩体中往往具有相当复杂的变形、破裂、破坏规律，断层物质各种变形成分偶合，各种破坏形式转换受许多因素的控制。因此要认识一个断层在工程岩体稳定性中的作用，在很大程度上依赖于这两方面的理解及规律性的揭示。本文从金川露天矿边坡Ｆ_２断层泥室内常规三轴压缩及蠕变实验破坏现象，探讨Ｆ_２断层泥在各因素影响下的破坏型式、破坏特征，以便有利于认识断层的地质模型及岩体力学模型     

金川露天矿F2断层泥的破坏特征

断层物质在工程岩体中往往具有相当复杂的变形，破裂、破坏规律，断层物质各种变形成分偶合，各种破坏形式转换受许多因素的控制，因此要认识一个断层在工程岩体稳定性中的作用，在很大程度是依赖于这两方面的理解及规律性的揭示。本文从金川露天矿边坡Ｆ２断层泥室内常规三轴压缩及蠕变实验破坏现象，探讨Ｆ２断层泥在各因素影响下的破坏型式、破坏特征。以便有利于认识断层的地质模型及岩体力学模型。     

爆破振动影响下软岩巷道变形破坏特征研究

针对爆破振动对软岩巷道的稳定性产生影响的问题,对爆破振动条件下巷道变形破坏规律进行了研究。以矿山岩石力学理论为指导,对巷道稳定性受爆破振动影响的力学机理进行了理论分析。采用现场试验和三维数值模拟实验方法进行了实验研究,获得了爆破振动条件下软岩巷道的稳定性特征。研究结果表明当受到爆破振动影响时,巷道围岩内的塑形区将显著增大,从而加剧了巷道的变形破坏。     

工程扰动下矿山高陡边坡力学响应规律研究

露天矿山中存在大量的高陡边坡与凹陷露天深坑,受区域环境影响,开采过程中各种生产扰动可能会造成滑坡、滚石等现象,威胁生产安全。基于高陡边坡稳定性分析相关理论,综合考虑工程区域地质条件,建立了边坡稳定性分析的数值模型。采用显式—隐式结合的计算方法,通过LS-DYNA软件对露天矿山高陡边坡爆破布置方案进行模拟,实现了计算结果的唯一可解性、无条件稳定性和收敛性。从时变角度对静力场应力迁移与动力扰动的共同作用进行了研究,针对扰动影响开展了动静耦合力学响应规律分析。研究表明：①上覆岩层剥离后边坡体坡面及台阶位置产生卸荷力学行为,坡顶位置振动速度较大,生产中坡顶易发生碎石滚落,需重点防范;②在工程爆破中,炸药量越大,塑性范围随之呈正比增长关系。爆心距较大的单元变形受地应力作用影响明显,爆破动力仅提供初始扰动作用。③根据不同药量爆破动力强度的分析,为了减震降灾,应当尽可能维持最优药量爆破,或者采用预裂爆破形式,削弱爆破振动对周边环境的影响。通过完成矿山高陡边坡稳定性优化研究,实现了动静荷载还原的边坡稳定性时程分析,可为露天矿山开采扰动影响的预测预警提供参考。     

露天矿高陡边坡变形破坏机理及稳定性研究

以抚顺西露天矿南帮变形区高陡边坡为工程背景,采用Morgenstern-Price极限平衡法与有限元数值模拟软件RFPA相结合的方法对高陡边坡的变形破坏机理及稳定性问题进行了系统的研究。针对南帮变形区存在的问题提出合理的边坡变形综合防治措施。     

高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程分析

为研究高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程,采用离散元数值模拟的方法,建立了高陡地形条件下煤层采动数值计算模型,从水平位移云图和纵向位移云图来分析煤层重复采动诱发岩质斜坡变形的渐进破坏过程。得出高陡山体下重复采动诱发坡体崩塌经历了3个阶段,即煤层初始变形阶段、重复采动导致坡体不均匀沉陷开裂阶段,坡体整体失稳垮塌阶段;同时得出坡体的不均匀变形引起整个坡体不同位置产生不同形式的破坏,坡表的最终失稳形式有滑坡和崩塌2种,主要由坡体的原始地形坡度和地层岩性决定。     

降雨诱发采动滑坡物理模拟试验研究

采动滑坡是岩土工程中极具挑战性的问题之一,采动滑坡为矿区地质灾害的主要类型,其危害性相较于其他类地质灾害更加严重。采煤会诱发平缓结构斜坡发生强烈的地面变形,研究结果表明天然状况下采煤结束后一定时间内地面变形将趋于稳定,采动滑坡的发生受降雨影响显著。以贵州马达岭滑坡为地质原型,马达岭斜坡为平缓倾内的层状结构斜坡,具有上硬下软和上陡下缓结构特征,是受采矿和降雨影响诱发的滑坡。采用物理模拟方法,应用模型箱和相似材料根据相似比建立滑坡模型,采用土压力监测计、孔压力监测计和三维激光扫描仪对模型进行监测,研究了模型在开采与降雨两类工况下变形及内部应力的变化情况和在开采与降雨共同作用下斜坡变形破坏过程,再现了滑坡从孕育到发生的全过程,分析强降雨诱发采动滑坡形成的机制。研究表明:采空区形成后,坡内原有的应力平衡被打破,发生应力重分布,采空区顶板应力卸荷,边界部位应力集中,顶板位置首先发生弯曲沉陷,产生大量离层裂缝,裂缝不断向四周扩展,逐渐形成大量竖向拉张裂缝,采空区的边界部位出现多条斜向裂隙;同时采动的影响不断向上传播,采空区顶板处产生裂缝多与上覆岩体中发育的裂缝贯通形成大型裂缝;降雨作用下,坡内裂缝持续发展,降雨导致采空区及上覆岩体中形成稳定水位,增大坡后的静水压力,使裂缝不断增大,推动斜坡向临空面发生变形,雨水下渗作用下,逐渐沿下部"阶梯状"裂缝、采空区、竖向拉张裂缝形成基本贯通的潜在滑动面,最终在水压作用下,剪断锁固段形成贯通的滑面,发生整体滑动。马达岭滑坡其演化过程可分为3个阶段:①采空区覆岩-斜坡变形阶段:由于开采使上覆岩层产生变形破坏,模型坡表及内部发育大量裂隙,为雨水的入渗提供有利条件;②降雨诱发斜坡整体变形演化阶段:雨水入渗模型,加剧裂缝发育,使模型向临空向发生变形,坡内裂隙已基本贯通,模型到达失稳的临界点;③滑面扩展-滑坡发生:降雨作用下,岩体不断被软化,同时,模型内裂缝充水,使裂缝不断发育直至贯通,导致滑坡发生。因此其变形破坏机制可总结为采空区覆岩-斜坡变形→降雨诱发斜坡整体变形演化→滑面扩展-滑坡发生。     

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。     

岩质高陡边坡结构特征及变形特征分析

营盘山高陡边坡最大坡高110 m,沿坡面走向宽400m,是典型的缓倾内层状岩质高边坡。利用离散单元方法(DEM),模拟分析了该岩质边坡采石切坡前及采石切坡后的变形破坏及其演变过程。     

高陡露天边坡运动损害规律研究

随着越来越多的露天矿山转入深凹露天开采,高陡边坡岩体运动损害规律研究越来越受到人们所认识和重视。通过对边坡岩体内部位移监测找出了边坡内部岩体的变形规律,采用三维有限元数值模拟软件ANSYS建立了金堆城小北露天采场的有限元模型,计算并分析了边坡岩体的应力分布状态。对于高陡露天边坡岩体运动损害规律的探索,该研究方法具有一定的借鉴意义。     

岩质高边坡破裂面的分析及综合应用

岩质高边坡 ,存在着一个急需解决的基础理论问题 ,即边坡岩体潜在滑动面的有效确定。该文结合工程实例 ,综合分析研究了岩质高边坡的潜在滑动面。首先根据室内测试和岩体力学参数估算结果 ,运用摩尔-库仑破坏准则计算边坡岩体的破裂角 ;其次 ,运用弹塑性有限元数值模拟方法进行了变形破坏规律研究     

基于岩体等效模型的高陡边坡稳定性研究

以厂坝铅锌矿露天采场岩质高陡边坡为研究背景,通过岩体参数设计变量的正交试验组合,采用回归分析中的最小二乘法,建立了边坡计算位移与岩体参数之间的函数关系,并利用现场监测信息,以实测位移与计算位移之差的平方和达到最小作为优化目标,由此确定了对应于监测位移的现状边坡的等效岩体参数。在此基础上,运用数值模拟方法对高陡边坡进行了干、降雨状态下的稳定性研究,得出了与现状边坡的稳定状态较为吻合的研究结果;而且结果显示,降雨渗流对边坡的稳定性影响敏感,为控制边坡稳定性的重要因素。此研究方法为不同开采工况下岩质高陡边坡的稳定性动态预测提供了基础。     

深井冲击地压回采巷道围岩变形破坏规律研究

为了掌握深埋坚硬特厚煤层冲击地压作用下的巷道围岩变形规律,为深部矿井深化冲击地压防治提供依据,采用理论分析、FLAC3D数值模拟及现场试验等综合手段,研究了胡家河煤矿回采期间受冲击地压影响的402102工作面回风巷围岩冲击变形破坏机制及破坏规律。研究结果表明：深部条件下回采扰动达到一定程度后,巷道围岩变形会急剧增长,距离工作面越近,变形变化趋势越大,顶板围岩受超前支护影响变形趋于平缓,最大围岩位移量达180mm|在距离工作面前方45～55m范围内,巷道围岩受采动影响剧烈,围岩变形明显,主要表现为顶板及煤柱侧围岩变形,且顶板围岩塑性区破坏深度达3m以上。     

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。