基于ABAQUS的露天矿边坡稳定性对剪胀角敏感度的研究

根据平朔东露天矿东北帮边坡历史滑坡的实际情况,运用ABAQUS有限元分析软件分析边坡的稳定性,并研究剪胀角对该边坡稳定性的敏感性.采用强度折减法进行分析,发现剪胀角由0°增加到5°,10°和φ/2(φ为每层的摩擦角)时,稳定系数在一定范围内逐渐增加;在前人研究的基础上考虑了每层剪胀角不同情况下的边坡稳定性,且经过对比分析在剪胀角为φ/2工况下求得的稳定系数最大;并由ABAQUS数值模拟分析可知,滑坡主要是在砂岩和破碎风化带的交界处产生,该区域需要进行加固.     

考虑材料变形和破坏特性的强度折减方法研究

 基于材料峰后渐进破坏过程,给出符合岩土材料变形、破坏规律的边坡和坝基异步强度折减计算方法及基于Mohr-Coulomb准则的异步折减比确定方法。同时,针对岩体在不同应力状态和塑性变形程度时具有不同剪胀性能的特点,编写基于非线性ABAQUS有限元程序场变量接口的USDFLD子程序,实现剪胀角随最小主应力和塑性剪应变变化。最后,给出坝基算例分析。结果表明：(1) 水坝蓄水工作时,滑动面的应力水平明显增大,并引起滑动面岩体剪胀特性的变化,计算得到的坝基安全系数与相关联和非关联剪胀角下的安全系数均有显著差异;(2) 不同异步折减比时,坝基安全系数随异步折减比的增大而明显减小。因此,考虑岩土材料真实变形规律和破坏过程的安全系数才能正确表征边坡和坝基稳定性。所得结果可为大型边坡及坝基优化设计方案和稳定性评价提供依据。     

岩土参数反算在工程应用中的分析

由于岩土体的复杂性和室内外试验的不确定性,在选定物理力学参数时存在许多实际困难,综合考虑各种因素的影响,基于传递系数法来反算边坡稳定性强度参数,选取合理的计算参数对边坡稳定性进行分析。数值分析结果表明,岩土体强度参数内摩擦角φ和黏聚力c对边坡稳定性影响较大,且内摩擦角φ较黏聚力c对边坡稳定性更为敏感。反算分析方法对完善岩体工程问题的设计理论起到重大的指导作用。     

基于ABAQUS的土质边坡渐进性破坏数值模拟

具有裂隙性、膨胀性等特性的土质边坡稳定性研究需要考虑渐进性破坏问题。采用基于ABAQUS的有限元强度折减法,进行变形局部化和滑动面渐进式形成过程的有限元数值模拟,获得土质边坡稳定性的安全系数,及边坡坡角和土的剪胀角对边坡安全系数的影响。     

强度折减有限元法研究开挖边坡的稳定性

用强度折减有限元方法对开挖边坡的稳定性进行了较为全面的研究。分析结果表明 :当折减系数达到某一数值时 ,边坡内一定幅值的广义剪应变自坡底向坡顶贯通 ,认为边坡破坏 ,定义此前的折减系数为安全系数 ;和强度指标相比 ,弹性模量、泊松比、剪胀角和侧压力系数对边坡的安全系数影响不大 ;开挖边坡和天然边坡具有相似的破坏形式 ,表明强度折减有限元方法适用于开挖边坡的稳定性分析。最后指出 ,强度折减有限元法具有广泛的适用性和良好的应用前景     

基于强度折减法的边坡稳定性有限元分析

将有限元强度折减法与ABAQUS软件相结合,分析软弱夹层、泊松比和剪胀角对边坡强度折减系数的影响。结果表明:含夹层的强度安全系数比不含弱夹层的边坡安全系数小;此外,强度安全系数随着剪胀角增大而增大。     

基于MCMC算法及多源信息集成的排土场稳定性研究

排土场边坡稳定性及安全评价方法的研究对开展岩土工程建设及周边居民生命财产安全具有重要意义。本文基于蒙特卡洛马尔科夫链(MCMC)算法,结合多源监测信息和数值模拟手段,建立了一套系统的露天矿排土场边坡安全评价方案。研究结果表明:(1)通过建立贝叶斯网络,可有效地将影响边坡稳定性的关键因素与边坡整体安全评价进行关联,结合响应面函数可对贝叶斯网络进行量化处理,量化后的函数模型经误差修正后可较好地应用于实际工程案例;(2)结合工程现场监测数据以及MCMC算法,可对边坡整体稳定安全系数进行动态更新。以某露天矿排土场工程为例,通过采集实测数据进行MCMC模拟,不断更新排土场地表荷载P、垫层粘聚力c和内摩擦角φ的概率分布,降低了贝叶斯网络参量的不确定性,最终得到安全系数分布情况F_S～N(1.07,0.21),有效地对边坡稳定性进行了评估。文中建立的贝叶斯网络模型以及MCMC分析法为露天矿边坡安全性评价提供了一种新的新思路,可为解决同类工程问题提供参考与借鉴。     

基于灰色关联分析方法对边坡稳定性的影响因素敏感分析

边坡稳定性的影响因素很多,且影响程度各不相同。本文依据ABAQUS有限元分析软件,通过模拟不同参数下土体的粘聚力、内摩擦角、剪胀角、泊松比、弹性模量,计算边坡安全系数,利用灰色关联分析方法得出不同参数的影响程度,依次为内摩擦角>粘聚力>剪胀角>泊松比>弹性模量,因此在边坡设计及稳定性评价中应慎重选取土体的强度指标。灰色关联分析结果可以为边坡设计和施工提供一定的指导与分析价值。     

土坡渐进破坏的双安全系数讨论

边坡的破坏是一个渐进累积破坏过程,在边坡剪切带的形成过程中,土体的强度参数c,φ以不同衰减速度进行衰减,因此,c，φ应有不同的安全储备.对不同土性的软化特征进行分析,黏性土土坡随着剪切带的形成,将发生损伤软化,黏聚力c衰减远快于φ的衰减;砂性土土坡随着剪切带的形成,发生剪胀软化,φ衰减快于c衰减.根据不同衰减速度,提出了黏性土土坡按SRF2＞SRF1的方式进行双安全系数分析,砂性土土坡按SRF1＞SRF2方式进行双安全系数分析.同时,提出在不同土性的土坡中,c,φ按不同的方式进行配套折减,供工程界参考和讨论,以逐渐形成共识.     

基于强度折减法的高陡边坡滑坡治理稳定性分析

针对三道庄露天矿观礼台下方发生的高陡边坡滑坡进行了稳定性分析,并论证了滑坡治理工程的效果。在实地勘探、实验室测试的基础上得到岩土体强度参数等数据,建立原始边坡有限元模型,再加入预应力锚索、锚杆、抗滑桩、挡土墙、灌浆浇筑等支护措施,基于强度折减法建立治理后边坡有限元模型,得出数值模拟结果。对比分析了边坡滑坡处理前后安全系数、塑性应变、位移、构件内力。结果表明:原始边坡安全系数为1.175,应变主要集中于边坡外部碎石、块石松散堆积体与内部中风化片岩交界处,滑移带位置浅; 边坡较易发生局部破坏,整体性及稳定性差; 经治理加固后,预应力锚索、抗滑桩等支护结构充分发挥加固作用,将外部松散堆积体与内部中风化片岩有效固定在一起; 边坡整体性提升,安全系数上升至1.452,边坡滑移带整体位置由浅入深,主要位于中风化片岩内,破坏类型转变为不易发生的整体破坏; 三道庄露天矿边坡下方高陡边坡治理工程效果良好,边坡稳定性得到显著改善。     

深大型露天煤矿闭坑前后滑坡及地表变形地质灾害分析与防治

分析研究深大型露天煤矿闭坑前后可能发生滑坡、地表变形等地质灾害。以抚顺西露天矿为例,引发灾变的地质背景条件为北帮西区的倾倒滑移体、北帮东区的沉陷滑移体及南帮的顺层层状结构体,而诱发灾害的主导因素为露天采矿特征、采矿形成的最终边坡、井采与露采的复合作用及闭坑后疏干排水停止、水文地质条件的改变对边坡岩体的作用。计算结果表明闭坑最终边坡稳定性将逐渐下降并引发灾变,从而危害城市与企业安全,提出创新露天采矿学科理论、工程技术防治措施、法规制定与监督管理等3条防治对策建议。     

多年冻土区木里露天煤矿边坡稳定性分析

为论证木里四井田首采区非工作帮边坡最优边坡角,通过对该地区工程地质条件以及冻土特征初步分析,并结合室内岩土力学试验,选用两条典型计算断面分别从8种工况条件出发,对首采区非工作帮边坡稳定性做了分析,认为露天矿原边坡设计坡角31°过于保守,提出的34°可以满足露天安全生产。     

采矿形成高陡边坡稳定性综合分析方法研究——以山西宁武某煤矿为例

以宁武县某露天矿山为例,针对开采形成的高陡边坡存在安全隐患的问题,选取其中一处岩质边坡和一处土质边坡,采用赤平投影分析法对岩质边坡的稳定性进行分析评价,通过理正软件运用圆弧滑动法对土质边坡的稳定性进行分析评价。分析结果显示岩质边坡处于不稳定状态,土质边坡在天然条件下稳定,在暴雨及地震工况下为基本稳定状态。本文对不同类型的高陡边坡采用不同方法进行了稳定性分析,所得结论对后期施工设计提供了理论依据及数据支持,同时为类似工程的边坡稳定性分析提供了参考。     

露天矿山岩体力学参数估算法的应用研究

露天矿山边坡稳定性分析中岩体力学参数的取值至关重要,Hoek-Brown强度准则可以充分反映岩石的非线性破坏的特点,广泛应用于工程实践;结构面作为岩体的一部分,其对岩体的影响不可忽略;结构面的稳定性由抗剪强度决定,对结构面力学参数的估计同样是评价岩体强度的重要组成部分。利用轮廓曲线法和回弹法量取结构面粗糙度和壁岩强度量化地质强度指标GSI,并对潜在滑移结构面抗剪强度精准取值。结合广义Hoek-Brown强度准则估算和兴矿山II-B边坡岩体力学参数,通过极限平衡法分析其整体稳定性系数;利用Barton-Bandis模型线性拟合,计算结构面抗剪强度,对滑体落岩的稳定性进行分析。计算结果表明,整体边坡安全系数F_s=1.285,稳定性较好;含有潜在滑移结构面的岩体安全系数F_s=0.911,局部存在单平面滑移可能。计算结果符合现场实际情况,经反算法验证后,证明通过该方法估算得到的岩体强度参数及结构面抗剪强度是合理的。     

露天转地下境界矿柱稳定性研究

境界矿柱稳定性分析是露天转地下矿山经常遇到的问题,对于矿山进行地下开采安全生产极其重要。针对石人沟铁矿露天转地下的实际情况,采用极限平衡分析和数值模拟方法,对具有代表性的境界矿柱进行了分析计算,为境界矿柱稳定性分析的方法进行了验证和补充,同时也为露天转地下境界矿柱厚度设计施工提供依据和指导。     

基于高精度微震监测的特厚煤层综放面支架围岩关系

基于高精度微地震监测技术,结合岩石力学理论、矿山压力理论和现场宏观现象,对特厚煤层综放工作面的岩层运动与支架载荷关系进行了研究。研究结果表明,正常情况下,特厚煤层综放工作面的基本载荷来源于厚度大于10 m的顶煤、厚度约30 m的下位直接顶和部分厚度为20 m左右的上位直接顶;冲击载荷来源于老顶的断裂冲击,老顶在工作面前方断裂并强迫其下位岩层断裂,从而在支架上形成冲击载荷,这也是特厚煤层综放工作面设计支架支撑能力13000 kN/架但被压死的主要原因。指出了特厚煤层综放工作面支架选型的方向是:支架的基本支撑能力能够承担顶煤和部分直接顶的作用力,通过缩小支架控顶距、加大支架可缩量等措施,可减小冲击对支架的影响。     

动力影响下山区露天矿合理边坡角的确定

针对山区露天开挖和岩石边坡工程实际，根据极限平衡理论和模糊数学理论，建立了相应的理论分析模型。考虑矿山生产爆破振动动力因素作用和影响，利用所建立的数学模型对某大型金属露天矿山边坡稳定性进行了具体计算分析，并依此对矿山边坡总体边坡角进行了评价。将理论计算分析结果与露天矿山工程实际情况进行了对比，表明所采用的理论模型和计算分析方法符合矿山工程实际。     

井工开采对露井协采边坡的偏态扰动规律研究

结合平朔矿区露井协采工程实践,利用数值模拟方法分析平面条件下井采方向对露井协采边坡变形破坏的影响。研究表明:相对于向坡开采,背坡开采对露井协采边坡岩体扰动更加明显。通过物理相似模拟研究了露井协采覆岩破断过程,基于“岩梁”理论建立力学模型,分析了井采工作面覆岩破断机制和覆岩垮落的偏态性,进而从理论上解释了露井协采边坡受井采扰动的偏态性,并对偏态跨落特性进行了现场应用分析。在露井协采生产实践中,建议井采工作面采用向坡的方向推进,从而降低井工开采对边坡稳定的不利影响,提高煤炭资源回收率。     

地下采动条件下顺层岩质边坡稳定性分析

地下采煤引起的顺层滑坡是一种常见的矿山地质灾害,论文分析了地下采煤诱发顺层滑坡的机理和采动滑坡的特点,从滑面形态变化的角度分析了地下采煤对顺层岩质边坡稳定性的影响,并运用极限平衡理论给出了采动影响下的顺层岩质边坡稳定性系数的估算公式.分析结果表明,随着逆坡开采的推进滑体稳定性系数不断的减小,当开采到滑体恰好达到充分采动...     

大型露天矿山边坡岩体稳定性分级分析方法

基于大型露天矿山边坡的构成要素与规模大小,将其划分为总体边坡、组合台阶边坡、台阶边坡3个层次;根据结构面规模与各层次边坡规模的几何关系,将结构面划分为贯穿结构面、非贯穿结构面、小规模结构面3个层次。从岩体结构控制论角度,认为不同空间位置、不同规模结构面对不同层次边坡的岩体稳定性影响存在差异性,提出结构面空间位置与边坡部位相匹配、结构面规模与边坡规模相匹配开展大型露天矿山边坡岩体稳定性分级分析的新思路。重点介绍大型露天矿山边坡岩体工程稳定性分级分析方法,按照结构面空间位置与边坡部位的匹配性、结构面规模与边坡规模的匹配性,依次对露天矿山的总体边坡、组合台阶边坡、台阶边坡进行分层次的岩体稳定性分析,系统全面地找出控制边坡稳定的关键性结构面及其组合,实现露天矿山边坡岩体稳定性的精细分析。结合具体案例,分别从整体稳定性、局部稳定性两方面评价了露天矿山的总体边坡、组合台阶边坡、台阶边坡的稳定性。大型露天矿山边坡岩体工程稳定性分级分析为开展边坡岩体稳定性的精确计算创造了必要的条件。