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.     

边坡临界失稳状态的判定标准

为了建立边坡临界失稳状态的统一判据,对同一算例分别实施3种判据：塑性区贯通判据、计算不收敛判据、位移突变判据.采用拉格朗日元法对边坡进行弹塑性稳定分析,将3种判据得到的安全系数与Janbu法的结果进行对比.结果表明：塑性区贯通并不一定产生边坡失稳,该判据得到的安全系数偏小;计算不收敛判据得到的安全系数与Janbu法十分接近,但其无法反映边坡的变形过程,且具有一定的人为任意性;位移突变判据确定了边坡稳定形态与折减系数的定量关系,通过双曲线方程拟合可方便地得到安全系数,其求解精度高,物理意义明确.     

边坡稳定分析中的强度折减法

应用弹塑性强度折减有限元计算边坡稳定安全系数,采用解的数值不收敛作为破坏判据,考虑材料剪胀性.通过算例对极限平衡法,极限分析法和强度折减法比较,说明前两种方法计算结果过大了.计算结果的可视化,反映了土体破坏时塑性区.     

胜利露天矿边坡工程渐进性破坏分析研究

岩石的流变性是导致边坡变形破坏的重要力学性质之一。边坡的变形破坏与岩石的流变性密切相关，且大多都具有渐进性。为了揭示边坡工程渐进破坏的机理，结合露天矿山工程实际边坡，通过应用数值模拟软件对边坡渐进破坏过程进行分析，对露天边坡塑性区出现的时间以及演化特征展开系统研究。结果表明：露天边坡塑性区出现的位置和范围与时间存在着直接关系|露天矿边坡的失稳破坏并不是瞬间便发生整体破坏的，而是由局部破坏逐渐扩展以致贯通渐进过程，进而指导露天矿山的安全生产。     

基于边坡岩土体劣化破坏的临界滑移面研究

基于边坡岩土体劣化破坏机理,提出了一种边坡临界滑移面的确定方法。该方法通过有限元数值模拟对边坡岩土体进行多次弹塑性计算与应力分析,将每次计算得到的塑性破坏区内的岩土体强度用劣化后的强度进行替换,逐次劣化,直至塑性破坏区在坡体内贯通,模拟滑移面的渐进发展过程,最终确定边坡的劣化滑移面,并以该滑移面为临界滑移面计算边坡的安全系数。选取匀质和非匀质两类边坡算例,运用该方法确定边坡的临界滑移面,并将其与传统的强度折减法进行比较;同时采用矢量分析法分别计算两种滑移面的安全系数。分析结果表明,劣化滑移面由最初的塑性区逐渐扩展形成,劣化滑移面的确定方法适用于确定匀质和非匀质两类边坡的临界滑移面,其适用条件比传统的强度折减法更广;与强度折减法确定的滑移面相比,劣化滑移面更接近边坡实际的临界滑移面。     

基于有限元强度折减法的边坡参数反演

根据云南磷矿边坡的实际情况,对边坡边界条件简化,建立二维分析模型,利用安全系数使用有限元强度折减法等比例对初始参数进行折减,重点对滑动带附近岩体参数进行反演计算,把有限元不收敛作和塑性区全部贯通共同作为失稳标准,选择边坡失稳破坏的前一级对应的折减系数为安全系数,计算得出多组安全系数数据,绘制Fs=1.0时c-φ曲线图,综合选取一组合理的c和φ值为最终反演的强度参数。     

石宝露天矿边坡稳定性的数值模拟分析

基于现场工程地质勘察和岩石力学试验,建立数值模拟计算模型,从应力、位移、塑性区变化等方面进行边坡稳定性分析。模拟分析结果表明:由于岩体剪切破坏造成坡脚贯通产生滑移面,在楔形破坏作用下可能产生滑坡。因此应加强边坡坡脚治理,必要时进行削坡卸载。     

基于不同失稳判据的堆载边坡稳定性分析

露天矿山边坡顶部堆载的作用会显著降低边坡的稳定性,而依据不同失稳判据确定的安全系数则会直接影响堆载边坡稳定性状态的评价。通过建立顶部堆载作用下边坡的有限元模型,从3类不同的失稳判据,即数值计算不收敛判据、塑性区贯通判据以及特征点位移突变判据入手,对比分析了堆载大小分别为25,50,75 kPa时的边坡安全系数。结果表明:坡顶堆载越大,边坡的安全系数越小;采用不同的失稳判据得出的边坡安全系数大小有一定区别,其中由计算不收敛判据得出的安全系数偏大,由特征点位移突变判据得出的安全系数偏小。结合堆载边坡的特殊工况,在实际工程中建议优先选用较为保守的特征点位移突变判据对边坡稳定性进行分析,同时将其他判据结果作为补充参考,以准确评价堆载边坡的稳定性状态。     

露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌数值模拟研究

以某金属矿山露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌为研究背景, 采用三维数值模拟研究方法展现了矿体开采过程中围岩塑性区发展过程, 并分析了围岩塑性区分布的变化规律。结果表明: ① 空区上部岩层主要以拉伸破坏模式为主, 其他部位岩层主要以剪切破坏为主, 西部边坡坡面的一侧已经与地下采空区塑性区相互贯通。② 东部矿体采用充填法开采, 一定程度上控制了地表塌陷;产生塑性区的部位为西部边坡和靠近西部边坡的露天采场底部。③ 开采前期西部矿体在西部边坡坡面和露天采场底部产生的塑性区较多;开采后续水平矿体对地表塑性区的产生影响不大。④ 模拟矿体开采过程, 可将产生的塑性区划分为3个阶段, 有2个突变点: 第1个阶段对应西部边坡开始出现裂缝、局部垮塌滑坡;第2阶段对应边坡出现较大范围垮塌滑坡、露天采场底部出现裂缝、西部边坡脚出现塌陷孔洞;第3阶段塑性区占比逐渐增加。研究成果可为矿山滑坡治理和矿山安全生产提供参考。     

高边坡开挖卸荷过程强度折减法分析

针对露天矿开采过程中边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用MidasGTS NX软件建立重钢太和露天铁矿黄家山高边坡三维模型,进行开挖卸荷过程中的应力应变、位移及安全系数变化的数值模拟分析。结果表明：边坡岩体开挖卸荷过程中,随着采场的延深,边坡角的增大,塑性应力带的逐渐向边坡岩体内部扩大,风化破碎层及上部冰碛土层之间产生塑性应变贯通区,破坏面形成。开挖完成后整体边坡坡脚处发生剪切破坏,坡顶后缘形成张拉破坏区,边坡上部冰碛土层形成 “坐落—滑移”式滑动。边坡安全系数随向下开挖过程逐级降低,最终达到1.15稍显偏低。后期开采过程中,需对边坡中上部风化破碎岩层及冰碛土进行加固措施。     

露天边坡开挖稳定性的数值模拟研究

在现场工程地质调查和岩石力学实验的基础上,利用FLAC3D对银山露天边坡开挖过程进行了模拟计算,应用位移变化、速度矢量、塑性区的综合分析方法,得到了边坡破坏对应的开挖深度。     

承压水上含隐伏构造底板突水机理研究

以昌恒煤矿9102工作面实际地质资料为基础,借助数值模拟与现场测试等手段,从底板应力分布特征与塑性区发育特征两方面分析了该工作面下隐伏构造对工作面推采的影响。研究结果表明：陷落柱等地质构造的存在,使得工作面回采时在地质构造前出现应力集中现象|工作面回采引发的底板岩体破坏形式主要以剪切破坏为主,且塑性区与陷落柱顶部靠近工作面一侧边界塑性区首先连通形成突水通道,进而引起底板突水|利用底板应变计监测工作面回采引发的煤层底板破坏情况,最终得出工作面回采引发的含隐伏构造底板的破坏深度与经验及理论公式的计算结果能保持一致,验证了现场测试方法的可行性及科学性,为承压水上底板含隐伏构造煤层的安全生产提供借鉴。     

降雨入渗及地震作用下边坡稳定性研究

边坡滑坡给社会经济和人民生命安全带来了巨大威胁,降雨和地震是边坡滑坡的两大诱因。以云南省某矿山边坡作为研究对象,取样后在室内进行岩石力学实验,得到后期工作所需的岩石力学参数,利用霍克布朗准则推导出岩体的力学参数,运用理论计算和数值模拟分析降雨和地震对边坡稳定性影响,结果表明：1）在降雨入渗作用下,边坡出现滑坡主要是静水压力造成的;2）在地震作用下,当地震峰值加速度为0.1g时,有效塑性区主要位于边坡中下部,当增大地震峰值加速度,其范围向坡脚移动,当加速度为0.3g时,塑性区出现贯通趋势。     

圆形巷道围岩塑性区的一般形态及其判定准则

巷道围岩塑性区形态决定了巷道围岩的破坏形式及破坏程度,以塑性区边界隐性方程为基础全面研究了圆形巷道围岩塑性区一般形态的变化规律。结果表明:在不同围压状态下均质围岩圆形巷道塑性区一般表现出圆形、椭圆形、蝶形3种形态。通过理论分析找到了3种形态的数学力学含义,并推导出不同形态下的判定准则。提出了塑性区形态系数的概念,推导出了形态系数的计算公式,利用其大小可判别塑性区形态特征。通过FLAC3D数值模拟方法验证了理论计算的正确性。研究成果可作为巷道稳定性分析、支护设计、冒顶灾害防治、冲击地压预测与防治、煤与瓦斯突出预测与防治等工程实践的理论依据。     

珲春紫金曙光金铜矿露天矿边坡稳定性三维数值模拟

为研究珲春紫金曙光金铜矿露天采场整体边坡的稳定性，通过3GSM结构面摄像测量、点荷载试验并采用Hoek brown 准则获取边坡岩体力学参数并对进行岩体质量分级，结合露天矿中长期采剥计划建立露天矿开采的三维模型，利用FLAC3D并基于弹塑性本构模型进行露天矿边坡三维数值模拟分析，结果表明：①北帮边坡受断层构造及破碎带影响，岩体质量较差为IV级岩体，局部破碎区域为V级；②开挖至第6 a后，塑性区主要分布于北帮东侧边坡以及中部断层蚀变带区域；③开挖至最终境界，西北帮边坡深部的塑性区范围以及内部贯通程度明显增加，有较大的滑坡风险，应采取加固及疏干排水的防治措施。     

基于FLAC3D的特大型露天边坡稳定性数值模拟分析

根据某大型露天边坡的工程地质条件,在岩体质量评价和岩体力学参数分析的基础上,选择具有代表性的区域,采用FLAC3D建立大型露天边坡数值模型,通过三维数值模拟,揭示了特大型露天边坡的力学环境,探讨了围岩移动变形、应力分布和破坏机理,分析了露天边坡最终应力状态、位移量、塑性区,分别进行数值模拟分析,其分析结果对该露天矿设计、优化与施工具有重要的指导意义。