组合楔体三维余推力稳定性分析

本文将二维余推力稳定性分析方法推广到三维边坡稳定性分析计算中。这一方法以组合楔块作为滑体的分析单元代替滑体中的条柱,仅保留二维余推力法中的条块间作用力方向的基本假设及求取稳定系数的基本思路,采用矢量求解方法,在三维空间建立平衡方程。讨论了单楔块滑体的稳定问题以及三维余推力法简化为二维余推力法。     

近水平煤层露天矿边坡三维稳定性研究

为最大限度回采胜利煤田西二露天矿西端帮边坡下压煤,应用数值模拟与极限平衡法相结合的方法,分析了不同采场工作帮、内排土场追踪距离条件下端帮边坡的三维破坏模式及稳定性变化规律。结果表明:西端帮边坡受到工作帮与内排土场的双重支挡作用,其变形与稳定性具有显著的尺寸效应,减小追踪距离是控制该类边坡变形、提高边坡稳定性的有效途径;边坡滑裂面近似一椭球面,其水平方向的长轴与短轴均随着追踪距离的增大近线性增大;边坡稳定系数随着追踪距离的增大呈负指数规律下降,当追踪距离不超过100 m时,其稳定性可满足安全要求;当追踪距离达到200 m时,边坡稳定性的尺寸效应基本消失。     

南芬露天铁矿排土场高陡边坡稳定性分析及监测设计

为了研究南芬露天铁矿2号排土场高陡边坡的稳定性,深入分析了2号排土场工程地质资料,结合现场调查,建立了典型剖面的数值计算模型,运用FLAC^3D数值分析软件进行数值模拟计算,再现了边坡破坏演化过程。通过分析数值计算结果可以得到:(1)排土场边坡应力分布状态与层状堆积状态基本一致,边坡首先沿潜在滑裂面下部产生剪切破坏,而后在潜在滑裂面上部表现出张拉破坏,最后形成贯通滑裂面;(2)排土场边坡首先发生变形的区域位于坡体中下部,最大位移量约为265 mm,该区域为边坡变形的主控部位,其次坡顶也发生较大变形,最大变形量约为200 mm,据此得出边坡变形敏感区域位于坡顶和坡体中下部,应对这些区域加强监测。根据研究结果,对排土场边坡变形监测方案进行优化设计,并应用到工程实际中,取得很好的应用效果。     

新疆某露天矿端帮采煤机开采可行性研究

为了回收露天开采过程中端帮下部压覆的大量煤炭资源,采用端帮采煤机进行回采的方法,对巨厚煤层露天矿使用端帮采煤机回采的可行性进行了研究。结果表明：端帮采煤机开采强度与边坡稳定性呈负相关,在二维计算过程中,采硐深度0～100 m时稳定性系数变化较小,采硐深度超过100 m之后稳定性系数减小速度增大;单个采硐开采至300 m时,边坡稳定性系数降低至1.066;当端帮采煤机分层开采时,滑体受煤柱群影响由未开采时圆弧形向临空面滑动,改变为煤柱群上方覆岩垮塌,稳定性系数降低至1.035;当端帮采煤机位于工作帮作业时,开采结束的采硐暴露时间久、面积大,三维稳定性系数已降低至0.994,煤柱群连锁失稳,边坡垮塌;端帮采煤机位于内排土场作业时,开采后的端帮暴露时间短,三维稳定性系数为1.164,边坡稳定性较差;后期生产时需要减少端帮采煤机服务水平数量或对开采后的采硐进行适时充填。     

新疆某露天矿外排土场分布对复合边坡稳定性影响机理

为了明确新疆某露天煤矿外排土场位置对矿坑边帮稳定性的影响程度,通过建立复合边坡的二维理论模型,使用FLAC^3D软件建立三维数值分析模型,对外排土场与矿坑边帮复合边坡进行了边坡稳定性分析。结果表明:排土场与矿坑边帮距离分别为50、70、90、110 m工况条件,边坡的安全系数随着距离的增加也一直在增加,其中距离为50、70 m的模型安全系数均比较低,距离达到90 m后安全系数有了明显的提高;根据计算结果所得安全系数和模拟监测点位移数据,认为外排土场与矿坑边帮的安全距离为110 m。     

露天矿软岩复合边坡变形机理分析

为研究露天矿软岩复合边坡的变形机理,以新疆某露天矿设有排土场的东帮复合边坡为研究对象,根据排弃高度、端帮与排土场距离两因素制定4种模拟方案,采用FLAC3D进行数值模拟,通过对4种方案的水平位移及监测点位移随时步变化的模拟结果进行分析,得出随着排土场排弃越高,排土场距东帮距离越远,边坡最大水平位移位置向边坡内侧移动;监测点位移随时间起初小幅波动,中期下降较快,后期平稳的变化趋势;变形过程中由于下部岩体对上部排土场的约束作用减小和排土场对下部岩体的挤压作用产生边坡变形连锁效应,加快边坡变形。对边坡变形机理从复合、软岩、开挖3个方面进行详细的分析,得出不同工况下边坡潜在滑移模式:拉裂-蠕滑、拉裂-切层-蠕滑、拉裂-切层-蠕滑-剪出。在失稳型边坡蠕滑机理基础上提出稳定型边坡蠕滑机理,主要包括初始变形阶段、减速蠕变阶段、等速蠕变阶段、减速蠕变阶段Ⅰ、减速蠕变阶段Ⅱ等5个阶段,并通过数值模拟对该机理进行了验证,稳定型边坡蠕滑机理对边坡滑移的预防具有一定指导意义。     

金堆城露天矿排土场稳定性分析

研究了金堆城钼业公司露天矿排土场工程地质特征,分析了矿山生产爆破震动对排土场边坡稳定性的影响,并对排土场边坡变形破坏特征进行了有限元数值模拟和稳定性分析计算,提出了排土场边坡的综合治理措施,得出如下结论：①排土边坡有2种整体破坏方式和3种表层浅部破坏方式;②日常生产爆破对边坡影响不大;③建议做好排土场安全监测工作、排水工作及局部支挡工作。     

某露天煤矿内排土场边坡稳定性分析

结合某露天煤矿内排土场地质环境现状,发现其潜在滑坡趋势已形成,通过比较边坡稳定性分析常用方法的优缺点,选择有限元强度折减法作为边坡稳定性安全系数的主要判别方法,并借助摩根斯坦-普瑞斯法综合分析内排土场边坡的可能滑裂面;2种方法计算的稳定性安全系数分别为1.015和1.003。结果表明,内排土场边坡现处于极限平衡状态,受软弱泥层影响大,具有沿软弱泥层整体滑移的危险,为提前制定有效的边坡防护措施提供理论的依据。     

排土场边坡稳定性研究与安全分析

总结与比较了边坡稳定性各种主要计算方法的优缺点,系统分析了极限平衡法所涵盖的几种常用方法,引进HH-SLOPE软件,结合某排土场工程实际,进行应用思路与计算结果分析。利用HH-SLOPE软件计算排土场静力载荷和地震载荷二种工况的安全系数。研究结果表明:采用HH-SLOPE软件能高效、准确、直观地反映排土场边坡稳定性情况。     

基于强度折减有限元法的排土场边坡稳定性分析

排土场边坡稳定性是影响矿山安全生产的重要因素之一。为了给排土场安全生产提供可靠的理论依据,选择排土场边坡典型剖面建立数值模型,用Ansys强度折减法对边坡变形破坏机制及演变进行数值模拟,绘制边坡数值模型塑性应变云图。通过不断变化模型的折减系数求解安全系数,并对不同条件下的位移、应力、应变进行比较分析。最终计算出排土场边坡抗滑稳定安全系数值大于规范规定的最高安全系数,满足排土场边坡稳定要求,模拟分析结果符合工程实际。     

软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理与控制

针对露天矿软弱倾斜基底排土场边坡变形失稳问题，以蒙东西二露天矿排土场边坡为工程背景，基于刚体极限平衡与三维数值模拟方法，揭示了不同基底倾角条件下排土场边坡稳定性变化规律，分析了软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理，并讨论了治理措施。研究表明：①排土场边坡稳定性与顺倾基底倾角呈负相关关系，与逆倾基底倾角呈正相关关系；②排土场边坡基底失稳过程可分为排土场沉降、局部剪切错动、局部剪切破坏、剪切裂缝扩展和贯通5个阶段；③排土场潜在滑坡模式是以排弃物料内部拉裂的圆弧形态为侧界面，以基底剪切滑移为底界面的切层-顺层滑动；④排土场边坡基底逆倾时的稳定性明显优于基底顺倾时的稳定性，极限平衡法分析结果与数值模拟研究结果具有良好的一致性，充分体现了软弱倾斜复合基底排土场的边坡失稳特征。在上述分析的基础上，进一步讨论了排土场边坡稳定性控制方案。针对顺倾基底明显不利于排土场稳定的问题，通过调整局部区段排土线的布置及发展方式和改变剥离物的排弃顺序有助于提高顺倾基底条件下排土场的稳定性。     

某高台阶排土边坡不同失稳模式下稳定性分析

以国内某高台阶排土边坡为例,分别采用Bishop法、Morgenstern-Price法、Spencer法及余推力法,针对排土场不同失稳模式下边坡稳定性进行了研究。结果表明,对于高台阶排土场边坡,当基础存在薄弱覆盖层、自然地形较陡时,沿排土体内部近程滑动和沿排土体-地基界面滑动均为潜在可能失稳模式,相应边坡稳定性通过不同计算方法综合判定。     

散体矸石力学参数标定与矸石山边坡稳定性分析

以李家壕煤矿矸石山为例,对矸石山边坡稳定性问题进行了较为全面的研究。对于散体矸石无法直接制作成样测试力学强度参数的问题,借助模拟软件PFC3D对散体矸石的力学参数进行了反演,通过侧限压缩试验和三轴压缩模拟试验测得了散体矸石的抗剪强度参数;利用试验所得抗剪强度参数,用FLAC3D数值分析软件对李家壕煤矿矸石山边坡进行了整体的剪切塑性区分析,得出潜在剪切破坏区域对工业广场安全性基本无威胁;二维稳定性分析得到的安全系数在1.2左右,该计算结果表明该矸石山边坡整体暂时处于较为稳定的状态,根据位移云图确定防护区域应该集中在上部2个台阶位置,能够有效避免局部失稳。同时为了保证长期的稳定性,结合矸石山的特点,提出了相应有效的治理措施。     

露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态分段优化研究

针对横采内排追踪压帮条件下露天矿含断层与顺倾弱层群边坡稳定性分析与形态设计难题,顾及露天矿层状边坡垂直方向上的地层岩性、工程发展过程中的服务时间、要求的稳定程度等方面的差别以及深部边坡稳定性的三维效应,以胜利东二号露天煤矿首采区南帮为工程背景,采用二维极限平衡法与三维数值模拟相结合,对露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态进行了分区段优化。研究表明,胜利东二号露天煤矿边坡稳定性主要受坡体内一系列顺倾弱层控制,断层可能作为滑体的边界,其潜在滑坡模式为以圆弧或断层为侧界面、以弱层为底界面的切层-顺层滑动或切层-顺层-鼓胀破坏|随着追踪距离的增大,边坡的破坏模式由浅部大范围破坏逐步过渡为深部破坏,是深部边坡稳定性下降的根本原因|分段优化后的边坡应划分为三个阶段,整体边坡角14°,横采工作帮与内排土场间的追踪距离应为50m。     

厚软山坡基底排土场堆排过程中应力场演变规律

厚软山坡基底强度决定了排土场的堆排量和安全性。应用数值模拟方法来模拟堆排过程中厚软基底与排弃物边坡应力场演变特点及其变化规律,找出滑移变形的危险部位,以及塑性变形区与堆载高度之间的关系,然后再应用极限平衡法进行稳定性验算,两者结果基本一致,由此可为排土场设计提供科学依据。     

基于堆置效应的排土场稳定性分析

为研究不同堆置方式的适用性,认识不同堆置方式时空效应对排土场稳定性的影响,以不同堆置方式形成的排土场概化模型为分析基础,研究排土场各区域堆置过程中安全系数的变化规律。研究结果表明,压坡脚式排土场适用于凹形山谷地区,堆置时应利用山谷的夹持效应,及时对坡脚进行加固;覆盖式排土场有较高的安全系数,适用性广,工程中应注意验算终了台阶的安全系数;工程中可灵活组合压坡脚式与覆盖式两种堆置方式,合理利用夹持效应、坡脚阻滑等空间效应,促进排土场的稳定堆置。研究成果对排土场的堆置稳定分析具有理论与实际意义。     

露天矿多煤层软岩复合边坡底摩擦实验研究

以新疆某露天矿设有排土场的东帮复合边坡为研究对象,采用正交设计法设计实验方案,研究利用底摩擦实验相似模拟边坡的破坏过程。4种典型露天矿生产状态模型的底摩擦实验全面反映了露天矿多煤层软岩复合边坡的破坏过程,实验结果表明:21煤底板弱层是边坡滑动的关键因素,结合监测点位移变化规律分析得复合边坡的潜在滑移面具有4种形态,直线形、斜直线形、折线形、圆弧曲线形,通过分析实验现象得出边坡的破坏模式有2种,沉降、蠕滑-拉裂。讨论了弱层、时间和排土场对边坡稳定的影响以及底摩擦实验需要改进的地方,提出了提高边坡稳定性的合理加固时间,上覆排土场对边坡稳定性具有的两面性,它与弱层共同控制了潜在滑体的规模,以及合理制作底摩擦模型的重要性。     

高陡永久硬岩土复合边坡稳定性分析与评价

为了保证选煤厂及附属设施服务期间内不受邻近高陡排土场边坡稳定性的影响,在建立排土场边坡及下部各层位实体模型的基础上,利用极限平衡数值计算软件求算不同工况条件下单台阶边坡、整体边坡的稳定性。计算结果表明:天然状态下排土场单台阶边坡、整体边坡稳定性满足稳定性要求;暴雨饱水条件下排土场边坡处于欠稳定状态;露天矿前期排弃的碎石、黏土物料对天然边坡的稳定性影响不大,对饱水条件下边坡的稳定性起控制作用。为保证排土场边坡长久稳定性,排弃终了后仍需做好边坡的防排水措施,并建议采取边坡压脚措施。     

山坡堆积型排土场厚软基底边坡变形破坏规律数值分析

山坡堆积型排土场的堆排量与安全性在山坡基底坡度一定的情况下,主要决定于基底的强度。排土场边坡与基底厚软弱岩层的复合作用影响排土场边坡变形与破坏,控制排土场的安全稳定。应用数值模拟方法来分析排土场厚软基底与边坡的位移场分布规律与排土场变形破坏模式;找出危险滑面与滑移变形的危险部位。对30°、24°坡角的边坡及24°坡角多台阶排土边坡进行变形破坏模式分析,总结变形破坏规律及其影响因素。其变形与破坏的模拟分析结果与现场破坏形式基本一致,由此可为排土场设计提供科学依据。