露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性控制研究

露天边坡的稳定性是影响煤矿安全生产的重要因素，对其工作帮边坡破坏模式进行分析是有效地控制边坡稳定的前提。综合分析魏家峁露天煤矿工作帮边坡地质条件、边坡现状，并结合数值模拟计算，重点揭示边坡的位移特征、剪应变及塑性区扩展情况，对边坡失稳机理及破坏模式进行了分析，结果表明：力学机理上边坡岩体主要受开挖卸荷—剪切破坏影响，宏观表现上工作帮边坡主要发生蠕滑—拉裂型滑移破坏，边坡呈现出沿软弱层发生底部顺层后缘圆弧状的滑动，上覆粉土、粉砂层为坐落—平推型滑移。基于此，提出了“实时监测+疏干排水+清方剥离”的综合滑坡治理方案，提高了边坡稳定性，保障了矿山安全稳定生产。     

FLAC~(3D)在宝日希勒露天煤矿内排土场边坡稳定性应用分析

随着采剥工程的发展,宝日希勒露天煤矿排土场从2004年开始逐渐内排。由于内排土场稳定性较差,所以运用Flac3D数值模拟方法对内排土场的边坡稳定性进行分析,直观地得到了坡体的滑移破坏面,采用强度折减法模拟了岩体变形、破坏,直到边坡岩体发生滑坡的整个过程。揭示了滑坡机理,确定了边坡滑坡模式,从而对边坡稳定性作出了科学评价,为边坡的综合治理和控制措施以及科学的检测方案的提出提供了科学依据。     

FLAC3D在平庄西露天矿边坡应力、位移分析中的应用

针对平庄西露天矿工作帮经常发生滑坡,严重威胁着矿山设备及人身安全,应用FLAC3D进行边坡应力、位移分析,研究工作帮边坡岩体变形、移动规律、破坏区域、滑移面和滑坡机理,为边坡监测方案的制定提供必要的依据,对实际生产有着重要的指导意义。     

基于FLAC~(3D)的边坡变形破坏机理数值模拟研究

掌握边坡变形破坏机理是制定合理滑坡防治措施的前提和基础。文章结合工程实例,采用大型岩土工程软件FLAC3D对边坡稳定性进行数值模拟研究,确定了潜在滑坡模式,探讨了边坡岩体的应力分布、位移分布及变形破坏特征,进而明确了变形破坏机理。研究成果表明了FALC3D在边坡稳定性分析方面的适用性。     

双弱层烧变岩边坡失稳模式研究北大核心

为了研究露天煤矿双弱层烧变岩边坡失稳模式,采用FLAC3D数值模拟,分析了边坡破坏变形特征,建立边坡力学模型;全面考虑烧变岩体、地下水对边坡稳定性的影响和软弱夹层对边坡的控制作用,基于极限平衡法推导不同力学条件下边坡滑移破坏模式。模拟结果显示:上部弱层控制区域岩体及后缘烧变岩体在水平方向位移较大,变形速度较快,塑性变形明显,沿下部弱层带存在塑性区,其控制区域岩体变形速度有所增大。力学分析结果表明:边坡稳定性受上部弱层控制时,上部岩体沿上部弱层移动变形,后缘烧变岩体拉裂破碎推动岩体发生顺层剪切破坏;边坡受下部弱层控制时,岩体沿下部弱层滑移,后缘拉裂,边坡发生沿下部弱层的剪切破坏;后缘拉裂面垂直高度达到两弱层间距时,拉裂面位于上部弱层下方,边坡稳定性同时受到上下2个弱层控制;若上部弱层之上岩体被拉裂,拉裂岩体随两弱层之间岩体变形移动;上部弱层之上岩体保持稳定,则两弱层之间变形岩体滑移与上部岩体分离;上部弱层之上岩体整体失稳,则坡顶处烧变岩体拉裂破碎,两弱层之间岩体沿下部弱层剪切失稳,上部弱层之上岩体整体随下部岩体变形移动。以大南湖二矿南端帮为工程实例,代入力学参数得到上部岩体安全系数为0.942,处于失稳状态,下部岩体安全系数为1.070,处于滑移临界状态,考虑两弱层控制区域岩体之间的相互影响,坡体发生上下两弱层控制下的阶段式滑移-拉裂失稳。     

司家营露天矿边帮潜在破坏模式分析及重点区域治理方案

利用RG电视测井仪和3GSM三维岩体不接触测量技术,对采场进行了矿岩体裂隙和结构面数字摄影测量,分析了边坡岩体结构面特征。以典型剖面为例进行了滑坡赤平极射投影运动分析,对采场边坡潜在破坏模式进行分区,结合FLAC^3D软件的矿区边坡整体及重点区域稳定性分析结果,提出了适用于该矿山的边坡加固方案,并通过数值计算分析确定具体优化参数及最终境界锚固方式。研究结果表明:矿区东帮N24～N28线为重点治理区域,其主要破坏模式为顺层滑移,即平面破坏模式,原有加固方式存在优化空间。     

露天矿顺倾层状边坡稳定性的断层效应

作为一种典型的露天矿山边坡,含断层顺倾层状边坡的变形破坏机理及稳定性等问题尤为复杂。结合元宝山露天矿东帮边坡工程实际,基于强度折减理论,同时考虑岩体剪切和拉伸两种破坏机制,应用RFPA软件模拟研究了断层处于不同位置及无断层条件下顺倾层状边坡的动态失稳过程,分析了断层对边坡滑移模式、稳定性以及滑坡力学成因机制的影响,阐明了断层效应。研究结果表明,元宝山露天矿东帮边坡的滑移模式及稳定性主要受F1断层和顺倾弱层控制,断层的存在与偏移导致的坡体内剪应力状态改变以及断层自身的抗剪强度是边坡滑移模式和稳定性发生变化的根本原因;边坡的滑坡力学成因类型与断层无关。研究结果可为露天矿合理滑坡防治措施的提出及剥采工程设计与施工提供参考。     

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。     

某露天矿含空区边坡稳定性分析

本文以某矿山含空区边坡突然滑坡为研究背景,为了找出造成此次滑坡的原因,预测边坡的稳定性状态,探讨此次滑坡的机理以及空区对边坡稳定性的影响。本文利用FLAC和Geo-Slope软件进行数值模拟,结合现场位移监测数据来综合判断边坡的稳定性状态,分析滑坡的机理和空区对边坡的影响。结果表明:边坡目前处于稳定状态,但是在以后的开挖过程中,铁路平台附近边坡可能会发生局部滑坡,需要重点治理;上部边坡岩体比较破碎,加上雨水入渗和爆破振动等外部因素的干扰,是造成此次滑坡的主要原因;空区对边坡的稳定不产生影响。     

近水平软弱基底排土场变形破坏研究

为了研究近水平软弱基底排土场变形破坏的机理,以扎哈淖尔露天煤矿排土场为工程实例,基于SIGMA/W有限元法应力-应变和极限平衡分析,研究近水平软弱基底变形破坏特征及现状排土场边坡稳定性评价.结果 表明:排土场边坡现阶段排弃高度下变形主要以滑移和沉降为主,排土场边坡滑坡模式为推动式的部分切层-顺层-挤出性滑动,边坡处于不...     

齐大山铁矿5号运矿胶带边坡治理方案研究

为解决鞍钢齐大山铁矿5号运矿胶带上部边坡存在的安全隐患,针对边坡的岩性构成、岩体结构进行了调查与分析,确定了整体边坡和台阶边坡的破坏模式与危害,通过稳定性计算分析得出了边坡稳定性状态,综合考虑边坡破坏模式、空间形态、服务年限、施工工期等因素的影响,最终确定边坡治理方案为12m全长粘结锚杆与SNS主动柔性防护网相结合的边坡主动加固措施。     

含双裂隙组灰岩边坡渐进失稳过程分析

利用离散元MatDEM软件二次开发功能建立了含双裂隙组的灰岩边坡数值模型,重点关注边坡位移和摩擦热的变化情况,分析了含双裂隙组灰岩边坡的渐进失稳过程,再与矿山现场位移监测数据和边坡坡顶破坏模式进行对比。结果表明,含双裂隙组灰岩边坡的破坏过程在竖向裂隙的影响下是一个由表及里逐步“剪切滑移-张拉断裂”的渐进失稳过程,依据滑移面的数量可分为裂隙贯通、初层滑动、二层滑动和三层滑动4个阶段。数值模拟结果与矿山现场监测数据一致,证实了MatDEM软件在研究裂隙边坡破坏模式上的可适用性,可为矿山未来的监测和治理提供参考。     

基于动态强度折减DDA法的边坡多滑面稳定性分析

为解决岩体结构面损伤的程度不一性问题及边坡多滑面分析中数值模型的选取问题,借鉴DDA计算位移的优势,考虑块体间相对位移,提出动态强度折减DDA法(Dynamic Strength Reduction Discontinuous Deformation Analysis,简称DSR-DDA)的边坡多滑面搜索,通过对不同破坏程度下岩体结构面动态折减不同的强度及动态变化边坡多滑面分析中的数值模型,以解决数值分析中岩体结构面损伤的程度不一性问题及边坡多滑面分析中数值模型的选取问题。利用倾斜平面滑块经典案例测试位移阈值,验证方法的可行性及计算精度,并将其应用到抚顺西露天矿岩质高边坡多滑面稳定性分析中,且与自主研发的GeoSMA-3D系统进行耦合。研究结果表明:在设定位移阈值为1 mm时,DSR-DDA与理论解误差在0.5%以内,满足计算要求。后续得到了抚顺西露天矿边坡最危险滑落面(对应安全系数为1. 136),与分析现场监测位移得出的潜在滑落位置基本一致,并在首次滑坡后的数值边坡模型基础上,得到了次级滑落面位置(对应安全系数为1.189),与常规分析得出的结果大相径庭,佐证了边坡多滑面稳定性分析中数值模型需动态变化的必要性。DSRDDA法与GeoSMA-3D系统识别出的关键块体耦合效果良好,从块体理论角度印证了DSR-DDA法的实用性。抚顺西露天矿边坡破坏模式为牵引式滑动破坏,中下部油母页岩对边坡稳定性起关键作用,故不可继续开采剩余油母页岩,以免引起边坡上部大面积滑坡及矿坑-城市边界滑坡。     

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。     

水库诱发岸坡失稳的机理及其预测

水库蓄水诱发岸坡变形失稳是经常遇到的问题，岸坡在淹没饱和过程中，岩石强度的降低及裂隙的扩展和土体抗剪强度的降低将随之发生在岩质岸坡和松散层岸坡中，岸坡的部分淹没导致岸坡内部力学平衡的打破，进而诱发变形的出现或在某些部位应力集中，潜在不稳定体的几何形态，斜坡结构及材料力学特性，库水位波动速度将决定岸坡的变形失稳方式，边坡稳定性变化幅度受控于不稳定体的几何形态、水地质条件及潜在破坏面的强度，三峡库区岸坡再造形式将是多样的，其变形机理及危害也不相同。     

大尺度边坡岩体开裂解体破坏规律试验研究

边坡岩体失稳破坏要经历开裂、贯通、解体、滑移全过程,捕捉每个环节表层变形和深部滑面力学变化规律及特征,是探索滑坡监测预警准则的关键.本文采用恒阻大变形锚索(NPR)深部滑动力自动监测系统和地表位移监测系统,在南芬露天铁矿采场下盘开展了人工开挖诱发滑坡的现场试验,目的是探索滑坡发生前后,边坡岩体开裂解体破坏和深部滑动力的变化规律和时间效应.试验结果显示:在人工开挖扰动作用下,边坡岩体表层出现裂缝的时间要滞后于深部滑动力突变时间,即当滑动力突降4h后,边坡表层岩体初始开裂6mm(长200cm);当滑动力突降96h后,表层岩体裂缝宽度达到74mm(长1306cm);当滑动力突降168h后,边坡完全崩解滑移.证明该类型边坡从深部力学失衡到表层解体破坏,至少需要7d时间.这一成果为该地区滑动力监测预警准则建立提供科学依据.     

含两组交叉节理砂岩强度及破坏特征离散元分析

为研究含两组交叉节理岩体强度及破坏特征,采用一组经室内试验标定的砂岩细观参数,建立含两组交叉节理岩体颗粒流模型,进行单轴压缩和三轴压缩模拟。基于模拟结果,分析了节理数量、节理倾角和围压对含两组交叉节理岩体强度及破坏特征的影响。结果表明：① 与完整岩石相比,节理岩体强度明显降低。峰值强度随着节理数量的增加近似线性减小,随着节理倾角的增大呈先减小后增大非线性变化趋势,而随着围压的增大而提高;② 节理岩体表现为张性破坏、沿节理滑移破坏、穿节理剪切破坏、张性滑移破坏及剪切滑移破坏等5种破裂模式;③ 节理数量增加会加剧试样破坏程度,但不改变其破裂模式。单轴压缩下,当节理倾角较小时主要发生张性破坏,随着倾角的增大,表现为张性剪切或沿节理面滑移破坏。在围压作用下,试样表现为剪切破坏或剪切滑移破坏。最后从细观层面探讨了节理岩体宏观裂纹的细观位移场分布特征。     

露天地下同期开采对边坡变形影响机制研究

露天地下同期开采是近年来出现一种新的开采方式,在2种不同开挖方式（露天开采、地下开采）的扰动叠加作用下,边坡岩体的变形与破坏机制完全不同于单一露天开采作用下的边坡稳定问题。基于工程实例,系统揭示了该种情况下边坡岩体的滑移变形是2种扰动诱发滑移变形矢量的叠加作用,其变形属性取决于每种开挖扰动的作用大小;在合成变形矢量中,其移动特点更多地表现为扰动作用大的属性,但由于每种扰动作用在不同空间位置上作用大小是变化的,表现为2种作用叠加后的滑移机制演化规律具有分区性。结合实际工程的开采特点,运用数值模拟方法,系统地探索了不同开采时序组合下边坡岩体的滑移特点和演化规律,并确定了最小开挖扰动方案,即从下到上的开采顺序,此种方案开采产生的位移量大小以及破坏区域的范围均明显小于由上到下的开采顺序;同时研究了露天地下同期开采边坡滑移机制以及边坡岩体变形的空间属性,从而为同类矿山的开采设计及其安全评价提供了科学依据。     

循环加载岩石界面滑移位移演化特征试验研究

在岩土工程实践中,岩石界面摩擦滑移会引起工程失稳问题,严重威胁着人们的生命财产安全;岩石界面的滑移问题往往处于一种往复加载状态,目前大多数学者对于岩石界面滑移问题的研究往往是在单一的加载状态下进行的,而对于往复加载状态研究较少;为了研究循环加卸载作用下界面滑移位移场演化特征,设计并开展了花岗岩试件恒定围压下的双剪模型试验研究。利用CCD相机采集界面滑移过程中的散斑图像,并利用白光数值散斑相关方法对该组花岗岩试件在实验过程中的位移场、摩擦滑移位移在循环加卸载情况下的演化特征进行研究分析。试验结果表明:①在循环加卸载作用下,随着循环次数的增加,位移场会发生明显的摩擦滑移,且当循环到一定次数,试件会发生整体黏滑现象;②随着循环次数的增加,位移场随着循环加卸载发生明显的时空演化特征,空间上存在明显的剪切位移增大和减小区域,同时随着循环次数的增加位移存在明显的累积,表现为位移演化的分区性及剪切位移场累积效应。时间上存在剪切位移演化相对于剪切应力的滞后性;③相同剪应力水平下,随着循环次数的增加,垂直位移整体趋势有所降低,界面咬合程度增加,水平滑动位移有所增加,界面分区滑动机制改变,加载端和自由端存在明显的黏滑现象;④在试件发生整体黏滑前后,剪切位移随着循环次数的增加发生不同的变化;黏滑前,随着循环次数的增加,剪切位移缓慢增大,黏滑后,随着循环次数的增加剪切位移明显增大;即黏滑前后,界面滑移速率由小变大。     

新疆准东露天煤矿单一巨厚煤层复合边坡空间形态优化

针对单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡稳定性及空间形态问题,以新疆准东露天矿为工程背景,采用刚体极限平衡和FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了露天矿复合边坡的稳定性及空间形态,分析了复合边坡的潜在滑动模式及稳定性规律,确定了采场与排土场的最大安全距离。研究结果表明:新疆准东露天矿采场最终边坡角为34°,排土场边坡角为23°,排土场与采场安全距离为150 m时满足安全性与经济性要求;单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡的滑坡模式为沿排弃物内部的圆弧滑动和以坡体出露弱层面为底界面的组合滑动;在岩体自身重力作用下,单一巨厚煤层露天矿土—岩复合边坡破坏形式为拉张—剪切复合型。