降雨条件下含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性分析

降雨是诱发边坡失稳的重要因素之一,为探究降雨对含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性的影响,结合工程实际,基于饱和-非饱和渗流理论,模拟了不同降雨工况下矿山边坡的渗流过程,并运用强度折减法对降雨作用下边坡的稳定性进行了计算。结果表明：软弱夹层会阻碍降雨渗流通道,导致孔压曲线发生畸变;边坡竖直截面上的孔压增长率自上而下呈减小趋势,在相同时间段内浸润深度与坡面孔压的增量逐步减少;降雨过程中边坡主要沿软弱夹层发生塑性变形,降雨6 h后坡面的整体位移会发生突变;4种工况下坡中位置位移的变化量最大,暴雨工况下坡脚处的位移相较于其他工况会发生陡增;暴雨工况降雨24 h后边坡的稳定性系数达到最低,且小于技术规范的要求,边坡处于危险状态。研究结果可为类似地质条件下边坡稳定性的预测、防护与评价提供参考。     

降雨入渗对含软弱夹层矿山边坡稳定性影响机制研究

含缓倾软弱夹层的矿山边坡在连续降雨后易发生滑坡,以四川峨眉黄山石灰石矿山磨环凼西侧新滑坡为例,通过现场勘查、工程地质条件分析,利用极限平衡法对该滑坡进行稳定性分析,并建立含软弱夹层无限边坡计算模型分析降雨入渗对此类矿山边坡稳定性的影响机制。结果表明：降雨入渗引起的边坡内部滑动面孔隙水压力上升是诱发滑坡的主要原因;软弱夹层的不透水性会引起滑动面孔隙水压力突变,导致边坡稳定性骤减;降雨入渗的速率、雨水入渗的时长、边坡岩体的含水状态及软弱夹层的不透水特性决定了在降雨入渗的整个过程中滑动面孔隙水压力对边坡的稳定性的影响程度大小。     

降雨入渗对含缓倾软弱夹层矿山边坡的稳定性影响机制研究

含缓倾软弱夹层的矿山边坡在连续降雨后易发生滑坡,以四川峨眉黄山石灰石矿山磨环凼西侧新滑坡为例,通过现场勘查、工程地质条件分析,利用极限平衡法对该滑坡进行稳定性分析,并建立含软弱夹层无限边坡计算模型分析降雨入渗对此类矿山边坡稳定性的影响机制.结果表明:降雨入渗引起的边坡内部滑动面孔隙水压力上升是诱发滑坡的主要原因;软弱夹...     

基于有效降雨量的排矸场边坡稳定性分析

降雨对排矸场边坡的稳定性有重要影响,研究降雨入渗过程中排矸场边坡材料物理力学性质的变化,可以更好地确定降雨对排矸场稳定性的影响程度。本文通过分析排矸场的降雨入渗过程,确定了基于湿润峰推进距离的边坡入渗降雨量计算方法。考虑到降雨入渗的时间效应和累计作用,提出了利用有效降雨量确定连续降雨下边坡雨强的估算方法。通过对Bishop方程和Vanapalli方程的对比分析,确定了降水作用下矸石材料的强度计算方法。基于上述理论对降雨作用下王家岭选煤厂排矸场的稳定性进行了分析。计算结果表明:随着降雨量的增大,矸石的湿润峰逐步加深,材料的基质吸力从上到下逐步降低;边坡的稳定性系数随降雨量的增大也在不断降低,当降雨量大于90mm/d时下降速度会加快。结合排矸场近10年的降水数据,计算出排矸场边坡在最大有效降雨量下的稳定性系数为1.2。分析结果表明:此排矸场边坡的稳定性较好,现有降雨条件不会导致边坡失稳破坏。     

某露天矿大型排土场降雨入渗条件下的稳定性分析

通过对传统极限平衡公式进行修正,采用流-固耦合方法,对某铜矿排土场在持续强降雨和短时暴雨等不同降雨入渗条件下的稳定性进行了研究。结果表明:排土场边坡的安全系数在持续强降雨时平稳下降,在短时大暴雨前期下降幅度较大。边坡东部在未考虑降雨时的安全系数为1.193,经历了降雨入渗后安全系数最小为1.013,不能满足相关规范要求,终了时仅有一个特征部位的安全系数处于1.30以上,最小安全系数已降至0.867,应采取边坡加固及防排水措施,以防止降雨可能导致的排土场边坡失稳。     

降雨入渗对花岗岩残积土高路堤边坡稳定性的影响

为研究降雨入渗对花岗岩残积土高路堤边坡内部水位线分布、负孔隙水压力消散、稳定性的影响, 采用Geo-studio软件中的seep模块模拟短时间特大暴雨、长时间小强度降雨两种工况下边坡的入渗规律, 并结合花岗岩残积土遇水软化的特性以及饱和-非饱和理论对现有的饱和-非饱和抗剪强度理论、土体重度进行修正, 最后将渗流计算的孔隙水压力导入到FLAC^3D中对路堤稳定性进行数值模拟, 结果表明:花岗岩残积土高路堤边坡内部水位线随降雨历时增加由坡脚逐渐上升;相同降雨量下, 长时间小强度降雨对边坡内部水位线上升的影响明显大于短时间特大暴雨工况;综合考虑负孔隙水压力的消散、软化效应、土体重度变化等因素的影响, 短时间特大暴雨对边坡稳定性影响较小, 长时间小强度降雨对花岗岩残积土高路堤边坡稳定性影响较大。     

干湿循环条件下含软弱夹层矿山边坡降雨渗流特性研究

为了研究软弱夹层在干湿循环条件下的渗透性变化对边坡整体降雨渗流特性产生的影响,结合现场实际利用Geostudio有限元软件建立概化模型,模拟了不同干湿循环次数下边坡的降雨渗流,揭示了不同循环次数下边坡体内孔隙水压力的变化规律。结果表明,在初始状态下由于软弱夹层的弱透水性雨水很难侵入软弱夹层以及下部灰岩,软弱夹层及下部灰岩孔隙水压力几乎没有变化;干湿循环后软弱夹层渗透系数的变大导致其不能作为隔水层阻碍雨水的向下入侵,随着循环次数的增加软弱夹层和下部灰岩受到雨水的浸润,孔隙水压力变大且由于软弱夹层和灰岩的雨水排出能力远小于上部区域,雨水无法及时排出,在边坡体后缘形成的高孔隙水压力区域面积远大于初始状态,雨水入侵对边坡整体稳定性的影响更大。研究结果可为同类型矿山边坡防护提供参考。     

干湿循环条件下含软弱夹层矿山边坡降雨渗流特性

为了研究软弱夹层在干湿循环条件下的渗透性变化对边坡整体降雨渗流特性产生的影响，结合现场实际，利用GeoStudio有限元软件建立概化模型，模拟了不同干湿循环次数下边坡的降雨渗流，揭示了不同循环次数下边坡体内孔隙水压力的变化规律。结果表明，在初始状态下，由于软弱夹层的弱透水性雨水很难侵入软弱夹层以及下部灰岩，软弱夹层及下部灰岩孔隙水压力几乎没有变化；干湿循环后软弱夹层渗透系数的变大，他不能作为隔水层阻碍雨水的向下入侵，随着循环次数的增加，软弱夹层和下部灰岩受到雨水的浸润，孔隙水压力变大且由于软弱夹层和灰岩的雨水排出能力远小于上部区域，雨水无法及时排出，在边坡体后缘形成的高孔隙水压力区域面积远大于初始状态，雨水入侵对边坡整体稳定性的影响更大。研究结果可为同类型矿山边坡防护提供参考。     

排土场软弱夹层厚度与降雨量耦合的稳定性研究

根据刚果(金)排土场边坡实际情况,以软弱夹层厚度与降雨量为变量,进行了两者耦合与边坡安全系数的影响研究,基于Geostudio-SEEP/W、SLOPE/W模块的计算能力,应用Bishop方法计算了在不同夹层厚度、不同降雨量下的边坡最小安全系数,同时进行了排土场边坡的滑动面分析及渗流分析。研究表明:降雨量增加,水位逐渐上升,抗剪强度减弱,安全系数逐渐降低;软弱层厚度增加,滑面半径增大,抗滑力减小,安全系数减小,降低速率大于降雨。     

降雨作用下和尚桥铁矿内排土场边坡稳定性分析

孔隙水压力是表征内排土场边坡渗流及稳定性演化的重要参数之一。为验证现有边坡设计参数的合理性，以和尚桥铁矿内排土场边坡为工程背景，基于Biot固结理论的直接耦合方法，运用Geo Studio软件进行数值模拟分析，研究内排土场边坡在降雨条件下的渗流规律及稳定性，分析降雨强度及降雨持时对边坡孔隙水压力的影响，得出不同降雨强度下边坡内孔隙水压力分布规律及其安全系数。结果表明：降雨入渗范围主要在排土场边坡表层以下3~5 m内；降雨入渗速率主要受到土体渗透系数与降雨强度相对大小影响；和尚桥内排土场边坡设计参数在持续强降雨期间仍能保持安全稳定，但需通过排水沟及时排出边坡表层未入渗的降雨。     

降雨温湿环境下的岩石吸水特征试验研究

岩石的吸水特征与其温湿环境密切相关,以岩石为主要材料的降雨型岩质边坡总是处于一定的温湿环境中.采用自主研发的软岩气态水吸附智能测试系统,通过模拟降雨温湿环境研究岩性、降雨延时、温度三个因素与岩石吸水特性之间的关系,得出了岩性组分不同的降雨型岩质边坡的水力响应特征.研究结果表明:降雨温湿环境(温度20℃、相对湿度100%)下的干燥砾岩吸水量最大,细砂岩和粗砂岩次之,绿帘角闪岩最小;砾岩具有较强的雨水下渗能力;细砂岩和粗砂岩在吸水量达到峰值后吸水曲线斜率出现负值,表明由“吸水”向“积水”转变;绿帘角闪岩很快出现“凝露”现象,下渗能力非常弱.该研究成果揭示了由砾岩为主要组分的岩质边坡具有较强的雨水下渗能力,强降雨时以渗流和地下径流作用为主,有必要考虑渗流和径流二者的耦合作用;由绿帘角闪岩为主要组分的岩质边坡,具有较强的排水能力,强降雨时以地表径流和地下径流作用为主,需重点考虑地下水渗透力作用.     

降雨工况下覆盖层边坡渗流特性及稳定性分析

基于饱和-非饱和理论, 结合武靖高速实际工程地质条件和气候条件, 采用有限元软件研究了降雨工况下覆盖层边坡的渗流特性以及降雨影响下渗流特性变化对覆盖层边坡稳定性的影响。结果表明, 降雨过程中覆盖层边坡表现为逐层入渗, 基质吸力逐层消散, 渗流梯度的峰值随入渗深度增加逐渐减小, 边坡逐渐发生局部失稳, 安全系数逐渐降低; 降雨停止后, 边坡暂态饱和区逐渐向边坡内部转移, 基质吸力逐渐恢复, 边坡失稳模式逐渐由局部失稳发展为整体失稳, 安全系数持续下降。     

降雨条件下裂隙各向异性对坡积土边坡渗流的影响分析

基于饱和-非饱和渗流理论, 运用Geo-studio软件中的Seep/w模块研究了裂隙各向异性与不同降雨强度共同作用下边坡的入渗规律。结果表明, 当降雨强度小于裂隙渗透系数时, 雨水入渗受降雨强度控制; 当降雨强度大于裂隙渗透系数时, 雨水入渗受裂隙渗透系数控制; 在相同的降雨时间与降雨强度条件下, 裂隙越短则裂隙内的体积含水率越高, 裂隙角度越小对边坡内部体积含水率影响越大; 增大降雨强度或增加降雨时间, 均会削弱裂隙各向异性对边坡渗流的影响。     

某排土场边坡堆置全过程渗流稳定时变分析

目前对排土场边坡稳定性多以单一安全系数作为评价标准,难以全面反映排土场边坡堆置全过程稳定性演化的实际情况。对此,以福建地区某排土场边坡作为研究对象,在掌握其工程地质条件与气象资料的基础上,研究排土场边坡堆置全过程各阶段在降雨与蒸发作用下渗流稳定的时变规律。研究结果表明,在过程降雨量大时,排土场边坡基底会出现滞水,安全系数受其影响大;逆排工艺形成的排土场边坡,基底滑动安全系数随着堆置台阶增加呈阶段式大幅下降;排土场边坡安全系数具有滞后效应,最危险的时刻出现在降雨停止后的一段时间。研究成果对排土场边坡的稳定分析具有理论与实际意义。     

露天矿排土场边坡降水入渗规律试验研究

露天矿排土边坡的水主要来自大气降水,其对边坡岩土容重,孔隙水压力的改变具有动态特征。针对大气降水条件下露天矿排土场边坡稳定性问题,通过砂土相似模拟试验模拟了雨水在边坡中的渗流过程,纪录了各个时刻雨水在边坡内部的浸润图。相似试验结果表明:露天矿排土场在形成过程中大型机械对排土台阶顶部的压实作用对整个排土场边坡渗流影响十分显著;对于多台阶边坡,降雨经暴露的压实区迅速沿压实区进入边坡内部形成浸润区,渗透速率明显快于非压实区;压实区的存在直接将大气降水对边坡的影响从边坡表层导入边坡内部,对边坡稳定极为不利。数值模拟结果进一步证实了相似试验的准确性,同时揭示了压实区与非压实区渗透速率不同的内在原因。根据试验结论提出了提高露天矿排土边坡稳定性的建议。     

不同降雨入渗条件下预应力锚索加固边坡稳定性分析

为了研究不同降雨条件下边坡安全系数及预应力锚索轴力变化规律,以省道S303沿线某边坡为研究对象,考虑土体饱和-非饱和渗流与非饱和强度理论,基于有限元分析,对不同降雨工况下的孔隙水压分布、锚索轴力及采用强度折减法计算的边坡安全系数变化规律进行了研究。结果表明: 降雨量一定时,降雨入渗范围随雨强增大而减小,暂态饱和区域随雨强增加而增大; 边坡在加固前后的安全系数均随降雨量增加而不断减小,采用预应力锚索加固能有效提高边坡安全系数,并减小降雨对边坡稳定性的影响; 随着降雨量增加,各锚索轴力均增大,当降雨量一定时,雨强越小,对应的锚索轴力提升幅度越大,靠近底部的锚索轴力对降雨最为敏感。     

不同雨型下降雨入渗及其对排土场边坡稳定性影响研究

降雨入渗是影响边坡稳定性的重要因素,以某矿山排土场高陡边坡为研究对象,基于饱和-非饱和渗流理论研究了不同雨型降雨条件下边坡渗流场的变化特点;采用非饱和土强度准则与极限平衡法对边坡的稳定性进行分析。结果表明：不同雨型降雨入渗时,边坡暂态饱和区的范围不同,后峰型最大,等强型最小;不同雨型降雨条件下对边坡稳定性的影响程度亦不同,后峰型降雨对边坡稳定性影响较大,等强型降雨对边坡安全系数的影响相对较小。