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。     

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.     

FLAC3D强度折减法在排土场边坡稳定性分析中的应用

将FLAC3D软件和强度折减法相结合,应用于露天矿排土场边坡的稳定性分析,采用位移突变判据和塑性区贯通判据来判断边坡是否发生失稳破坏,最后求出边坡的稳定性系数。用FLAC3D强度折减法计算边坡稳定系数比直接输入solve命令求解时速度快、更直观、更方便。     

南芬露天铁矿边坡开挖稳定性实验研究

以南芬露天铁矿“298~370滑坡”为例, 基于相似理论构建地质力学模型实验和FLAC^3D数值模拟, 研究不同开挖阶段边坡滑体和锚索的变化特征, 对比分析不同开挖方式对边坡稳定性的影响。地质力学模型实验结果表明, 开挖过程中锚索发生变形弯曲, 滑体破坏前与水平岩体有明显位移差。数值模拟结果表明, 露天矿开采后, X方向产生最大位移17.06 cm, Y方向产生最大沉降10.31 cm, 锚索明显约束滑体竖向位移; 锚索处发生应力集中和位移突变, 与地质力学模型实验结果一致。在实际工程中, 位移突变可作为边坡失稳的监测依据; 分台阶开挖时, 位移和应力变化均小于无台阶开挖, 边坡稳定性更好。     

基于能量原理的大孤山露天矿西井边坡开挖稳定性动态调控

借助FLAC3D内嵌的FISH语言并基于边坡在开挖过程中的系统能量守恒原理,实现了对露天矿边坡模型在开挖扰动过程中的能量计算,定义了单元体能量损伤变量Du和系统能量损伤变量Ds,结合尖点突变理论并以系统总耗散能作为状态变量,构建了边坡系统的能量突变判据。以大孤山露天矿西井边坡为例,通过能量突变与损伤演化分析、安全系数变化分析、位移场演化分析以及施工成本比较分析,实现了不同治理方案情况下西井边坡开挖稳定性的动态调控并确定了最优治理设计方案。研究表明:能量突变特征值Δ<0是判定露天矿边坡在第ni步开挖后局部围岩系统失稳的充要条件;当西井边坡由-258 m平台开采至-294 m平台时,边坡稳定性受到开挖扰动影响较为严重;通过能量突变与损伤演化分析等上述4个方面分析的综合考虑,建议选用削坡15 m+巷道边坡加固+-210 m平台加固的方案作为西井边坡稳定性综合治理的初步设计方案;能量突变特征值和安全系数随开挖次数的变化趋势具有一致性,验证了利用提出的能量突变判据评价露天矿边坡在开挖过程中的稳定性是合理可行的,为西井边坡在后续开挖过程中局部岩体失稳防治提供了一定的理论参考。     

露天矿边坡变形规律相似模拟实验研究

采用2 m×2 m平面应变模型支架,在实验室内依据相似材料配比实验结果铺设物理模型研究露天矿边坡变形规律特点。实验中以矿山边坡地质资料为依据进行开挖,利用全站仪与土压力盒分别测量测点的位移与岩层间的应力,并对边坡体形态以及开挖时步进行归纳总结。研究表明:随着开采时步的增加,测点的水平位移与竖直位移都在不断增大,但边坡内岩体位移无明显的突变现象;水平、竖直位移在坡面处达到最大,水平方向越远离坡面位移量越小。     

一种特殊边坡的变分法计算分析

变分原理已广泛应用于许多工程力学分析中,但在边坡分析中应用较少。通过一个特殊边坡的应力分析算例,将变分方法引入边坡分析中,为类似边坡分析稳定性计算开辟了新途径。根据已知的位移边界条件,找到了适合的位移分量函数,用瑞次法求解,从而计算出边坡内部土体的位移场和主应力场。由变分计算结果得到主应力σ1和σ3,结合摩尔-库伦强度准则,计算出该边坡的滑移面为椭圆弧。     

基于纵向数据与突变理论的边坡滑坡预测新方法及其应用

基于边坡位移监测数据满足纵向数据部分线性模型的假定,采用广义最小二乘法求得回归系数和回归函数,应用B样条法对坡表水平位移和观测时间进行回归分析,得到纵向数据部分线性模型函数.然后将该函数依泰勒级数展开并截取部分函数项,通过变量代换转换成尖点突变模型形式,由突变判据进行边坡滑移危险性识别及边坡滑坡预测.该新方法的提出丰富了滑坡预报理论,并得到了现场实测数据的验证.     

基于正交试验的边坡岩体参数识别

为了进行开挖阶段的边坡等效岩体参数的识别,该文基于正交试验,通过数值分析的方法确定边坡在不同岩体参数条件下的位移,并采用回归分析中的最小二乘法,建立了边坡计算位移与岩体参数之间的函数关系.然后利用现场监测信息,以实测位移与计算位移之差的平方和达到最小作为优化目标,由此确定了对应于监测位移的现状边坡的等效岩体参数,为进一步研究边坡的稳定性和进行滑坡预测奠定基础.     

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。     

基于有限元技术的边坡稳定性考察

基于极限平衡分析法和有限元法,对同一边坡进行了稳定性考察。对比计算表明,有限元计算得到的边坡安全系数与极限平衡法的结果非常接近。有限元计算还可以提供边坡坡体内的主应力、最大塑性应变、塑性区、水平位移、竖向位移、总体位移增量等参量的分布情况,为边坡加固方案的确定与加固位置的选择提供了依据。     

边坡位移时间关系模拟的人工神经网络模型

利用Matlab语言编程建立BP神经网络模型，并基于大量的历史位移数据模拟了边坡位移与时间的关系．最后将模型用于山东省莱州仓上金矿北帮边坡的位移预测．比较表明，模型计算结果与监测值相差很小，说明应用模型预测边坡位移是可行的．     

基于岩体等效模型的高陡边坡稳定性研究

以厂坝铅锌矿露天采场岩质高陡边坡为研究背景,通过岩体参数设计变量的正交试验组合,采用回归分析中的最小二乘法,建立了边坡计算位移与岩体参数之间的函数关系,并利用现场监测信息,以实测位移与计算位移之差的平方和达到最小作为优化目标,由此确定了对应于监测位移的现状边坡的等效岩体参数。在此基础上,运用数值模拟方法对高陡边坡进行了干、降雨状态下的稳定性研究,得出了与现状边坡的稳定状态较为吻合的研究结果;而且结果显示,降雨渗流对边坡的稳定性影响敏感,为控制边坡稳定性的重要因素。此研究方法为不同开采工况下岩质高陡边坡的稳定性动态预测提供了基础。     

基于抗剪强度折减系数法的某露天铀矿边坡角优化研究

以某铀矿为工程背景,基于抗剪强度折减系数法,采用FLAC~(3D)数值计算软件建立了不同边坡角度的边坡数值计算模型,分析了边坡角度对铀矿边坡稳定性的影响,重点研究了边坡滑移面位置、边坡水平位移和安全系数的变化规律。研究结果表明:边坡呈现从坡顶至坡底的圆弧形滑动,最大水平位移为11.5 cm;随着边坡角的增加,安全系数呈现近似线性减小的变化趋势,边坡角从35°增加至40°时,边坡安全系数由1.37减小至1.22,降幅为10.9%。     

测斜仪与测斜导管参数关系计算方法

露天煤矿边坡滑体变形量较大，应用移动式测斜仪监测边坡地下位移时，普遍存在着服务时间短的问题，本文计算出测斜仪与测斜导管参数之间的关系，可为露天煤矿边坡地下位移监测提供选型参考。     

测斜仪与测斜导管参数关系计算方法

露天煤矿边坡滑体变形量较大，应用移动式测斜仪监测边坡地下位移时，普遍存在着服务时间短的问题，本文计算出测斜仪与测斜导管参数之间的关系，可为露天煤矿边坡地下位移监测提供选型参考。     

抗滑桩对滑坡稳定性影响机理数值模拟分析

运用ABAQUS有限元软件建立抗滑桩—边坡模型,对抗滑桩稳定边坡的机理进行数值模拟,基于有限元计算方法,探讨抗滑桩作用时的坡体不同位置的位移、应力、坡顶安全系数的变化规律,结果表明:抗滑桩边坡在受力初期,边坡沿着桩体前后分别发生微小位移,此时桩体从上到下均参与抵抗土体位移;在受力中期,位移沿着桩体从基底向上发展,此时只有桩体上半段参与抵抗土体位移;当边坡发生失稳破坏,此时只有桩体上部的1/3段抵抗土体产生的位移变形,且边坡的圆弧滑动面已经被抗滑桩切断;无抗滑桩时,随着边坡受力时间的延长,边坡由原来的无滑动趋势到最后失稳破坏时出现了连续贯通的圆弧形滑动面;边坡加固前的安全系数为2.28,抗滑桩加固后的安全系数为2.49,抗滑桩能够显著提高边坡的稳定性。     

露井同期联采对边坡稳定性的影响规律研究

结合某露井联合开采工程实例, 采用有限元软件建立三维模型并通过有限差分法计算边坡体的位移与应力, 研究了多阶段露井联采对边坡稳定性的影响特点及其边坡位移应力分布状况, 结果表明, 联采过程中采空区两侧在上覆岩体连续下落时边坡中上部岩体一方面向井工区方向下沉, 另一方面朝临空自由面方向位移, 边坡下部岩体表现出“倾倒”的位移特征; 随着井工开采不断推进, 整个露天矿边坡都处于井采沉陷区, 边坡岩土体强度在节理裂隙面逐渐发育张开的过程中逐步减弱, 最终导致边坡破坏。     

复杂条件下多向锚固岩石边坡稳定性拟静力分析

将拟静力极限平衡分析和滑动体位移分析法相结合,综合考虑水力条件、坡顶超载和多向锚固效应对岩石边坡的影响,建立了多向锚固岩质边坡稳定分析计算模型,给出了多影响因素下岩石边坡抗滑稳定性安全系数和累积滑移位移的表达式。计算结果表明,拉裂缝积水及出流缝被堵塞和超载不利于岩石边坡稳定性,而锚固能有效地改善边坡的抗滑稳定性,且合理地采用多向锚固效果更为明显。     

边坡位移监测与控制

边坡位移监测与控制是保证基坑边坡在施工和使用期内安全的重要手段和措施，只有在设计过程中明确了边坡变形的允许范围，才能选择合理的计算模型和支护体系，并采取有效措施对边坡位移进行控制，保证其安全和正常使用。本文通过对现有各种规范的总结，提出了建筑基坑边坡位移监测与控制看法，供业界同行参考。