边坡开挖数值模拟及其稳定性评价研究

利用有限元分析原理和ANSYS软件单元生死功能相结合的手段,模拟某边坡开挖过程,具体采用有限元强度折减法开展边坡开挖过程数值模拟分析,探讨坡体位移、应力动态演化过程,解决了边坡开挖动态模拟的难题。提出确定边坡支挡最优实施时间方案,并论证其合理性,探讨了提高数值模拟精确度的方法,结合多种计算方法,评价各开挖步骤边坡稳定性,通过与常规计算方法对比,验证有限元强度折减法的可靠性,同时弥补了常规研究的不足之处。     

爆破振动载荷对露天边坡稳定性影响数值模拟研究

边坡稳定性是影响露天矿山安全的重要因素之一,关系着矿山的人员财产安全,而矿山日常生产中的爆破活动又是影响边坡稳定性的重要因素之一。通过对某矿区进行现场工程地质调查等获得了边坡岩体力学参数,同时,采用强度折减法,利用FLAC3D软件,对矿区4个分区边坡在爆破振动荷载下的稳定性系数进行了分析计算。计算分析结果表明,此矿山在爆破振动荷载工况下各分区边坡的稳定性系数均大于许用安全系数,处于稳定状态。     

强度折减法在顺层边坡稳定性分析中的应用

以有限元解的不收敛确定强度储备安全系数,并由水平方向位移突变和等效塑性应变云图辅助验证,提高边坡稳定性分析的准确性。将基于ANSYS软件的强度折减法所得强度储备安全系数转换为摩尔-库仑匹配D-P准则(非关联)条件下的安全系数,与传统工程实践中采用的安全系数接轨。并确定潜在剪出口位置和滑动面滑动次序,为边坡治理方案的制定提供参考。     

基于FLAC数值模拟的边坡稳定性分析

利用有限差分法,使用FLAC数值模拟软件来分析边坡稳定性。通过强度折减,当折减系数达到某一数值时,系统达到不稳定状态,边坡内一定幅值的总等效剪应变自坡底向坡顶贯通,认为边坡破坏。结合露天矿边坡实例,FLAC程序通过不断降低土体抗剪强度参数,使边坡达到破坏状态得到破坏滑动面,从而表明FLAC强度折减法适用于露天矿开挖边坡的稳定性分析。     

南芬露天矿边坡失稳数值模拟

论文运用东北大学岩石破裂与失稳研究中心自行开发的软件RFPA2D,结合南芬露天矿的地质勘察资料,建立滑坡前的边坡模型,对矿山边坡失稳滑坡进行数值模拟。通过其中两个典型剖面的结果分析,得到与实际滑坡吻合的结论,为岩质边坡的研究提供了一种直观、逼真、可靠的方法,对边坡失稳的研究有重要意义。     

基于数值模拟的露天边坡强度折减法稳定性分析

基于有限差分强度折减理论,利用FLAC软件对某露天矿边坡的稳定性进行了数值计算分析,分别得到了迭代步数突变、计算不收敛和塑性区贯通3种不同条件下的边坡安全系数。通过对以上结果的分析,得出边坡破坏在数值模拟中表现为计算的不收敛,塑性区的贯通只是边坡破坏的必要条件。     

岩质边坡稳定性分析

应用极限平衡法,对首钢水厂铁矿边坡的代表性剖面及优化方案的各剖面进行稳定性分析,分别得到了各种情况下各剖面的整体和局部最小安全系数,并得到以下结论：按照原设计境界开采,边坡最小安全系数在震动情况下小于1.20,低于规范值,安全储备不足,边坡处于不稳定状态,需对其剖面进行相应调整与优化。优化调整后稳定性增强,边坡达到允许安全系数要求,边坡安全储备充足。在此基础上,应用强度折减法进行数值模拟,初始状态下塑性区分布较浅;参数调整优化之后,塑性区分布向坡底延伸,边坡破坏方式可能由局部转变成整体,边坡可能发生整体性破坏。计算结果显示,滑动面与极限平衡法相近,验证了结果的合理性。     

露天矿边坡破坏机理数值模拟分析

介绍了露天矿边坡数值模拟的方法,在强度折减理论的基础上,通过建立地质模型并应用RFPA二维软件模拟了某露天矿南帮边坡的稳定性状况。对模拟结果分析得出：边坡的滑移范围从边坡顶部沿破碎带、泥岩夹煤层和不整合面向下延伸,滑坡逐渐脱离深部的不整合面而沿着弱层移动,并产生垂直边坡方向的剪断破坏,最终形成贯通边坡底部的滑移破坏。     

煤岩层状边坡蠕变破裂数值模拟

煤岩层状边坡在外力及内部结构共同作用下易造成大规模滑坡。应用最大拉应力理论,建立煤岩蠕变破裂判断准则;并对蠕变裂纹的萌生、扩展和汇聚进行有限元描述。基于FEPG软件编制离层蠕变破裂程序模块,在第一主应力矢量方向的垂直方向上生成裂纹,接下来的裂纹扩展再继续寻找第一主应力的最大值,达到抗拉强度后蠕变开裂,不断循环。以海州露天矿国家矿山公园边坡为研究对象,模拟煤岩离层蠕变破裂;结合现场设立的监测点,实测和模拟结果进行对比相吻合,为煤岩层状边坡支护和防治灾害发生提供了依据。     

应用ANSYS对老虎垅石灰石矿边坡稳定性分析

采用有限元分析软件ANSYS,结合强度折减法对老虎垅石灰石矿台阶边坡安全系数进行计算并分析其稳定性,得出台阶边坡的安全系数为1.2,台阶边坡较稳定.边坡最大应力出现在坡面端部,最小应力在坡面底部,应力值从坡底向坡顶不均匀递增,坡面的潜在滑移形状似曲面滑塌.分析结果为该矿山的安全生产提供科学依据.     

考虑张拉-剪切复合破坏的离散元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用

在离散单元法的理论基础上,将强度折减法用于边坡的稳定性评价中,从而克服了基于连续介质理论分析方法的不足。结合边坡的破坏模式,提出了考虑张拉-剪切复合破坏的离散元强度折减法,基于Fish语言,在颗粒流软件PFC3D中编写并实现了离散元强度折减法。通过对相应细观参数的折减,采用临界位移及特定平均不平衡力比率作为边坡失稳与否的判据,对边坡的稳定情况及破坏演化规律进行分析。结合水厂铁矿高陡边坡实例,得到边坡的安全系数为1.575,其破坏是微裂纹由坡脚向坡顶逐渐发展贯通所致。     

齐大山露天矿高陡边坡动态预警方法研究

露天矿边坡在开采扰动作用下,其内部卸荷裂隙不断发育,会直接导致边坡覆岩力学强度参数劣化,致使边坡的稳定性动态变化。基于岩体劣化本构模型,通过力学计算判断边坡岩体力学状态,自动获取岩体力学强度参数值,再通过强度折减法进行边坡稳定性的动态实时评价。以鞍钢矿业齐大山露天矿高陡边坡扩帮开采为工程背景,结合边坡的GPS变形观测数据,将边坡位移与动态安全系数一一对应,利用神经网络与数值模拟建立一套基于边坡变形的安全系数动态评价方法,可以实现边坡的实时预警。     

露天矿岩体力学参数对终了边坡稳定性影响敏感性数值模拟

为研究岩体力学参数对终了边坡稳定性的影响,以云南某露天矿边坡为研究对象,采集岩样展开室内岩石力学试验,通过Hoek-Brown强度准则折减计算岩体力学参数,运用Midas GTS NX建立三维边坡模型,通过FLAC^3D软件研究岩体的弹性模量、泊松比、凝聚力、内摩擦角以及抗拉强度等参数对露天矿终了边坡稳定性的影响,以此分析出岩体力学参数对露天矿终了边坡稳定性影响的敏感性。结果表明,岩体力学参数中凝聚力与内摩擦角在影响露天矿终了边坡稳定性中所占比重较大,弹性模量、泊松比和抗拉强度影响较小。研究结果为后续边坡稳定性研究提供了依据,同时对边坡灾害治理与预防有一定的指导意义。     

强度折减法在含软弱结构面岩坡稳定性分析中的应用

将强度折减有限元法与ABAQUS软件相结合,对含有软弱结构面的岩石边坡进行了模拟,利用软件的后处理功能显示塑性应变和塑性区的开展情况,以此作为含软弱结构面岩坡失稳的评价依据。通过分析岩坡中软弱结构面的贯通率、几何位置、结构面间的岩桥长度等因素对边坡破坏模式及安全系数大小的影响,证明了软弱结构面是控制岩质边坡破坏的主要因素。算例的模拟分析说明,ABAQUS软件能够较为准确地预测含软弱结构面的岩质边坡潜在破坏面的形状位置,对于复杂的岩质边坡的稳定性分析具有是实用性。     

断层对露天矿边坡稳定性影响数值模拟

为研究断层对露天矿边坡稳定性的影响,以国内某露天矿为例,通过对矿区地质条件的分析,确定岩土体物理力学指标,建立含断层的典型数值模拟剖面。根据建立的典型剖面,利用数值模拟软件FLAC~(3D)进行边坡变形破坏数值模拟。     

基于RFPA-Centrifuge的顺层边坡稳定性数值试验分析

基于离心加载法的原理,应用岩石破裂过程分析RFPA2D软件对某露天矿边坡的变形及破坏过程进行了数值试验研究,再现了边坡失稳的动态过程。根据数值试验所得出的模拟结果,分析得出了该边坡最危险滑动面的形成机制。为边坡失稳的预测及防治提供科学依据。     

露天煤矿边坡稳定性数值模拟分析

露天煤矿顺倾层状边坡稳定性差,在开采企业领域属于需要解决的技术难题。以乌海市露天煤矿为例,对露天煤矿的顺倾层状边坡进行优化设计分析,并对选取的工程模型边坡稳定性进行分析,确保选取的模型及数据更接近于实际。以煤矿顺倾层边坡的稳定性在断层倾角及走向交角为例,对断层倾角及走向交角进行分析,探究断层倾角及走向交角对于边坡的稳定性的影响。通过对断层倾角的8种工况模型和走向交角的7种工况模型进行数据分析,得出其倾角变化对边坡稳定系数的影响,进而提出相应的防护措施。     

齐大山铁矿北采边坡治理稳定性分析

在充分认识齐大山铁矿北采下盘滑坡特征、工程和水文地质特征的基础上，用有限差分数值法(FLAC)和极限平衡法(SLOPE2000)对滑坡治理的多个方案进行了稳定性综合分析评价，从而优化出治理方案。     

基于赤平投影-强度折减法的露天矿边坡稳定性研究

露天矿山边坡稳定性是矿山安全生产的重要组成部分。基于赤平投影法对某矿山终了边坡进行稳定性分析,分析表明边坡在动载的作用下存在失稳的可能;故进一步基于强度折减法对边坡进行数值模拟。模拟结果显示:在爆破工况下,选取的剖面所在边坡安全系数分别为2.16和2.54,均大于允许安全系数1.18,地震+暴雨工况下安全系数分别为1.34和1.52,也大于允许安全系数1.18,即终了边坡处于稳定状态。但由于地震+暴雨工况下安全系数与允许安全系数较为接近,因此需在矿山生产过程中密切关注边坡的稳定性情况。