开挖扰动对露天矿边坡稳定性影响分析

对西藏某露天矿边坡的稳定性进行深入研究,在综合分析工程地质条件的基础上,运用FLAC^3D软件对开挖扰动作用下岩质边坡的位移场和应力场的变化规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:采用分步开挖能真实模拟开挖扰动对边坡稳定性的影响;在开挖扰动作用下,岩体的卸荷量和回弹变形量随开挖深度的增大而增加,水平位移量最大值位于坡面岩体的中下部;在坡面及坡肩附近岩体形成拉应力区,坡脚处剪应力显著增高;随着开挖的进行,位移场和应力场还分别表现出“位移陡升”和 “应力跌落”的现象。     

基于离散元的西南某露天矿岩质高边坡稳定性分析

西南某露天铁矿开采形成了高陡边坡,边坡坡体中有不同构造的断层相互切割,节理较为发育,同时受软弱结构面影响比较明显。采用离散元法对高陡边坡稳定性进行计算,分析边坡在天然状态及开挖后的稳定性情况。模拟结果表明,由于受优势节理面控制,边坡坡脚处容易向临空面产生较大位移,可能发生浅表层局部失稳,整体稳定性较好。同时,也体现了离散元法在解决节理岩质边坡稳定性问题上具有较强适用性和优越性。     

考虑反倾破坏面的高陡公路岩质边坡倾覆分析

当前针对高陡公路岩质边坡的岩柱倾覆分析中,通常假设以单一的弱面角从坡顶向坡底处开隙。但当岩体内部存在反倾破坏面时,单一的弱面角得到的结果无法反应真实的倾覆过程。为了准确分析高陡公路边坡倾覆趋势,本文提出反倾破坏中真实弱面角的搜索方法,基于极限平衡法对岩柱倾倒过程中的公路边坡进行稳定性分析,并使用离散元数值模拟对案例边坡进行验证。研究结果表明：1)弱面角和边坡高度的增加导致倾覆产生的位移显著,在35°弱面角和坡顶处均记录到最大位移;2)反倾斜破坏面角度的变化导致岩柱的中部区域和下部区域的破坏模式的不一致,当发生倾倒破坏的岩柱接近反倾弱平面时,其破坏方式由倾覆变为滑动。改进后的分析方法结合并优化了传统分析技术,可为含反倾破坏面的高陡公路岩质边坡倾覆机理及稳定性评估提供更为精确的分析方法。     

仓上金矿Ⅲ区边坡稳定性数值分析

仓上金矿Ⅲ区边坡岩体中的所有结构面被分为主控结构面和一般结构面.在边坡稳定性数值分析中,接触单元能较真实地模拟有充填物、有间隙和有摩擦的结构面,故计算中主控结构面用接触单元来模拟,一般结构面对边坡稳定性的影响通过适当弱化岩体参数来考虑.Ⅲ区边坡稳定性数值分析显示,坡肩处破碎带上盘坡体容易出现拉裂破坏,有倾覆危险;同时由于坡脚容易发生剪切破坏,坡肩和坡脚都需要加固.     

仓上金矿Ⅲ区边坡稳定性数值分析

仓上金矿Ⅲ区边坡岩体中的所有结构面被分为主控结构面和一般结构面。在边坡稳定性数值分析中,接触单元能较真实地模拟有充填物、有间隙和有摩擦的结构面,故计算中主控结构面用接触单元来模拟,一般结构面对边坡稳定性的影响通过适当弱化岩体参数来考虑。Ⅲ区边坡稳定性数值分析显示,坡肩处破碎带上盘坡体容易出现拉裂破坏,有倾覆危险;同时由于坡脚容易发生剪切破坏,坡肩和坡脚都需要加固。     

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。     

多因素耦合作用下的边坡滑动机理研究

为了探明刚果(金)卡莫亚铜钴矿南Ⅱ露天采场边坡滑动机理,以弹塑性有限元和强度折减为理论基础,采用有限元专业分析软件Phase2对卡莫亚南Ⅱ露天边坡4个分区的代表性剖面进行了应力、渗流以及爆破振动力的多因素耦合分析。从现场踏勘结果来看,目前南Ⅱ露天采场边坡除了东边坡局部有小型滑坡及北东角1480m平台第四系粘土层边坡开裂外,整体是稳定的。以最终设计境界为基础建立的各分析模型应力分布以压应力为主,坡顶有少量拉应力产生;边坡主要是向采坑临空面移动,坡脚坑底位移向上隆起,以水平位移为主,总位移较大处均位于坡体中部偏向坡脚位置;以剪切破坏为主,破坏区主要分布在坡顶及坡脚。边坡的滑动机理为:在地下水和爆破的共同作用下,随着折减系数的增加,边坡坡顶和坡脚的剪切破坏区逐步向坡体内延伸,并在岩体强度低的砂砾岩体内或者砂砾岩和白云岩交界的位置贯通,此时边坡位移发生突变,边坡开始整体滑动;滑动模式为"圆弧滑动"或者"剪切作用下的圆弧-切层组合滑动"。建议矿山在临近终了边坡处采取如预裂爆破等控制爆破技术措施,切实做好边坡的截排水措施。以边坡稳定性研究结论为基础,对南Ⅱ露天采场境界进行了优化调整,将原设计边坡角43°～45°提高到46°～50°,极大地减少了剥离量,取得了良好的经济效益。     

某岩质矿山边坡的稳定性评价及加固治理研究

为研究岩质矿山边坡开挖稳定性和加固措施治理,本文以河北某大型石灰岩矿山建设工程为基础,利用FLAC模拟软件,对该矿山的开采坡面加以建模计算,以期为实际矿山工程提供一定的现实价值和指导作用。研究结果表明:边坡在自然工况下,随台阶的开挖,矿山边坡的岩体开始出现越来越明显的位移现象,对矿山的建设施工带来越来越大安全隐患;由于弱夹层稳定性较差,直接影响到矿山边坡的坚固和稳定性,比较容易出现弯曲型滑移性山体滑坡,导致岩体产生溃屈性的破坏。为了加强坡体防护安全,采用抗滑桩进行支护取得较好的效果,对矿山边坡出现的塑型区有较好的控制作用,可以有效减少边坡山体不断增加的位移量及剪应量,使岩体安全性得到有效提升,也使边坡岩体的稳定性进一步得到增强。     

不同倾角采动边坡移动变形特征及稳定性分析

为了研究采动对不同倾角的坡体稳定性影响,基于FLAC3D数值模拟,分析了不同倾角的采动坡体位移变形情况。运用强度折减法计算出煤层开挖前后不同倾角的坡体安全系数,并对坡体稳定性进行了分析。研究表明:坡体倾角越大,受采动影响及位移越大,不同倾角下最大垂直位移均集中在坡脚处,最大水平位移随坡体倾角增大向坡顶转移;坡体倾角越大,安全系数越低。煤层开采后,最大安全系数为30°坡体时的1.22,最小安全系数为75°坡体时的0.73。;坡体倾角大于60°时,采动坡体处于易失稳状态,应采取必要的边坡防治措施。     

端帮压煤井工开采下采高对坡体稳定性的影响研究

为探究端帮压煤井工开采采高对边坡稳定性的影响,本文通过FLAC3D数值模拟软件,探究采高对临界状态下坡体水平位移、潜在滑移面以及边坡安全系数的影响。结果表明:坡体中最大水平位移均出现在4号煤层与坡面相交处,随着采高的增加坡面监测点的水平位移均有小幅下降;坡体中出现两条潜在滑移面,一条滑面从坡脚处起始后贯穿至,另一条从4号煤层与坡面相交处起始后贯穿至坡顶;边坡安全系数随采高的增加而呈线性规律降低。采高为6m时,边坡安全系数依然大于1.2的中长期边坡稳定性要求,边坡处于稳定状态。因此,该矿可在边坡稳定性要求满足的条件下将9号煤层全部采出。     

地震作用下预应力锚杆岩质边坡动力特性数值模拟研究

针对以往研究对动力作用下的岩质边坡与锚固结构的联合受力特征研究较少这一不足,利用岩土工程专业软件Geostudio,建立了含预应力锚杆岩质边坡的动力有限元计算模型,模拟了在峰值加速度为0.3 g的EI-central波作用下的岩质边坡不同位置的位移、速度、应力及锚杆轴力变化规律。结果表明:地震动力作用对边坡的水平位移有累计增大效应,同时岩质边坡的水平位移具有典型的“鞭梢效应”,岩质边坡的水平位移上部大于下部,表层大于内部,同时竖向位移与水平位移相比可以忽略不计;岩质边坡的水平速度明显大于竖向速度,边坡表层的速度大于内部速度,表明地震动力作用下表层部分更容易失稳破坏。岩质边坡的最大主应力随高程的降低而增大,坡脚处的最大主应力最大,表明地震动力作用下的坡脚部分最容易破坏;地震动力作用下预应力锚杆轴力随地震波沿预应力值进行波动,随着岩质边坡高程的增大,峰值锚固力越大。研究成果可为认识地震动力作用下的岩质边坡与预应力锚杆联合受力规律提供参考。     

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。     

露天转地下开采高陡边坡监测与稳定性分析

通过建立高陡边坡综合监测系统,对贵州息烽磷矿露天转地下开采过程中的边坡稳定性进行了实时监测,从应力和位移两个方面综合分析了露天转地下复合扰动作用下边坡应力和位移变化规律,并得出如下结论:875平台的边坡稳定性主要受单-露天采动影响,边坡岩体滑动面位置距坡面较浅,滑移面尚未形成;复合采动影响下,800平台处坡体内应力经历了"急剧失衡-缓慢调整-新的平衡"的"L"型变化过程,边坡位移的增长呈现"加速变形期-急速变形期-平缓期"的"S"形变化趋势;应力的缓慢调整阶段边坡位移处于急剧增长状态,这是预测露天转地下复合采动影响下边坡滑移的关键阶段。     

顶板崩落变形破坏过程的数值分析

采用数值方法建立三维计算模型,分11个步骤对采场开挖的全过程进行数值模拟,得到开挖后空区围岩的水平位移、竖向位移和塑性区分布情况,进而分析矿区顶板自然崩落规律的变形破坏情况。由于采场的开挖,导致岩体内部应力释放,围岩位移指向空区内部,水平位移最大处出现在采场采矿区的两侧边帮处,位移方向均指向采空区内部。随着开挖宽度的扩大,竖向位移呈圆弧曲线形式由采场顶板向岩体内部不断扩张。开挖过程中,空区顶板首先由剪切破坏导致岩体破裂下落,出现采场顶板冒落现象,采场采空区的顶板中央上部岩体随着顶板冒落不断往下变形,出现一定高度破坏区域的岩体。当采场开挖面积进一步扩大时,采场顶板上方的岩块将无法维持稳定状态,出现持续崩落现象。     

某岩质高陡边坡开挖卸荷的锚索支护FLAC~(3D)分析

岩质高陡边坡的开挖卸荷,不仅改变了原有的应力平衡,也使得岩体的相关力学参数随着卸荷回弹而劣化。对岩体卸荷后的边坡进行逐级开挖分级支护的稳定性分析时,应采用卸荷岩体参数。以锦屏某电站料场高边坡为例,用FLAC~(3D)软件分别模拟直接开挖无支护和分级开挖锚索支护状况下的边坡稳定性问题,通过与实测的水平位移、锚索应力对比,得出分级开挖支护能有效减小边坡的变形破坏。     

松树南沟矿区边坡岩体质量评价与边坡稳定性分析

为了评价松树南沟矿区边坡岩体开挖稳定性情况,指导矿山的安全施工,以结构面测量与工程勘察为基础,分析边坡岩体结构面的分布及岩体结构特征,得到对边坡稳定起控制作用的优势结构面。利用结构面三维网络模拟技术,对上述优势结构面进行计算机模拟,建立结构面网络模型,再现岩体结构。分别沿平行和垂直各测线走向方向切割网络模型,发现岩体部分区域被结构面切割严重,为形成小规模的可动块体提供了有利条件。运用分形理论计算了各切面的分形维数,计算得出边坡岩体处于一般或差的状态;借助有限差分软件FLAC3D,计算开挖后边坡岩体的稳定性情况,结果表明：由于开挖卸荷局部边坡台阶处出现了较大的位移和塑性区,可能出现崩塌、滑移破坏,与质量评价结果一致,建议适当放缓该区域台阶坡面角。     

地下水渗流作用下边坡稳定性及变形规律

针对地下水位变化易引发边坡失稳破坏等安全问题,基于有限元模型采用非线性动力时程分析方法研究不同地下水位渗流作用对边坡安全系数、位移和有效正应力的影响规律.研究表明:当地下水位较低时,地下水的升高对边坡安全系数影响不大,当地下水位变化达到一定高度后则对边坡稳定性影响较明显;随着地下水位的增加,边坡最大水平位移位置由边坡坡面中上部向边坡坡脚转移,且最大水平位移范围由边坡坡面向坡内扩散,表明地下水位升高不仅增加了边坡变形,还使边坡滑动面向边坡内部移动,增加了滑动规模;边坡坡面有效正应力随地下水位增加表现出减小-增大-减小的趋势,并在边坡坡脚处产生最大值,表明在地下水位影响下坡脚是边坡最容易破坏的位置,对边坡工程安全防护设计与计算具有指导意义.     

高边坡开挖卸荷过程强度折减法分析

针对露天矿开采过程中边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用MidasGTS NX软件建立重钢太和露天铁矿黄家山高边坡三维模型,进行开挖卸荷过程中的应力应变、位移及安全系数变化的数值模拟分析。结果表明：边坡岩体开挖卸荷过程中,随着采场的延深,边坡角的增大,塑性应力带的逐渐向边坡岩体内部扩大,风化破碎层及上部冰碛土层之间产生塑性应变贯通区,破坏面形成。开挖完成后整体边坡坡脚处发生剪切破坏,坡顶后缘形成张拉破坏区,边坡上部冰碛土层形成 “坐落—滑移”式滑动。边坡安全系数随向下开挖过程逐级降低,最终达到1.15稍显偏低。后期开采过程中,需对边坡中上部风化破碎岩层及冰碛土进行加固措施。     

曹村石灰岩矿边坡稳定性分析

在综合分析工程地质条件的基础上,采用FLAC3D软件对曹村石灰岩露天矿南帮10#剖面边坡的应力、应变和位移变化进行了数值模拟分析。结果表明:南帮边坡失稳时,边坡破坏主要为剪切变形,并伴随着拉伸破坏;坡顶破坏最为严重,并以拉伸破坏为主;坡体在自身重力与地应力的作用下,从坡顶至坡脚形成滑移面,坡脚处发生剪切破坏,最终形成"切层—顺层"式滑动,提出锚固治理措施,保证边坡安全稳定。     

天然和饱水状态下路堑边坡稳定性离散元分析

路堑边坡稳定性分析是公路工程建设中的核心问题,而大多数滑坡都是在雨季或降雨后的短时间内发生,在边坡稳定性分析中合理地考虑降雨作用的影响是十分必要的。以渝黔高速公路某路堑边坡为研究对象,根据工程施工的实际情况,分五个开挖步、六个阶段对处于天然及饱水两种状态下的边坡稳定性进行了离散元动态模拟,并对软弱结构面处的关键块体进行了跟踪分析。分析结果表明,在整个开挖过程当中,天然状态时的边坡整体稳定性较好;如果边坡岩体处于饱水状态,边坡的稳定性程度则会明显降低,尤其是当边坡开挖至第3阶段时,即软弱结构面被切割临空后,边坡的位移值及安全系数大小均出现了大的跳跃式变化。再次证明了该岩质路堑边坡是否可能滑坡,实质上是受软弱夹层的强度控制,而水是导致边坡发生失稳破坏的诱发因素。研究结果能够为边坡的合理防治提供必要的理论依据。