考虑岩土蠕变特性的边坡长期稳定性研究

基于FLAC3D的Cvisc模型,采用考虑岩土蠕变特性的强度折减法对十堰某建筑场地边坡进行稳定性计算,得到了监测点在不同折减系数下的蠕变曲线。对蠕变曲线的位移变化规律进行分析,确定了边坡工程的长期稳定性系数。与传统强度折减法进行比较,结果表明：考虑岩土体蠕变特性时的边坡稳定性系数为1.18,不考虑岩土体蠕变特性的边坡稳定性系数为1.30,说明岩土体蠕变特性不利于边坡的长期稳定,建议采用稳定性系数1.18作为边坡支护的设计参数。     

岩-煤组合体试样蠕变强度特性研究

为研究岩-煤组合体试样蠕变强度特性,制备了岩煤高比为1∶1的砂岩-煤组合体试样,分别进行了应力水平加载时长为2 h和6 h的分级加载蠕变试验,探讨了组合体试样蠕变强度与单一煤样蠕变强度的关系。结果表明:随着应力水平加载时长的逐渐增大,岩-煤组合体试样的蠕变强度、蠕变系数整体呈逐渐降低的趋势;A组组合体试样(应力水平加载时长为2 h)的平均蠕变强度为13.01 MPa,平均蠕变系数为92.02%;B组组合体试样(应力水平加载时长为6 h)的平均蠕变强度为11.39 MPa,平均蠕变系数为80.55%;与A组相比,B组组合体试样的蠕变强度、蠕变系数均降低了12.45%;组合体试样的蠕变强度主要是其内部煤样的蠕变强度决定的,但其值大于单一煤样蠕变强度,这主要是因为组合体试样是一个系统体,砂岩的蠕变变形和损伤减小了主要承载体-煤样的蠕变变形和损伤,组合体试样中的煤样则需要更高的分级应力才能发生加速蠕变破坏而导致其整体性破坏失稳;同时,煤样内原生缺陷的发育程度也影响着组合体试样以及单一煤样的蠕变强度。     

不同含水率条带煤柱稳定性研究

煤层的富水性明显影响高应力作用下条带煤柱的稳定性,为研究含水率对条带煤柱蠕变特性的影响,首先对不同含水率的煤样进行蠕变试验,结果表明,含水率对煤样蠕变特性具有明显的影响,含水率越大,煤样的蠕变变形量越大,其蠕变门槛值、蠕变强度及蠕变系数越低。蠕变试验拟合结果表明,采用改进的Burgers模型能够较好地描述煤的蠕变力学特性。以蠕变试验结果为基础,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对不同含水率条带煤柱的蠕变特性及稳定性进行了模拟分析。随含水率增大,应力峰值距煤壁距离增加,煤柱塑性区增大;同时,煤柱垂直应力变小,蠕变变形量增大,其承载能力降低,煤柱进入长期稳定状态的时间加长。数值模拟结果表明,在其他条件相同的情况下,煤柱含水率为0.78%,1.07%及1.36%时,煤柱塑性区宽度分别为10,12,16 m,其进入长期稳定状态的时间分别为18,24及36个月。     

岩体蠕变对露天矿边坡稳定性的影响

为了研究岩体蠕变对边坡稳定性的影响,评价露天矿边坡服务周期内的安全性,根据时效边坡理论及岩体蠕变规律,分析了边坡岩体力学参数的长期强度表达式;基于极限平衡法中的简化Bishop法,推导出了圆弧滑坡时效稳定系数的计算公式;得出了稳定系数随蠕变时间增长呈指数递减的规律。对哈尔乌素露天矿端帮靠帮开采过程的时效稳定性进行研究的结果表明：在相同岩性参数的基础上,随着边坡角的不断增大,端帮边坡的整体稳定系数呈线性下降,剪应变及应力集中于高陡台阶底部,塑性贯通区呈圆弧状;随着蠕变时间的增长,不同几何形状边坡的稳定系数均呈现相同的衰减规律。岩体蠕变特性会造成岩体抗剪强度及边坡稳定系数随时间延长而呈指数规律衰减。准确把握岩体蠕变特性,可预测边坡的有效服务时间,具有非常重要的工程价值。     

基于拉剪强度同等折减法的滑坡稳定性分析

以攀枝花教师街滑坡为背景,考虑土体抗拉强度的影响,结合抗剪强度,采用"拉剪强度同等折减法"来研究滑坡的稳定性。通过室内试验,分析了含水率对教师街滑坡不同岩土层的影响规律,发现滑带层土体的内摩擦角和粘聚力受水的作用更加显著。通过利用有限差分软件FLAC和拉剪同等折减法,得到了教师街滑坡的拉剪临界折减系数、临界内摩擦角、临界粘聚力;同时,还发现教师街滑坡对土体的内摩擦角敏感度最高,但是抗拉强度的影响和粘聚力很接近,不容忽视;滑坡坡肩位移大于坡脚位移,应注意坡肩位移的变化。     

土体蠕变对阴湾排土场稳定性的影响

基于露天煤矿排土场排土特征,考虑排土场基底黄土的蠕变特性,分别采用传统的摩尔-库伦模型和改进的Burgers蠕变模型研究边坡的变形破坏机理,并将模拟的边坡变形特征与现场实际情况进行了对比,同时对不同破坏模式下的边坡稳定性进行了分析。结果表明,在考虑黄土基底蠕变影响的情况下,边坡的破坏模式为基底型滑坡;考虑蠕变影响的边坡位移变化趋势与现场监测数据吻合度较高。     

基于应变能的岩石黏弹塑性损伤耦合蠕变本构模型及应用

在Perzyna黏弹塑性理论的基础上,引入基于应变能理论的岩石细观单元强度损伤模型,同时考虑岩石蠕变过程中蠕变速率随时间变化的特性,构建了能描述岩石从初始蠕变、稳定蠕变到非线性加速蠕变整个蠕变过程的细观黏弹塑性损伤耦合蠕变本构模型,并将该模型嵌入到三维弹塑性细胞自动机模拟系统(EPCA3D)中,通过实验数据验证该模型的正确性。应用该模型进行不同轴向应力、不同围压和不同均质度系数条件下的单、三轴压缩蠕变过程数值实验,结果表明:① 轴向应力提高增加了蠕变速率,因此减少了蠕变失效时间;② 围压和均质度系数的增加降低了蠕变速率并增加了蠕变失效时间,较好的再现了典型的实验现象。将该模型用于解释煤矿中“蠕变型”冲击地压的力学机理,较好的反映了煤矿巷道开挖后弹性应变能累积,围岩经历稳定蠕变和加速蠕变的损伤破坏过程,可为岩体工程的长期稳定性研究提供分析工具。     

深部条带煤柱蠕变支撑效应研究

为研究深部条带煤柱蠕变支撑效应,对岱庄煤矿3上煤进行了蠕变试验.以试验结果为基础,采用LS-DYNA数值方法分析了深部煤柱的蠕变支撑效应.结果表明,该煤岩环向起始蠕变应力3.061 MPa,远远低于轴向起始蠕变应力7.020 MPa;蠕变强度为9.327 MPa,蠕变系数为0.647;结合蠕变试验结果,采用LS-DYNA可以较好的模拟深部条带煤柱的蠕变支撑效应;模拟的条带煤柱呈现出明显的流变性,在工作面开采后煤柱状态仍然会发生较大变化;在上覆岩层的作用下,该煤柱变形在15～16个月后不再变化,煤柱能够保持长期稳定状态.     

露天矿高陡边坡蠕滑区滑动机理分析

针对安太堡露天矿东帮北部高陡边坡出现的蠕滑问题,简述了边坡的工程背景和滑坡现状,研究了蠕滑区滑坡的主要形成因素及滑动机理;通过滑坡前后边坡面的形态、后缘张拉裂缝以及剪出口的位置对滑移面进行预测;运用FLAC^3D建立了边坡三维地质模型,并进行边坡的变形破坏分析,结合极限平衡分析软件Geo-slope对边坡稳定性进行计算,开展边坡稳定性评价。研究结果表明：边坡变形破坏分为后缘切层滑动、坐落式顺层蠕滑、前缘底鼓滑动3个阶段;雨季降雨以及地下水是造成边坡滑坡的主要外在因素,边坡面顺倾、软弱夹层的存在是导致边坡蠕滑变形的内在因素;自然状态下边坡研究剖面1 180～1 240 m水平段边坡稳定性系数为1.02,蠕滑区边坡稳定性为存在一定风险,需在该区域开展具有针对性的专项治理措施。     

安太堡露天矿边坡蠕滑区滑动机理与稳定性分析

针对安太堡露天矿西北帮边坡出现的蠕滑现象,介绍了边坡的工程背景和滑坡现状,结合位移监测数据,研究了边坡蠕滑区滑坡的主要形成因素和滑动机理,简述了蠕滑边坡的失稳预测方法。结果表明：露天矿边坡蠕滑区滑坡机理为前缘沿红黏土顺层持续蠕滑,后缘产生大量拉裂带,中部阻滑段最终被剪断导致边坡产生陡倾切层滑动;持续的强降雨是造成边坡滑坡的主要外在因素,不利的地形与地貌和地质特征与构造是导致边坡蠕滑变形的内在因素;可以通过判定边坡后缘拉裂带的裂缝深度对边坡失稳进行预测。运用基于有限单元法的MIDAS-GTS软件构建了边坡蠕滑区三维地质模型,采用强度折减法计算了边坡稳定系数,并进行了边坡的变形破坏分析和稳定性评价。结果表明：边坡天然状态下稳定系数为1.06,整个边坡蠕滑区处于临界破坏状态;边坡蠕滑区位移自上而下逐渐减小,坡顶最大位移达到0.43 m,位移变化最显著的区域分布于红黏土层,说明其发生了蠕滑变形,并形成了剪切破坏带,与坡顶拉裂带有贯通的趋势,滑坡的可能性较大,应该采取必要的工程防治措施。     

某高速高兴村长弄屯不稳定斜坡稳定性研究

长弄屯不稳定斜坡为典型的推移式变形体,特殊的地质结构及演化历史是孕育斜坡变形的内在条件,在降雨和工程开挖耦合作用下,诱发原本不稳定的斜坡产生了推移式蠕滑变形。通过分析评价地质背景、岩土类型、滑体规模、形态结构特征、水文地质条件、岩土物理力学参数等,认为长弄屯滑坡体在天然状态下均处于欠稳定状态,在强降雨天气冲刷下及雨水的入渗作用,滑坡体的自重增加、稳定性变差,滑坡可能进入快速整体滑动阶段,有必要进行工程防护。     

滑坡地质灾害稳定性及治理方案研究

为了保障研究区人民生命财产安全,减少滑坡地质灾害,分析了研究区滑坡所处的地质环境,包括地形地貌、地层岩性、坡体结构、地质构造、水文地质条件、工程地质条件等,得到了该滑坡空间分布范围及形态特征、厚度变化、规模大小及滑带发育情况以及滑坡潜在滑动面及数量、潜在滑带土的物理力学强度参数,可作为支挡的构造物地基的岩、土物理力学参数。根据试验选取合理的参数计算滑坡的稳定性,分析论证失稳破坏机理模式、滑坡发展趋势及规模;并对治理工程措施、结构型式、埋置深度和工程施工等提出工程地质方面的要求和建议,采用抗滑桩及排水防治工程措施相结合方案。研究为该滑坡防治工程设计和监测预防措施提供了可靠的地质依据。     

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。     

S315省道K92边坡变形破坏机理分析

降雨引起地下水渗流场变化是影响边坡稳定性的重要因素,特别是渗透系数较低的残坡积土边坡,受降雨影响更为显著。315省道K92边坡岩土的力学强度较高,但由于开挖边坡后缘的自然斜坡有广阔的降雨入渗补给区,表层坡积土渗透性好,而前缘开挖边坡残坡积土渗透性差,造成雨季地下水位在坡面出露,从而诱发滑坡灾害。通过计算地下水位变化对边坡稳定性的影响,表明随着边坡后缘地下水位的抬升,边坡稳定系数逐渐减小,可见地下水位的上升引起渗透力增加是导致边坡失稳破坏的主要原因。因此,对于低渗透性土质边坡,应特别注意地下水渗流场变化对边坡稳定性的影响。     

强度折减系数法在滑坡工程中的应用

目前边坡稳定性分析主要有工程地质分析法、刚体极限平衡法和数值模拟等,工程地质分析法和刚体极限平衡法是工程中使用最多和最成熟的方法,其中在我国常用传递系数法来求解滑坡稳定性,从工程应用中可以取得较为精确的结论,然而强度折减法所具有的独特优点使其逐渐在国内外受到关注,在边坡稳定分析中已逐渐得到认可。该文在传统极限平衡法的基础上,利用强度折减系数法对滑坡变形失稳过程进行了研究,得出了一些很有意义的结论。     

江西井冈山市乌石头山滑坡形成机制及稳定性研究

采用定性和定量相结合的方式对乌石头山滑坡进行了研究。研究结果表明:乌石头山滑坡为小型牵引式土质滑坡,滑坡的产生主要与滑坡体的岩土体性质、滑坡处的地质环境条件(地形、地貌、降雨)及人工活动有关。对滑坡进行定量计算分析可知:自重工况下,坡体稳定系数1.44(>1.15),处于较为稳定状态;自重+暴雨工况下,坡体稳定系数1.03(<1.15),处于欠稳定状态,极端条件下坡体可能再次发生滑坡。     

新疆叶城县柴禾沟滑坡成因机理分析

为了研究二牧场滑坡的成因机制,以地质力学、地貌学为理论基础,分析地质环境条件和滑坡基本特征,通过Geostudio模拟软件建立数值模型,基于模拟结果得出:南疆（干旱—半干旱性气候）地区,突发强降雨和冰雪消融入渗是导致滑坡形成的直接诱因。降雨和冰雪消融后入渗,使孔隙水压力升高,土体抗剪强度下降,内摩擦角减小,滑动面贯通,在重力作用下发生高速滑动;柴禾沟滑坡的破坏过程为雨水冲刷阶段—蠕动变形产生拉裂阶段—局部滑动阶段—滑动破坏阶段;经历12 h降雨后,滑坡稳定性系数由1.124降至0.988,滑坡发生滑动,与实际情况相吻合。     

考虑软弱夹层蠕变特性的某矿山边坡稳定性研究

为研究软弱夹层的存在状态对岩土体强度变形特性的影响，选用PFC3D离散元软件进行不同条件下的复合岩样标准三轴试验模拟，深入分析其强度变化规律及变形破坏特征；借助FLAC3D软件建立了依托实际工程的三维模型，选用考虑蠕变特性的Burgers模型，对露天矿山边坡的稳定状态进行深入分析，得到如下结论:（1）软弱夹层的倾角、厚度、层数等参数均对复合岩样的强度有显著影响；（2）随着夹层倾角增大，三轴试样产生大量剪切裂缝；随着夹层厚度增大，三轴试样由剪切破坏向张拉破坏转变；随着夹层层数增加，三轴试样呈现中间部位的张拉破坏；（3）当考虑露天矿山软弱夹层的蠕变特性时，其强度折减系数为1.16，比不考虑蠕变特性降低了约10%，可为实际工程提供更高的安全存储。