含软弱夹层边坡稳定性上限分析法研究与评价

软弱夹层的物理力学性质极为薄弱,是边坡滑坡灾害的显著诱发因素。为深入探究含软弱夹层边坡稳定性问题,应用力学理论分析的方法构建了含软弱夹层边坡变形特征及破坏机构,建立了含软弱夹层边坡稳定性分析几何模型以及运动学模型,并基于最小二乘拟合的方式推导了含软弱夹层边坡破坏区域内岩土体外力功率及内能耗散率计算公式。在此基础上,综合应用上限分析定理以及强度折减原理,编制了含软弱夹层边坡稳定性上限分析计算机循环程序,最终实现稳定性上限分析法求解的目标,并通过工程算例对边坡稳定性分析结果进行准确性评价。研究结果表明：提出的稳定性分析方法具有高度准确性,从边坡稳定系数计算结果的角度分析,本方法的计算结果为严密的上限解,计算结果偏差可通过工程经验消除;从边坡最危险滑面形态的角度分析,本方法搜寻所得的最危险滑面充分满足岩土体速度分离要求,可有效地解决边坡破坏过程中存在的运动学问题,具有更强的工程实践意义。     

基于对数螺旋线离散算法的露天煤矿边坡稳定性研究

对数螺旋线破坏机构可充分满足土体速度分离要求,因此对数螺旋线在边坡稳定性上限分析中广泛应用。但由于在平面直角坐标系下对数螺旋线无法显化处理,现阶段上限分析法对均质边坡稳定性分析给出了较好的解答,对于非均质边坡稳定性研究相对较少。为探究上限分析方法在非均质边坡稳定性分析中的应用,基于离散算法提出一种对数螺旋线拟合新方法,并将该方法应用于露天煤矿边坡稳定性上限分析工程实践中,同时基于能量平衡条件编制最危险滑面搜索及稳定系数计算循环程序,并应用剩余推力法从稳定系数与最危险滑面2个角度评价上限分析方法计算结果的准确性。研究结果表明:基于对数螺旋线离散算法计算结果与原曲线具有高度一致性,可保证相关系数大于0.999 5,同时该方法稳定性分析结果具有高度准确性,从稳定系数角度分析该方法计算结果为严格意义上限解,计算误差便于估算,从最危险滑面角度分析,该方法求得的最危险滑面可充分满足速度分离要求,具有更强的工程实践意义。     

矿山边坡软弱夹层赋存状态及蠕变特性对边坡稳定性影响研究

含软弱夹层的露天矿山边坡是一种广泛存在的地质体,其弱强度的夹层岩土体更易导致边坡发生滑坡失稳。然而,目前对含缓倾软弱夹层矿山边坡的研究不够系统深入,且缺乏对其的长期稳定性分析研究。本研究依托某典型的含缓倾软弱夹层露天矿山边坡,系统分析了软弱夹层赋存状态多因素影响下边坡的位移变形演化规律及破坏模式;借助能描述软弱夹层蠕变特性的 Burgers 本构模型,深入探讨了含软弱夹层矿山边坡的长期稳定性。研究结果表明：弱强度参数的缓倾软弱夹层对边坡稳定性也会产生显著影响,软弱夹层的倾角和埋藏深度会明显影响边坡滑裂带位置,且在临界破坏时沿软弱夹层形成完整的贯通滑面;软弱夹层的蠕变特性降低了边坡的长期稳定性。研究成果将为分析此类矿山边坡的工程问题提供借鉴。     

软弱夹层对露天矿边坡稳定性的影响

软弱夹层或软弱结构面的存在,引起边坡蠕动变形破坏,威胁露天矿边坡稳定。通过探讨含软弱夹层边坡的破坏机理,分析含软弱夹层边坡的破坏形式,并结合矿山实际情况,运用ANSYS软件,建立含有软弱夹层的露天矿边坡体模型,并通过有效数据进行分析,确定该露天矿边坡体是否稳定,从而确定软弱夹层对露天矿边坡稳定的重大影响。在工程实践中,应详细查明软弱层位置,提早制定有效的边坡防护措施。     

软弱夹层物性特征对排土场边坡稳定性的影响研究

软弱夹层作为边坡岩体系统的薄弱环节,对控制边坡的稳定性具有关键作用。为研究软弱夹层的物性特征对排土场边坡稳定性的影响,以河曲旧县露天煤矿为工程背景,分别计算了天然状态、饱水状态、含软弱夹层时边坡的稳定性;基于此,探讨了软弱夹层赋存深度、倾角、厚度等物性特征对边坡稳定性的影响。结果表明:天然状态下排土场边坡处于稳定性状态,饱水状态下边坡稳定性处于基本稳定状态,边坡含有软弱夹层时稳定性难以得到保证;软弱夹层的存在会改变排土场边坡的潜在滑移面形态,由圆弧形破坏向上部类圆弧下部斜线的破坏形态转变;随着软弱夹层深度的增加排土场边坡安全系数逐渐增加,且存在临界深度;边坡安全系数随着软弱夹层倾角的增加逐渐降低,呈一次函数关系;边坡安全系数随着软弱夹层厚度的增加逐渐降低,呈二次函数关系。     

含软弱夹层边坡地震动力响应及变形破坏机制研究

为探究地震对含软弱夹层矿山边坡稳定性的影响,通过 FLAC3D 软件 分析了地震作用下含软弱夹层边 坡的水平和竖直加速度动力响应特性,以及软弱夹层的存在及其厚度对边坡 动力响应特性的影响,并利用拟静力法 分析地震加速度对边坡稳定性的影响,最后采用动态强度折减法并结合拟静 力分析、地震动力响应特性分析含软弱 夹层边坡在地震作用下的失稳模式与破坏机理。 研究结果表明:① 在坡体 中上部,水平和竖直加速度迅速增大,表现 出高程放大效应,在同一高程水平上,坡面加速度大于坡内,表现出趋表效应 。 ② 薄软弱夹层对边坡整体的动力响应 起到促进作用,厚软弱夹层则是起抑制作用;薄软弱夹层边坡加速度最大值 出现在坡肩处,厚软弱夹层边坡加速度最 大值出现在软弱夹层与坡面的交界处。 ③ 边坡安全系数随水平、竖向地 震惯性力的增大而减小。 ④ 含软弱夹层边 坡在地震作用的失稳模式为“沿软弱夹层发生层间平面滑动—拉裂破坏”; 软弱夹层使地震波发生反射和折射,是影 响边坡动力响应特性的主要原因,也是边坡失稳的内在原因。     

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...     

含软弱夹层巷道变形机理及围岩控制技术研究

某煤矿5^-2煤存在软弱夹层,工作面回采过程中顺槽变形严重,为了有效治理该煤层巷道围岩变形破坏状况,通过对软弱夹层矿物进行成分分析及数值模拟试验,得出巷道变形机理为夹层所含高岭石和蒙脱石遇水后易软化形成滑面,受工作面二次采动影响,巷道顶板形成高应力集中,致使巷道沿滑面发生错动变形。根据自稳平衡拱理论,提出了巷道支护优化方案,有效遏制了含软弱夹层巷道变形破坏,研究成果为含软弱夹层巷道围岩稳定性控制提供了有益的借鉴。     

露天矿山开挖边坡爆破振动损伤规律及稳定性分析

由于露天矿山开采中频繁受到爆破振动作用,边坡破坏机制及稳定性分析极为复杂,对安全生产造成严重威胁。文章以矿山开挖边坡为背景,基于工程地质状况及现场试验测试,采用理论分析与数学计算相结合的方法量化爆破荷载,建立边坡爆破损伤计算模型,确定边坡破坏时间及最危险区域,并通过数值模拟方法验证计算结果准确性。计算结果表明：边坡经7次爆破后上部台阶发生破坏,最危险区域位于爆破初始位置120～160m处。同时,数值模拟结果与该计算结果具有高度的一致性,充分验证了该方法计算结果的准确性。     

含软弱夹层的岩质边坡稳定性影响因素的定性分析

边坡的稳定性贯穿边坡工程的始终,当边坡含软弱夹层时,将极大地改变其自稳特性。软弱夹层的存在改变了同等条件下边坡的稳定性;而外来扰动(开挖施工、涌水、爆破振动)改变了边坡的力学性能,同时通过软弱夹层"放大了"边坡失稳众多影响因素的作用结果,从而加速了边坡失稳的进程。     

含软弱夹层水平层状岩体边坡失稳机理研究

受北帮陷落柱无煤区及南帮附近白辛窑向斜以及矿区地质条件影响,安家岭露天矿边坡不稳定因素始终存在,特殊的边坡岩层组合结构是滑坡形成的内在条件,露天开采剥离形成的高陡边坡是滑坡的外在原因。通过对已发生破坏边破的岩层组合结构的比较分析后发现,当水平层状岩体中有软弱夹层分布时,其变形破坏程度较为严重。因此,依据软弱夹层与围岩的典型组合情况,结合室内三轴试验结果,建立了含软弱夹层围岩的力学模型,探讨了含软弱夹层围岩变形破坏的形成演化过程,揭示了软弱夹层引起围岩变形失稳的机理。     

某磷矿边坡软弱夹层抗剪强度指标的确定

软弱夹层的力学强度指标对边坡稳定性至关重要。本文选取已滑动边坡的2个典型剖面,采用试验和反算法综合确定合理的软弱夹层抗剪强度指标,为边坡稳定性分析提供恰当的计算参数。研究表明:反算法确定的边坡软弱夹层黏聚力c为28.8kPa,内摩擦角φ为16.6°,其值比试验确定的指标更符合实际情况,可见,只要弄清楚具体的滑面位置、滑动时的工况,明确安全系数,采用反算法确定的滑体抗剪强度指标是比较准确的。     

基于动态强度折减DDA法的边坡多滑面稳定性分析

为解决岩体结构面损伤的程度不一性问题及边坡多滑面分析中数值模型的选取问题,借鉴DDA计算位移的优势,考虑块体间相对位移,提出动态强度折减DDA法(Dynamic Strength Reduction Discontinuous Deformation Analysis,简称DSR-DDA)的边坡多滑面搜索,通过对不同破坏程度下岩体结构面动态折减不同的强度及动态变化边坡多滑面分析中的数值模型,以解决数值分析中岩体结构面损伤的程度不一性问题及边坡多滑面分析中数值模型的选取问题。利用倾斜平面滑块经典案例测试位移阈值,验证方法的可行性及计算精度,并将其应用到抚顺西露天矿岩质高边坡多滑面稳定性分析中,且与自主研发的GeoSMA-3D系统进行耦合。研究结果表明:在设定位移阈值为1 mm时,DSR-DDA与理论解误差在0.5%以内,满足计算要求。后续得到了抚顺西露天矿边坡最危险滑落面(对应安全系数为1. 136),与分析现场监测位移得出的潜在滑落位置基本一致,并在首次滑坡后的数值边坡模型基础上,得到了次级滑落面位置(对应安全系数为1.189),与常规分析得出的结果大相径庭,佐证了边坡多滑面稳定性分析中数值模型需动态变化的必要性。DSRDDA法与GeoSMA-3D系统识别出的关键块体耦合效果良好,从块体理论角度印证了DSR-DDA法的实用性。抚顺西露天矿边坡破坏模式为牵引式滑动破坏,中下部油母页岩对边坡稳定性起关键作用,故不可继续开采剩余油母页岩,以免引起边坡上部大面积滑坡及矿坑-城市边界滑坡。     

在PC-1500计算机上用优选法确定岩土边坡最可能滑裂面位置

利用极限平衡法对岩土边坡进行稳定性计算分析,当有一系列不连续面或圆弧而可能成为边坡破坏的滑裂面时,需要逐个计算其安全系数,以找出潜在的最危险滑裂面。使用计算机按优选法原理可以自动处理这一问题,我们为此编制了在PC-1500袖珍计算机上使用的程序,本文仅就该程序的功能、特点作一简单介绍。本程序适合处理的坡面可呈各种形状的折线。滑面可以是带张裂隙的圆弧;也可是具有     

基于分数阶微积分的软弱夹层剪切流变损伤模型

软弱夹层的剪切流变力学特性研究对于保证边坡长期 稳定性具有重要意义,建立能够描述软弱夹层剪切流变特性 的本构模型是研究的关键。通过分析不同剪切应力水平下 的软弱夹层剪切流变试验结果,基于分数阶微积分理论,采 用 Abel黏壶元件代替传统模型中 Kelvin体,并从概率论和 统计学的角度出发,进一步引入服从加载时间t的 Weibull 概率密度分布函数,该函数能够表征软弱夹层统计损伤变量 D,从而建立了一个能够全面描述软弱夹层衰减流变、稳定 流变和加速流变3个阶段的非线性分数阶剪切流变损伤本 构模型。以此为基础,依据 FLAC3D 所提供的二次开发程序 接口,采用 VC++编程方法实现了损伤本构模型的二次开 发,并对开发的模型进行了验证。结果表明:基于自定义非 线性分数阶剪切流变损伤本构模型的 FLAC3D 数值试验结 果与室内剪切流变试验结果较吻合,验证了所建模型的适用 性。研究结果 可 为 含 软 弱 夹 层 边 坡 长 期 稳 定 性 研 究 提 供 参考。     

扎哈淖尔露天矿含软弱夹层边坡稳定性与形态优化

为了准确评价露天煤矿含软弱夹层边坡稳定性,实现边坡形态优化设计,对露天煤矿地质资料调查分析,确定了露天煤矿潜在滑坡模式,基于边坡稳定性计算结果分析,确定了边坡最优形态。结果表明:含软弱夹层边坡潜在滑坡模式为由地表裂纹剪断至第四系底板,与各弱层相接,最后按45°-φ/2剪切角剪出的组合滑动;风化带以上稳定边坡角为14°;剖面20、A10、B21、B24可以按台阶高度24 m、运输平盘宽度30 m的采掘参数向下降深至IV煤;剖面11仅可降深至III煤;剖面B19、B20可以降深至IV煤,但需减缓风化带以下、III煤以上边坡角度。     

含软弱夹层露采边坡稳定性分析与治理方案研究

在对刚果(金)某铜钴矿D坑西帮边坡稳定性分析过程中,发现了软弱夹层对边坡稳定性的影响程度问题,在较详细的边坡工程地质补勘以及室内外岩石力学参数试验的基础上,经考虑圆弧型与非圆弧型破坏模式的极限平衡分析,研究了软弱夹层对整体边坡稳定性的影响.研究结果表明:软弱夹层不仅会降低整体边坡的稳定性,还会影响到潜在滑动面的形态;潜在滑动面的形态与软弱夹层的赋存状态密切相关.同时根据该矿的赋存条件,结合刚果(金)的边坡治理施工条件,尽量少压矿,提出了基于压脚原理的西帮局部边坡治理方案.     

露采边坡中的软弱夹层勘察

新桥硫铁矿露采下盘边坡中软弱夹层发育，对边坡的稳定性影响极大。结合该工程实例，对软弱夹层的勘察提出自己的看法，并分析了软弱夹层对边坡稳定性影响的具体表现。     

复杂地形环境下岩土工程勘察及其稳定性分析

为提高岩土工程勘察的稳定性,分析了复杂地形环境下岩土工程勘察及其稳定性。采用探地雷达系统,在复杂地形环境中获取岩土工程的雷达探测图。选取山西某露天矿作为研究对象,根据雷达探测图,分析矿区岩石成分的力学参数,建立计算模型。利用强度折减法,模拟岩土工程的滑坡现象,完成岩土工程勘察的稳定性分析。研究结果表明,坡面上的小危险段首先发生破坏,然后出现崩落,并在坡脚处形成显著的拉裂面,且逐渐向上扩展,在边坡处形成破裂带;当持续发生破坏时,破裂带贯通整个坡体,最终导致坡体塌落失稳,发生滑移破坏现象;坡体在破裂带出现之后才会出现位移,且位移随着滑移破坏的增大而不断增大。该方法可有效分析岩土工程勘察的稳定性,为岩土工程的建设提供了相关依据。