坡面张裂缝充水对平面滑动边坡稳定性影响研究

为了研究平面滑动边坡中张裂缝位于坡面上时边坡稳定性变化情况,根据极限平衡理论,建立坡面张裂缝参数关系式,通过改进水压分布函数获得各水压分布形式下张裂缝和滑动面的水压力表达式,运用Matlab编制程序,探讨不同水压分布形式下各参数对边坡安全系数的影响,以及不同水深条件下,各水压分布形式边坡滑动面临界倾角变化情况。研究表明,地下水位的升高使各水压分布形式下边坡安全系数变小,其中张裂缝与滑动面的连接点透水、滑动面在边坡出露位置不透水且滑动面和张裂缝中均有水压的水压分布形式变化幅度最大,地下水位的升高使该形式的临界倾角变大,使其他形式的临界倾角变小。     

坡面张裂缝充水对平面滑动边坡稳定性影响

为了研究平面滑动边坡中张裂缝位于坡面上时边坡稳定性变化情况,根据极限平衡理论,建立坡面张裂缝参数关系式,通过改进水压分布函数获得各水压分布形式下张裂缝和滑动面的水压力表达式,运用Matlab编制程序,探讨不同水压分布形式下各参数对边坡安全系数的影响,以及不同水深条件下,各水压分布形式边坡滑动面临界倾角变化情况。研究表明,地下水位的升高使各水压分布形式下边坡安全系数变小,其中张裂缝与滑动面的连接点透水、滑动面在边坡出露位置不透水且滑动面和张裂缝中均有水压的水压分布形式变化幅度最大,地下水位的升高使该形式的临界倾角变大,使其他形式的临界倾角变小。     

地下水和地震共同作用下的边坡稳定性分析

基于边坡的有限元模型,研究了地下水位变化对边坡地震动力响应和稳定性的影响规律。通过有限元仿真分析发现：地下水的存在使土层含水率增大,坡脚位置为地下水渗出位置,在渗透力和孔隙水压力的影响下,有效应力降低,导致边坡抗剪强度减小。随着水深的增加,地下水对边坡坡脚的剪应力和剪应变影响逐渐增大,且远场地震作用时在不同水深下边坡坡脚的剪应力-剪应变值滞回延伸较大,说明远场地震作用对边坡坡脚抗震能力的影响较大。无地下水时,通过拟静力法计算的安全系数值位于动力安全系数值的中部偏下,且动力安全系数的最小值比拟静力法的静力安全系数小;而随着地下水位的上升,拟静力法计算的安全系数值开始移向动力安全系数值的中部偏上。因此,地下水位较高时,按照拟静力法计算的边坡安全系数进行边坡的稳定性评估将具有一定的潜在风险性。     

开挖影响下的岩质高陡边坡稳定性研究

某露天矿采场为了增加矿石的可采量,采用提高边坡角和增加采深的方法进行扩帮,导致形成岩质高陡边坡。为了保证矿山的安全生产,研究岩质高陡边坡的稳定性。采用FLAC~(3D)软件模拟,考虑边坡初始应力状态,按照实际的开挖步骤进行平衡计算,遵循从上往下、从外往内的开挖原则,对开挖过程进行适当简化,得到边坡最终的物理力学状态。结果表明,坡面垂直位移最大,坡顶水平位移最大,边坡位移速度趋于零;边坡的最小主应力和最大主应力都从下往上逐渐减小;坡脚出现剪切塑性区。由此确定边坡整体稳定,上部岩性较差处存在失稳的可能性;岩体以剪切破坏为主,坡脚处和浅层坡面的剪应力集中会影响边坡的稳定性;坡脚发生剪切破坏。边坡在开挖后需要对破坏区域进行支护,防止坡面破坏后岩体脱落,导致内部岩体层层剥落。     

龙头-硐底石灰石矿露天采场设计边坡稳定性评价

为了论证四川龙头-硐底石灰石矿设计边坡的稳定性,采用phase模拟软件分析了边坡剪应力与位移变化规律;采用slide极限平衡分析软件计算了边坡的安全系数。研究结果表明：各边坡剖面在工况Ⅰ、工况Ⅱ、工况Ⅲ与工况IV条件下,计算所得边坡整体安全系数均大于许用安全系数,设计的边坡角情况下,边坡整体是稳定的;坡体的破坏区主要为拉应力破坏区和剪切破坏区,拉应力破坏区主要分布在台阶坡面及坡面底部与平台交接区域,剪切破坏区主要分布在坡体深部岩体和坡脚;边坡最大位移值出现在坡体中部范围。     

软弱夹层赋存特征对边坡稳定性的影响

基于软弱夹层力学性质较差,易导致边坡失稳破坏的工程难题,通过FLAC3D建立含有软弱夹层的数值计算模型,分析软弱夹层厚度、赋存深度和岩性等对边坡水平位移和安全系数的影响。结果表明:随软弱夹层厚度的增加,水平位移逐渐增大,最大值达到7.44 m,边坡安全系数呈线性减小,最小安全系数为1.13;随软弱夹层赋存深度的增加,坡脚处水平位移逐渐减小,最小值为3.71 m,降幅为23.88%,软弱夹层与坡面相交处水平位移逐渐增大,最大值为6.90m,增幅为35.56%,边坡安全系数从1.36降至1.27,降幅为7.09%;随软弱夹层黏聚力的增加,水平位移逐渐减小,最小值为3.45 m,降幅达53.06%,边坡安全系数由1.15增大至1.27,增幅为10.43%。     

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%。     

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。     

基于MC&GHB准则的露天矿边坡稳定性分析

利用摩尔库伦(MC)准则和广义霍克布朗(GHB)准则对简单岩质边坡进行稳定性分析。在两种破坏准则下,边坡安全系数均随输入参数的增加而增大,不同点在于:基于GHB破坏准则下的安全系数明显高于MC准则下的安全系数,且随输入参数增加差距更明显。同破坏准则下,边坡潜在滑动面出现的位置和区域范围也不同。GHB破坏准则下潜在滑动面呈现以坡脚为起点,坡顶为重点的靠近边坡内部的圆弧形滑动面;MC准则下潜在滑动面则更容易出现在坡面,因此安全系数更低,失稳风险更高。采用不同的破坏准则进行对比分析,可以为露天矿山边坡稳定性分析提供更多参考。     

水平成层土质边坡破坏机理模型试验研究

针对现实中存在较多的水平成层土质边坡,采用模型试验的方法对其破坏机理进行研究。介绍了模型试验方案和试验步骤。通过对试验数据进行比较分析,得到了水平成层土质边坡在不同分层厚度和不同填土高度影响下的位移-荷载变化规律,其中坡体的最大竖向位移出现在加载板位置处,其下各测点在整个加载过程中位移均不是很大,坡面水平位移最大值点并未出现在坡肩位置处,而出现在滑动体沿坡面土层分界位置滑出处。水平成层土质边坡的破坏模式为局部破坏,滑动面形态为圆弧+直线的组合形式。减小土层分层厚度,降低填土高度有利于提高坡顶极限承载力。     

罕遇地震作用下边坡的动力响应和稳定性分析

基于砂土边坡的有限元模型研究了罕遇地震作用下砂土边坡的动力响应和稳定性能。研究表明,基于拟静力法计算的中国规范的安全系数值相对日本规范较为保守。随着地下水深的增加边坡的最大水平位移均表现出增加趋势,且在边坡顶部水平位移达到最大值,近场地震作用下的位移要大于远场地震作用下的位移。有地下水时沿着边坡高度方向的加速度小于无地下水时边坡的加速度,说明地下水的存在一定程度上具有减震作用。与无水时相比,剪应力-剪应变曲线变得更为饱满,说明地下水对边坡坡脚的抗剪能力影响较大,即在地下水作用下更容易发生剪出破坏。不考虑地下水时,边坡的破坏主要表现为通过坡脚的圆弧形剪出破坏,而地下水的存在使边坡的破坏并没有通过坡脚,而是从边坡前缘某一点处发生剪出破坏。     

下伏复杂空区山体斜坡滑塌形成机理与数值模拟研究

以某金属矿山山体斜坡滑塌为研究背景,分析了矿山滑坡地质灾害产生过程及形成机理,并采用数值模拟方法模拟了山体斜坡潜在滑弧面与斜坡发生的位移。结果表明,山体斜坡滑塌主要由三个阶段构成:山体地表塌陷裂缝形成阶段、山体地表塌陷裂缝扩展阶段和山体斜坡滑塌阶段,并分析了每个阶段形成与发展机理; 岩层结构面产状对山体斜坡稳定性有重要影响,它加速了塌陷坑的扩展; 斜坡原始状态安全系数为1.23,大于许用安全系数,原始状态斜坡处于稳定状态,在井下矿体开采影响下,山体斜坡沿着潜在滑弧面形成上牵引式-下推移式复合形式的山体滑坡。数值模拟得到的潜在滑弧面与机理分析的滑弧面基本一致,验证了机理分析的准确性。滑坡体水平方向长度为243 m,垂直方向深度为128 m,斜坡坡脚处最大位移为4.0 m,整体斜坡滑塌基本沿着分析得到的潜在滑弧面发生滑坡。研究结果可为矿山地质灾害治理设计提供参考。     

露天转地下开采对边坡稳定性的影响

露天转地下开采过程中诱发的边坡失稳将严重影响安全生产,主要原因是地下开采导致采空区覆岩应力重分布,并引起岩体的移动和变形,岩体强度降低,影响边坡稳定。为了研究露天转地下开采对边坡稳定性的影响,以某矿实际开采工程为例,运用MIDAS,FLAC~(3D)等数值模拟方法分别模拟了地下采区位于边坡的坡脚、坡中和坡外区3种条件下地下开采对边坡稳定性的影响机制,得出地下采区位于坡脚处开采会导致坡覆岩边坡滑移区范围最大,边坡失稳概率大;位于坡外区开采因上覆岩层沉陷使整体坡角减小,有利于边坡稳定;而位于坡中区开采时,边坡稳定状态介于两者之间。通过对该工程实例分析得到地下采区位于坡脚、坡中区时边坡安全系数不足,在坡外开采时边坡处于稳定状态。     

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。     

某水库水位的下降对坝体边坡稳定性的影响

水位下降时,一方面坝体内部渗流场会发生变化,土体基质吸力也相应地改变;另一方面,坝体内部土体孔隙水压力、强度参数随水位变化也会改变。因此,库水位变化对边坡安全系数有重要的影响。基于geo-studio软件中的slope/w和seep/w模块来模拟库区水位线的降低和基质吸力对边坡稳定性的影响。结果表明：当水位快速下降的时候,坝体中水位没有相应降低,孔隙水压力没有及时消散,强度参数C、 φ几乎不变,但坝体外部水压力降低,其速率越快,边坡安全系数下降得越明显;水位线缓慢下降时,坝体内部孔隙水压力消散和外部水位线发生同步变化,随着坝体孔隙水压力的消散,坝体内部土体有效应力增加,边坡安全系数逐渐增大,边坡的稳定性相应地变好;与此同时,当坝体内部土体呈饱和状态时,基质吸力为零,基质吸力对边坡稳定性几乎没有影响,随着土体内部水位线的降低,土体由饱和状态逐步变为不饱和状态,基质吸力逐渐增大,坝体的安全系数又逐渐升高,稳定性也随之增强。     

降雨入渗对砂质边坡变形和稳定性的影响

基于砂质边坡的数值仿真模型,研究了降雨入渗对边坡稳定性和变形的影响规律。研究发现:边坡安全系数随着降雨持续时间和强度的增大呈现降低的趋势,随着边坡角度、高度的增加而减小,随着内摩擦角、黏聚力的增加而增大;而边坡高度和坡角对边坡滑动深度影响较小;土体内摩擦角大的边坡容易发生浅层滑坡,黏聚力大的边坡容易发生深层滑坡。随着降雨持时的增加,在边坡坡脚位置水平位移产生突变,为边坡最容易剪切滑出位置。抗滑桩的抗剪承载力越大边坡安全系数就越大,但承载力大的抗滑桩会加深滑裂面的位置;抗滑桩在加固位置位于边坡中下部时的安全系数比设置在上部时增加2%~5%。因此,在不改变危险滑裂面的情况下,合理设计抗滑桩强度可以提高边坡安全系数。     

弓长岭露天矿含断层边坡稳定性研究

弓长岭露天矿独木采区北帮存在大量断层,为确定断层的影响范围及其对边坡稳定性和滑移模式的影响,根据断层位置的不同分为6种工况进行研究：断层在初始位置,断层向边坡内侧水平移动30、60、90、120 m,没有断层。利用FLAC和Geo-Slope软件对6种工况进行模拟计算,通过对比各工况模型的最大剪应变云图、水平位移云图、垂直条分图和边坡安全系数来分析断层位置对边坡稳定性的影响。结果表明：断层距坡面小于100 m时,边坡的滑移模式为以断层为侧边界的平面-剪切圆弧滑动模式,边坡稳定性较差;当断层距坡面大于130 m时,边坡的滑移模式不再受断层的影响,潜在滑移面是单一的剪切圆弧,边坡稳定性较好。研究结果对矿山制定开采方案、进行边坡设计很有借鉴意义。     

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。