大平掌露天礦巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性有限元分析

針對弓長嶺露天鐵礦東幫節(jié)理巖體邊坡的結(jié)構(gòu)特征,使用3gsm三維巖體不接觸測量系統(tǒng),進行了結(jié)構(gòu)面調(diào)查及統(tǒng)計分析,獲取了結(jié)構(gòu)面傾向、結(jié)構(gòu)面傾角以及節(jié)理跡長、節(jié)理間距的詳細(xì)統(tǒng)計數(shù)據(jù).基于monte-carlo隨機模擬方法,使用結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬的軟件fracsim3d,得到節(jié)理巖體的三維網(wǎng)絡(luò)模型.在建立的三維網(wǎng)絡(luò)模型基礎(chǔ)上,采用鉆孔取樣方法獲取節(jié)理巖體的巖體質(zhì)量指標(biāo)rqd,結(jié)合現(xiàn)場點荷載強度試驗,進而獲取rmr指標(biāo),基于hoek-brown經(jīng)驗方法得到節(jié)理巖體的抗剪強度參數(shù).通過fish語言編程實現(xiàn)了對復(fù)雜節(jié)理巖體的精細(xì)建模,采用離散元軟件udec對邊坡進行穩(wěn)定性分析.結(jié)果表明:邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài),局部發(fā)生巖體變形,受順傾結(jié)構(gòu)面控制,邊坡頂部巖體沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生楔體破壞,局部散體區(qū)域出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象.

應(yīng)用極限平衡法,對首鋼水廠鐵礦邊坡的代表性剖面及優(yōu)化方案的各剖面進行穩(wěn)定性分析,分別得到了各種情況下各剖面的整體和局部最小安全系數(shù),并得到以下結(jié)論:按照原設(shè)計境界開采,邊坡最小安全系數(shù)在震動情況下小于1.20,低于規(guī)范值,安全儲備不足,邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài),需對其剖面進行相應(yīng)調(diào)整與優(yōu)化。優(yōu)化調(diào)整后穩(wěn)定性增強,邊坡達(dá)到允許安全系數(shù)要求,邊坡安全儲備充足。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用強度折減法進行數(shù)值模擬,初始狀態(tài)下塑性區(qū)分布較淺;參數(shù)調(diào)整優(yōu)化之后,塑性區(qū)分布向坡底延伸,邊坡破壞方式可能由局部轉(zhuǎn)變成整體,邊坡可能發(fā)生整體性破壞。計算結(jié)果顯示,滑動面與極限平衡法相近,驗證了結(jié)果的合理性。

邊坡穩(wěn)定性問題一直是道路工程中的重點問題,而且邊坡一旦失穩(wěn),造成的損失和傷害不可估量,因此對它的監(jiān)測與研究工作勢在必行。文中結(jié)合邊坡地質(zhì)條件,詳細(xì)分析了邊坡錨桿拉力的變化,使用多點位移計對邊坡的變形進行長期的跟蹤監(jiān)測,對錨桿應(yīng)力計和多點位移計的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行總結(jié)和反饋。分析結(jié)果表明:文中c邊坡的錨桿拉力及坡內(nèi)多點位移均趨于穩(wěn)定,說明該邊坡整體上處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),提出的錨桿設(shè)計方法是成功的。在3個斷面中,錨桿最大拉力為29kn,出現(xiàn)在雨季c2斷面c2c1錨桿；多點位移計最大位移為18.7mm,出現(xiàn)在雨季c2斷面c2d1孔深5m位置。c2斷面的坡頂位置在雨季最為危險,在雨季存在發(fā)生滑動的風(fēng)險,應(yīng)作為重點監(jiān)測對象。連續(xù)降雨對c邊坡的穩(wěn)定性有重要影響。降雨會增加c邊坡的錨桿拉力和坡內(nèi)位移。隨著雨季結(jié)束,錨桿內(nèi)力和坡內(nèi)位移會逐漸下降并趨于穩(wěn)定。

以南票某邊坡為研究對象,采用傳遞系數(shù)法,對天然狀態(tài)下、暴雨狀態(tài)下和地震狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性進行了計算分析,結(jié)果表明:邊坡在天然狀態(tài)下穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.470;在暴雨工況下安全系數(shù)為1.293,在地震工況下,邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)與天然工況下的相差很小,該邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

工程地處于灰?guī)r分布廣泛的貴州地區(qū)，基坑支護設(shè)計中常用到放坡開挖的巖質(zhì)邊坡，本文通過對工程所在地巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析，能快速確定類似巖質(zhì)邊坡的滑裂面，便于邊坡的支護設(shè)計，為類似工程邊坡的設(shè)計提供一定參考。

分析了地層巖性特征、巖體應(yīng)力分布、水、地形地貌特征、坡形、外部動力荷載(如爆破荷載)、工程活動、時間和風(fēng)化的影響等對層狀巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響,進而深入了解層狀巖質(zhì)邊坡巖體穩(wěn)定性和變形失穩(wěn)的破壞機理,為井巷工程實踐提供指導(dǎo)。

在巖質(zhì)邊坡中,大多數(shù)的失穩(wěn)破壞主要受結(jié)構(gòu)面控制,其基本破壞模式可分為3種:平面滑動、楔形體滑動和傾倒破壞.運動學(xué)分析在研究受結(jié)構(gòu)面控制的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性中應(yīng)用較為廣泛,它是一種利用立體投影與矢量代數(shù)理論,在赤平極射投影圖中初步確定邊坡穩(wěn)定性及破壞模式的方法.介紹了利用dips軟件進行邊坡運動學(xué)分析的方法,并以巴基斯坦某水電站廠房后邊坡為例,進行分析和探討.

含軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析是工程中常見問題，常規(guī)將邊坡巖土體按均質(zhì)處理顯然存在不妥。數(shù)值模擬中因能分別模擬巖體和結(jié)構(gòu)面特性而具有獨特優(yōu)勢?；趂lac3d有限差分分析程序，采用強度折減法模擬分析含一組結(jié)構(gòu)面和兩組結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性，求出邊坡安全系數(shù)。計算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)面對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性具有重要影響，不同傾角產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面影響程度差異較大，但其中一或兩組結(jié)構(gòu)面對邊坡穩(wěn)定性具有控制作用而具有明顯“優(yōu)勢”，為找出巖質(zhì)邊坡的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面并分析其穩(wěn)定性提供了一種思路。

基于有限元分析的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性模糊評判方法研究——隨著模糊數(shù)學(xué)引入到巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中，已取得多項成果，但評價專家主觀意識對評價結(jié)果的影響較大、評價因素覆蓋面不全，因此評價系統(tǒng)對巖質(zhì)邊坡的針對性不足等問題始終存在。對此，在將巖體質(zhì)量分級法和...

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)研究——本資料為巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)研究，共51頁。簡介：邊坡變形：指坡體只產(chǎn)生局部的位移和微破裂，巖塊只出現(xiàn)微量的變化，沒有顯著的剪切位移或滾動，因而邊坡不至引起整體失穩(wěn)。邊坡破壞：指坡體以一定的速度出現(xiàn)較大的...

上限原理有限元法不僅可以得到邊坡的安全系數(shù),還可以給出臨界滑動面,且擺脫了極限平衡法假設(shè)條件過多、過于剛性的缺點,具有更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摶A(chǔ),因此擁有更廣闊的應(yīng)用前景。但是,對于巖質(zhì)邊坡,由于其存在大量的節(jié)理面,造成應(yīng)力不連續(xù),這給直接運用傳統(tǒng)的數(shù)值計算方法帶來了困難。其實,每組的節(jié)理面均表示在某一特定的方位上邊坡的材料特性比較差,只需在處理這些特定方位時,采用相應(yīng)的軟弱節(jié)理面的材料特征即可,這樣便可有效地化解節(jié)理面難以模擬的缺陷。因此,基于傳統(tǒng)的上限有限元法,采用四邊形單元,通過對單元建立積分意義上的協(xié)調(diào)方程的弱形式,來得到可以調(diào)整單元內(nèi)部速度場的線性化的協(xié)調(diào)方程,從而可以克服插值速度場為非線性的缺點。對于任意應(yīng)力點,從空間方位出發(fā),將方位進行離散,建立并推導(dǎo)出了基于方位離散線性化的上限有限元法,該方法在考慮含多組節(jié)理面的巖質(zhì)邊坡計算上有著更好的優(yōu)勢。兩個算例結(jié)果表明:該方法與傳統(tǒng)的上限有限元法一樣,可以穩(wěn)定地從極限解的上方收斂,滿足上限性質(zhì),且對于含多組節(jié)理面的巖質(zhì)邊坡同樣有很好的收斂性。

針對露天礦巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性具有隨機性和模糊性的特點,建立了基于博弈論-云模型的邊坡穩(wěn)定性分級評價方法。首先,通過分析邊坡穩(wěn)定性影響因素,構(gòu)建了包括地質(zhì)、環(huán)境和工程條件等多方面的綜合指標(biāo)評價體系；其次,采用改進層次分析和熵權(quán)理論分別確定指標(biāo)的主觀和客觀權(quán)重,基于博弈論計算指標(biāo)綜合權(quán)重；最后,通過計算綜合確定度,基于最大隸屬度原則確定邊坡的穩(wěn)定性等級。將所建立的評價模型應(yīng)用到某露天礦邊坡穩(wěn)定性評價中,結(jié)果顯示該模型的評價結(jié)果與實際情況完全符合,與未確知測度和可拓學(xué)理論的評價結(jié)果一致,表明該模型具有一定可靠性和實用性。

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中極限平衡法與有限元法的對比——根據(jù)工程實例,對一公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性采用極限平衡法與有限元法分別進行計算,對比二者之間的差異,分析產(chǎn)生差異的原因。在安全系數(shù)的選用上提出了建議。

公路建設(shè)在為交通提供便利的同時也會產(chǎn)生許多邊坡巖體,在公路附近的邊坡巖體是一類非常復(fù)雜的工程巖體,由于在形成邊坡時所產(chǎn)生的各種巖性的組合、原生的復(fù)雜結(jié)構(gòu)面以及在進行公路開發(fā)過程中所造成的擾動,使部分巖體受到卸荷以及風(fēng)化等作用的影響從而產(chǎn)生相應(yīng)的變形.本文以某公路某段巖質(zhì)邊坡為研究對象,采用數(shù)值模擬法(有限元強度折減法)對研究區(qū)某巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性進行分析,探討數(shù)值模擬法在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析的應(yīng)用問題.

傳統(tǒng)巖質(zhì)邊坡數(shù)值分析多是將邊坡概化成連續(xù)均質(zhì)體或離散剛性單元集合體,前者忽略了結(jié)構(gòu)面的影響,后者夸大了結(jié)構(gòu)面的控制效應(yīng),均難以反映真實邊坡巖體中結(jié)構(gòu)面存在、非貫通、隨機發(fā)育的特點。節(jié)理網(wǎng)絡(luò)有限元可以彌補這些方法的不足,通過結(jié)構(gòu)面模擬能高度還原邊坡結(jié)構(gòu)特征,在此基礎(chǔ)上的數(shù)值分析結(jié)果更加可靠；其優(yōu)勢是不僅能分析邊坡應(yīng)力、位移及塑性區(qū)等特征,還能給出穩(wěn)定性系數(shù)、分析變形破壞的演化模式及范圍。介紹了節(jié)理網(wǎng)絡(luò)有限元的基本原理及方法,以某花崗巖邊坡為例進行了具體運用。結(jié)果表明:該邊坡在天然及地震工況下穩(wěn)定性系數(shù)分別為1.57和1.46,處于整體穩(wěn)定狀態(tài)；淺表節(jié)理切割、強烈風(fēng)化的松動巖體穩(wěn)定性較差,易在外界因素誘發(fā)下發(fā)生滑移-拉裂式失穩(wěn)。實踐證明節(jié)理網(wǎng)絡(luò)有限元法為巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究提供了新的思路與方法。

加錨巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價的極限分析上限法研究

邊坡高度 h(m) 巖土體重度 γ(kn/m3) 巖體面積 s(㎡) 結(jié)構(gòu)面傾角 θ(°) 結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角 φ(°) 4.525.54.096818 簡單巖質(zhì)邊坡穩(wěn) 結(jié)構(gòu)面長度 l(m) 結(jié)構(gòu)面粘聚 力c(kpa) 抗滑力 r(kn/m) 下滑力 t(kn/m) 穩(wěn)定系數(shù) ks 4.8550255.3796.722.640 邊坡穩(wěn)定性計算表

先以滲流-應(yīng)力耦合分析求出,降雨入滲條件下邊坡的應(yīng)力、位移、孔隙水壓力等情況;再以重度增大法為依據(jù),結(jié)合非飽和土強度理論,求出邊坡破壞時的極限荷載因子。結(jié)果表明,降雨入滲情況下,由于孔隙水壓力的改變,邊坡極限荷載因子顯著減小,穩(wěn)定性顯著降低;隨降雨強度或持續(xù)時間的增大,穩(wěn)定性降低。

邊坡穩(wěn)定性有限元分析的處理技巧——在不同區(qū)域采用不同的本構(gòu)模型進行邊坡穩(wěn)定性分析，能有效地消除有限元分析中的邊界效應(yīng)，真實地反應(yīng)出邊坡的受力狀態(tài)。應(yīng)用強度折減系數(shù)法得到邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，并與極限平衡法的結(jié)果進行比較。分析高邊坡和帶有軟弱夾層...

為了掌握巖質(zhì)高邊坡開挖過程中的位移變形,應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律,本文采用赤平極射投影法（stereographicprojection）與midas/gts有限元分析相結(jié)合的簡化物理模型,對清鎮(zhèn)職教城巖質(zhì)高邊坡的穩(wěn)定性進行分析和判斷。根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果診斷巖質(zhì)高邊坡開挖后的地質(zhì)缺陷部位,采用有限元分析和極限平衡法去優(yōu)化邊坡設(shè)計、評價支護后邊坡穩(wěn)定性。

多支撐擋墻邊坡穩(wěn)定性的強度參數(shù)折減有限元分析——探討了強度參數(shù)折減二維有限元方法在深基坑工程中具多支撐擋土結(jié)構(gòu)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用。分析了擋土結(jié)構(gòu)不同嵌固深度和支點條件對穩(wěn)定性的影響，并與簡單圓弧滑動條分法和畢肖普法計算結(jié)果進行了對比。研究...

為了對某工程高邊坡穩(wěn)定性的分析更具準(zhǔn)確性,采用赤平極射投影法與有限元分析相結(jié)合的方法判斷其穩(wěn)定性,對邊坡采用噴錨支護后,用flac3d和極限平衡法驗證支護后邊坡在自重作用下處于穩(wěn)定狀態(tài),說明支護取得了理想的效果.