山坡露天礦邊坡穩(wěn)定性

以某露天礦邊坡為研究對象,結(jié)合礦區(qū)的水文工程地質(zhì)條件,借助有限元計算軟件midas/gts,在兩種不同的降雨條件開展了多個工況下的露天礦邊坡穩(wěn)定性研究分析。結(jié)果表明：在強降雨條件下,由于降雨強度遠大于土體的滲透能力,短時間內(nèi)邊坡淺層土體含水量會迅速增加,會形成暫態(tài)飽和區(qū),因此對深部土體影響較小,對邊坡的穩(wěn)定性和安全系數(shù)影響較小;連陰雨條件下,當降雨強度小于土體的滲透能力時,雨水能夠充分滲入到邊坡土體中,對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。通過繪制曲線圖可知滲透系數(shù)的增大開始階段安全系數(shù)按斜率較大的線性函數(shù)發(fā)生變化,隨后安全系數(shù)遞減速率逐漸降低,當飽和透系數(shù)達到一定程度后,安全系數(shù)變化不明顯。

露天礦閉坑后的含煤邊坡會因治理不善、遺煤自燃,從而導致失穩(wěn)滑坡、塌方等危害。本文基于露天礦含煤邊坡的治理現(xiàn)狀,結(jié)合影響邊坡穩(wěn)定性的自然因素、工程因素,對露天礦含煤邊坡的滑坡模式以及穩(wěn)定性分析方法進行研究。

安全是礦山開采的最重要指標,對于露天礦山的開采工作而言,在開采過程中就其邊坡穩(wěn)定性進行分析,可提升礦山開采的穩(wěn)定性.本文通過實例分析的方式,就模糊綜合評價法在露天礦邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用進行分析.

以某露天礦邊坡為研究對象,結(jié)合礦區(qū)的水文工程地質(zhì)條件,借助有限元計算軟件midas/gts,在兩種不同的降雨條件開展了多個工況下的露天礦邊坡穩(wěn)定性研究分析。結(jié)果表明：在強降雨條件下,由于降雨強度遠大于土體的滲透能力,短時間內(nèi)邊坡淺層土體含水量會迅速增加,會形成暫態(tài)飽和區(qū),因此對深部土體影響較小,對邊坡的穩(wěn)定性和安全系數(shù)影響較小;連陰雨條件下,當降雨強度小于土體的滲透能力時,雨水能夠充分滲入到邊坡土體中,對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。通過繪制曲線圖可知滲透系數(shù)的增大開始階段安全系數(shù)按斜率較大的線性函數(shù)發(fā)生變化,隨后安全系數(shù)遞減速率逐漸降低,當飽和透系數(shù)達到一定程度后,安全系數(shù)變化不明顯。

某高海拔高寒地區(qū)露天礦最終邊坡角采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型所得結(jié)果為45°.為驗證該預(yù)測值的合理性和露天礦設(shè)計邊坡的穩(wěn)定性,采用邊坡凍融損傷巖體力學參數(shù)修正方法和有限元cad-midas耦合建模技術(shù),詳細分析了具有45°邊坡角的露天礦凍融邊坡的應(yīng)力、位移分布規(guī)律.研究表明：邊坡體內(nèi)部應(yīng)力和位移量較小,安全系數(shù)均大于1.1,滿足設(shè)計要求,表明設(shè)計的45°邊坡角較合理,利用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測邊坡角的思路具有一定的科學性.

針對安太堡露天礦西北幫高陡邊坡,介紹了邊坡的工程背景和滑坡現(xiàn)狀。結(jié)合工程地質(zhì)、氣象條件等資料,分析了降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響機理,并使用slide軟件將潛在危險滑體分為50個條塊,采用路徑搜索方法對強降雨邊坡在飽水和排水條件下的穩(wěn)定性進行了模擬分析。結(jié)果表明:邊坡降雨飽水條件下的穩(wěn)定系數(shù)約為0.841,且最危險的滑動面位于邊坡上部,穿過上層填土和粉土,而邊坡在排水條件下的穩(wěn)定性為1.010,最危險滑動面仍然位于邊坡上部,但滑動區(qū)域相比飽水條件下明顯減小,滑動面也隨之減小。

塊體理論是由石根華博士與r.e.goodman教授合作完成的具有重要意義的研究成果。它是石根華博士借助于自己出色的數(shù)學知識,結(jié)合巖體穩(wěn)定性發(fā)展出的一種新方法,并且有了廣泛的應(yīng)用,為業(yè)內(nèi)人士所認可,而且處于不斷的完善中。巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀是決定邊坡失穩(wěn)模式的重要因素,本文對現(xiàn)場測量的結(jié)構(gòu)面資料用赤平投影原理和玫瑰花圖原理進行統(tǒng)計分析,確定優(yōu)勢產(chǎn)狀,進而為之后的邊坡穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。

安全是礦山開采的最重要指標,對于露天礦山的開采工作而言,在開采過程中就其邊坡穩(wěn)定性進行分析,可提升礦山開采的穩(wěn)定性。本文通過實例分析的方式,就模糊綜合評價法在露天礦邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用進行分析。

基于模糊物元理論,將露天礦邊坡的穩(wěn)定性視為物元事物,建立邊坡穩(wěn)定性多判據(jù)綜合預(yù)測模型。通過定量化分析露天礦邊坡穩(wěn)定性預(yù)測的單一判據(jù),構(gòu)造各預(yù)測判據(jù)指標及量值復合模糊物元,應(yīng)用層次分析法確定各判據(jù)指標的權(quán)重,計算各物元事物的貼近度值,通過貼近度值的排序確定露天礦邊坡的穩(wěn)定性等級,從而實現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測。

針對貴州某露天礦已失穩(wěn)邊坡,制定出切實可行的綜合治理方案,采用slide軟件進行建模、數(shù)值模擬,得出失穩(wěn)邊坡修復后邊坡的安全系數(shù)均大于礦山安全系數(shù)界限值f=1.30,邊坡穩(wěn)定狀態(tài)為穩(wěn)定,驗證了綜合治理方案的可行性,確保了礦山安全生產(chǎn),為其他類似邊坡治理提供工程實踐及技術(shù)參考。

為了對露天礦邊坡穩(wěn)定性進行客觀研究,選取了黏聚力、內(nèi)摩擦角、坡高、坡角、地應(yīng)力5個影響邊坡穩(wěn)定性的因素構(gòu)成評價指標體系,以邊坡a、b、c的樣本數(shù)據(jù)為參考,引進灰色關(guān)聯(lián)度理論對露天礦邊坡穩(wěn)定性進行定量分析。結(jié)果表明:利用灰色關(guān)聯(lián)度理論對樣本a、b、c邊坡穩(wěn)定性的評價結(jié)果與露天礦實際情況一致,為今后露天礦邊坡穩(wěn)定性分析提供了一種新思路。

根據(jù)甕福磷礦穿巖礦段采空區(qū)的分布情況,采用flac3d軟件建立三維地質(zhì)力學模型,分析地下采空區(qū)對露天礦邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,提出露天礦開采的合理邊坡角。

露天礦邊坡中出現(xiàn)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面,由于形成時的地質(zhì)歷史時期、地質(zhì)條件不盡相同,所形成的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)也大不一樣.構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)特征對邊坡穩(wěn)定性的影響是一個熱門的問題.本文以新疆奇臺縣北塔山牧場煤礦邊坡中出現(xiàn)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面為研究對象,探尋其對邊坡穩(wěn)定性的影響,采用層次分析法,對復雜的指標進行分類,簡化了計算,客觀對構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)做出評價,克服了決策者主觀判斷而造成的損失,為實際生產(chǎn)提供參考.

軟弱夾層或軟弱結(jié)構(gòu)面的存在,引起邊坡蠕動變形破壞,威脅露天礦邊坡穩(wěn)定。通過探討含軟弱夾層邊坡的破壞機理,分析含軟弱夾層邊坡的破壞形式,并結(jié)合礦山實際情況,運用ansys軟件,建立含有軟弱夾層的露天礦邊坡體模型,并通過有效數(shù)據(jù)進行分析,確定該露天礦邊坡體是否穩(wěn)定,從而確定軟弱夾層對露天礦邊坡穩(wěn)定的重大影響。在工程實踐中,應(yīng)詳細查明軟弱層位置,提早制定有效的邊坡防護措施。

為了研究爆破振動對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,揭示關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù),建立了考慮振動應(yīng)力的平面滑動穩(wěn)定系數(shù)計算公式。借助數(shù)值模擬分析了布沼壩露天礦西幫變形區(qū)受爆破振動影響時的穩(wěn)定系數(shù)變化規(guī)律。結(jié)果表明:邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨著與爆源中心距離的增加呈對數(shù)規(guī)律增長,當影響距離超過300m以后,爆破振動對西幫邊坡穩(wěn)定性的影響可以忽略。邊坡穩(wěn)定系數(shù)與振動速度曲線的協(xié)同性較高,峰值出現(xiàn)的時刻相同,振幅滿足比例關(guān)系。

為了研究爆破振動對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,揭示關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù),建立了考慮振動應(yīng)力的平面滑動穩(wěn)定系數(shù)計算公式。借助數(shù)值模擬分析了布沼壩露天礦西幫變形區(qū)受爆破振動影響時的穩(wěn)定系數(shù)變化規(guī)律。結(jié)果表明：邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨著與爆源中心距離的增加呈對數(shù)規(guī)律增長,當影響距離超過300m以后,爆破振動對西幫邊坡穩(wěn)定性的影響可以忽略。邊坡穩(wěn)定系數(shù)與振動速度曲線的協(xié)同性較高,峰值出現(xiàn)的時刻相同,振幅滿足比例關(guān)系。

露天礦邊坡巖體中如果存在著軟弱結(jié)構(gòu)面或者是軟弱夾層,就會造成邊坡的蠕動、變形,從而對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。巖體結(jié)構(gòu)面是影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素之一,而巖體中的軟弱夾層常常會導致邊坡巖體處于不穩(wěn)定的狀態(tài),對露天礦場的生產(chǎn)安全與作業(yè)設(shè)備、人員的安全帶來隱患。所以,了解軟弱夾層對露天礦邊坡穩(wěn)定性的影響具有重要的研究意義。

青海某露天礦位于青海省西部東昆侖山脈西段,柴達木盆地南緣。礦體嚴格受鎂鐵-超鎂鐵雜巖體的控制,礦體產(chǎn)狀與巖體基本一致,呈北東東向展布,走向長1680m,平均厚度85m,平均傾角20°。設(shè)計采用露天開采,西南部露天開采非工作幫最終邊坡角達到48°,通過三維建模和數(shù)值模擬對該露天礦邊坡穩(wěn)定性進行分析研究。結(jié)果表明,該礦山露天開采終了邊坡中下部有發(fā)生圓弧型破壞的可能,在生產(chǎn)過程中存在安全隱患,需要采取加固措施。本文的研究為該礦山后期露天采場邊坡加固提供理論依據(jù)。

針對lssvm參數(shù)優(yōu)化耗時長且效果差的問題,提出了一種基于差分蝙蝠算法(de-ba)的lssvm參數(shù)尋優(yōu)辦法,利用ba的全局尋優(yōu)能力和de的局部搜索能力,優(yōu)化lssvm的核參數(shù)(c)和懲罰參數(shù)(σ2),并建立了基于deba-lssvm的露天礦邊坡穩(wěn)定性預(yù)測模型,選取某露天礦邊坡實際數(shù)據(jù)進行了對比分析。結(jié)果表明:3種預(yù)測模型中,de-ba-lssvm模型的平均相對誤差為2.6%,預(yù)測效果最好,為采用lssvm解決露天礦邊坡穩(wěn)定性預(yù)測問題提供了新的方向。

針對平朔集團安太堡露天礦區(qū)邊坡的實際情況,采用工程地質(zhì)勘察、力學參數(shù)研究、數(shù)值分析、極限平衡分析、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析以及邊坡穩(wěn)定分區(qū)等相結(jié)合的研究方法。在工程地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)上建立工程地質(zhì)模型,以內(nèi)排土場為研究對象,結(jié)合現(xiàn)場實際情況,內(nèi)排土場布置5個剖面。通過剖面實測對地質(zhì)模型進行修正,應(yīng)用flac~(3d)數(shù)值模擬軟件研究邊坡變形破壞機理與破壞模式,運用geo-slope和stab等極限平衡軟件計算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)并分析邊坡的穩(wěn)定性,計算了內(nèi)排土場邊坡在不同形態(tài)條件下的穩(wěn)定性,確定出能滿足安全系數(shù)的邊坡形態(tài),為露天礦邊坡治理奠定了堅實的基礎(chǔ)。

露天礦時常用爆破的方式來破巖開采，而爆破過程中引起的震動傳到露天礦的高陡邊坡上，影響邊坡的穩(wěn)定性，而且露天礦的高陡邊坡失穩(wěn)滑坡成為露天礦生產(chǎn)的重大安全隱患。本文主要分析爆破震動對邊坡穩(wěn)定性的影響意義及破壞形式，從而得出爆破震動對邊坡穩(wěn)定性的影響因素。

多年凍巖土區(qū)露天礦邊坡具有特殊的地層分布,且坡表易受外環(huán)境周期性的影響而產(chǎn)生局部滑塌或掏蝕破壞。本文沿用含相變的溫度場、滲流場、應(yīng)力場耦合(thm)簡化算法和理想邊坡模型,探究了邊坡凍融下局部損傷破壞演化過程,討論了基于屈服接近度的局部穩(wěn)定性分析評價方法的實用性,并以此研究了各因素對邊坡穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:拉塑性區(qū)會隨著季融層回凍而內(nèi)移,坡體淺層有沿季凍層底冰面滑塌的可能,而坡肩內(nèi)部是坡體整體安全性的受力關(guān)鍵,局部有效屈服區(qū)綜合了拉剪破壞的性質(zhì)及其區(qū)域分布。凍結(jié)溫度、坡高、凍融循環(huán)次數(shù)、熱膨脹系數(shù)、孔隙率對局部有效屈服區(qū)的影響程度依次減弱。其中,坡高、凍結(jié)溫度、凍融次數(shù)主要導致坡體內(nèi)部的損傷積累,坡角更易導致坡表的破壞,而熱膨脹系數(shù)、孔隙率將同時增大坡體的破壞區(qū)與損傷區(qū)。