圣雄黑山煤礦高陡邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析

高邊坡穩(wěn)定性分析是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題,涉及地質(zhì)、水文、地理?xiàng)l件等各種因素,目前有多種分析方法,但這些方法都存在計(jì)算過程復(fù)雜、計(jì)算量很大的問題。以實(shí)際邊坡為例,采用赤平極射投影法和圓弧圖表法分析某巖質(zhì)高陡邊坡,減少大圓弧滑動(dòng)法分析所需要的大量計(jì)算,初步評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性,為該邊坡后續(xù)的詳細(xì)穩(wěn)定性分析提供參考。實(shí)例分析結(jié)果表明該方法大大地簡(jiǎn)化了計(jì)算,最后針對(duì)一些具體情況給出了具體建議。

采用有限單元法,對(duì)某高土邊坡在無輜重荷載、均勻輜重荷載和不均勻輜重荷載工況下的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算對(duì)比分析,結(jié)果表明,荷載對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大,不均勻輜重荷載工況下的邊坡穩(wěn)定性相對(duì)較差,需及時(shí)采取加固措施。同時(shí),有限單元法能直觀的反映出高土邊坡應(yīng)力、應(yīng)變和塑性區(qū)情況,為高土邊坡加固提供了依據(jù)。

能夠?qū)吰路€(wěn)定性產(chǎn)生影響的有多個(gè)因素,其中高陡邊坡一旦失去穩(wěn)定性很有可能造成極為嚴(yán)重的后果,故需要對(duì)其相關(guān)變化以及產(chǎn)生這一變化的原因加以分析,并且探究邊坡失穩(wěn)發(fā)生的概率、出現(xiàn)的時(shí)間以及相應(yīng)的位置,文章結(jié)合高陡邊坡穩(wěn)定性監(jiān)控預(yù)防的有關(guān)問題進(jìn)行了探究,并分析相關(guān)控制手段所具有的優(yōu)缺點(diǎn)。

結(jié)合具體工程實(shí)例,采用flac3d建立某巖質(zhì)高邊坡模型,分析了卸荷裂隙對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響以及不同連通率條件下,卸荷裂隙對(duì)邊坡位移、應(yīng)力及塑性區(qū)的影響規(guī)律,并得出結(jié)論。

為了準(zhǔn)確評(píng)估新建長(zhǎng)昆客運(yùn)專線長(zhǎng)沙至玉屏段2號(hào)隧道1號(hào)斜井棄渣場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性,防止其產(chǎn)生滑坡造成生命財(cái)產(chǎn)巨大損失,采用geostudio軟件建立數(shù)值模型,確定模型參數(shù)和邊界條件,計(jì)算分析不同工況、不同方法條件下棄渣場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性。結(jié)果表明:降雨入滲對(duì)棄渣場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性影響很小；在不同工況下,棄渣場(chǎng)邊坡安全系數(shù)均大于所規(guī)定的邊坡安全系數(shù)控制標(biāo)

露天礦邊坡在不同的生產(chǎn)階段呈現(xiàn)出不同的輪廓形態(tài),揭露的地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造也不盡相同,邊坡形態(tài)與地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造的組合關(guān)系也更為復(fù)雜,因此,露天礦山應(yīng)每年進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià),及時(shí)掌握邊坡穩(wěn)定狀態(tài),以保障礦山安全有序生產(chǎn),防止滑坡災(zāi)害發(fā)生。以山西地區(qū)某實(shí)際案例入手,基于flac模擬結(jié)果進(jìn)行露天煤礦邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià),以期待為同領(lǐng)域的工程實(shí)踐提供借鑒。

某大型水電站近壩庫(kù)區(qū)一高陡邊坡局部開挖有臨時(shí)施工道路,為分析該施工道路開挖及附屬支護(hù)對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響,本文采用極限平衡理論,借助slide邊坡計(jì)算軟件對(duì)該處邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析.通過對(duì)比該邊坡布置有施工道路+錨索和未布置的情形,研究局部施工道路和錨索對(duì)該高陡邊坡穩(wěn)定性的影響.計(jì)算表明,局部的開挖和支護(hù)對(duì)該邊坡的整體穩(wěn)定性影響較小,但對(duì)工程擾動(dòng)附近的潛在滑體有一定影響,錨索對(duì)局部滑體穩(wěn)定有一定加強(qiáng)作用,但影響不太明顯.

鎮(zhèn)江市蛋山堆山工程是在原蛋山廢棄采石場(chǎng)地基上,采用建筑垃圾堆筑起一座具景觀功能的新蛋山,堆土厚度最大達(dá)50m,該工程西側(cè)地基中分布有厚度較大的軟土層,勘察試驗(yàn)結(jié)果表明該軟土層強(qiáng)度低,壓縮性高,對(duì)新山體的變形和穩(wěn)定性有很大的影響。本文以該工程為例,采用數(shù)值分析法對(duì)軟土地基上人工堆山邊坡的變形和穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,計(jì)算時(shí)對(duì)堆土施工過程中4個(gè)階段的巖土體變形和孔隙壓力變化進(jìn)行了模擬。分析結(jié)果表明:地基土層和地下水對(duì)人工邊坡穩(wěn)定性影響較大,隨堆土高度增大,坡體內(nèi)超孔隙壓力值和增長(zhǎng)幅度、土體位移均不斷增大。潛在滑動(dòng)面附近超孔隙壓力增大最大可達(dá)150kpa,引起土體中有效應(yīng)力降低,不利于邊坡穩(wěn)定,竣工1a后孔隙壓力消散最大可達(dá)71%,消散速度較慢,土體固結(jié)變形穩(wěn)定將至少需要1a以上時(shí)間?？⒐r(shí),原地表最大水平位移為91.2cm,最大垂直位移量為38.3cm,位于堆土厚度較大的8號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。工后邊坡變形穩(wěn)定后,堆土體內(nèi)部自身壓縮沉降量約為70cm。竣工后巖土體最大位移位置位于人工山體中部,巖土體中將發(fā)生一定的差異變形,不利于邊坡穩(wěn)定。最后采用有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算得到邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.28,與極限平衡法計(jì)算結(jié)果接近,表明本文計(jì)算結(jié)果可靠,可以作為工程設(shè)計(jì)和施工的依據(jù)。

為安全高效開采天新礦業(yè)露天煤礦剩余煤炭資源，采用數(shù)值模擬和剛體極限平衡兩種方法對(duì)天新礦業(yè)露天煤礦南幫進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定性分析并計(jì)算了幫坡角，確定滿足安全儲(chǔ)備系數(shù)1．3的幫坡角為26°，采取內(nèi)排壓腳措施時(shí)穩(wěn)定幫坡角可達(dá)32°。

為安全高效開采天新礦業(yè)露天煤礦剩余煤炭資源，采用數(shù)值模擬和剛體極限平衡兩種方法對(duì)天新礦業(yè)露天煤礦南幫進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定性分析并計(jì)算了幫坡角，確定滿足安全儲(chǔ)備系數(shù)1．3的幫坡角為26°，采取內(nèi)排壓腳措施時(shí)穩(wěn)定幫坡角可達(dá)32°。

以某露天礦采場(chǎng)高陡邊坡為例,采用極限平衡法對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定分析.將整個(gè)采場(chǎng)邊坡劃分為5個(gè)區(qū)和21條計(jì)算剖面,在考慮邊坡自重、地下水等天然狀態(tài)下邊坡穩(wěn)定性影響因素的情況下,分別計(jì)算了現(xiàn)狀邊坡、開挖至170m水平和最終邊坡的整體和局部穩(wěn)定性安全系數(shù).分析表明,整個(gè)露天采場(chǎng)邊坡在天然狀態(tài)下,無論是整體邊坡還是局部臺(tái)階邊坡均較穩(wěn)定.

以某露天礦高陡邊坡為例,采用ansys有限元軟件對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià),針對(duì)a區(qū)邊坡穩(wěn)定性差且易風(fēng)化的特點(diǎn),采取預(yù)應(yīng)力錨索和噴射混凝土護(hù)坡綜合加固措施,有效增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性?？紤]巖體受斷層、節(jié)理面、裂隙面等軟弱結(jié)構(gòu)面以及其中的巖體結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)面等綜合影響,利用經(jīng)驗(yàn)法對(duì)巖體強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行折減。為確保邊坡在采礦過程中的安全穩(wěn)定,利用ansys軟件驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力錨索加固后邊坡的穩(wěn)定性,結(jié)果顯示邊坡穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到規(guī)范要求,并采用gps-rtk系統(tǒng)對(duì)邊坡進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè),為礦山的安全高效開采提供有效指導(dǎo)。

根據(jù)某高速公路巖體邊坡的實(shí)際情況和基本資料,選定典型邊坡,建立降雨入滲條件下該邊坡非穩(wěn)定飽和-非飽和滲流分析的有限元模型,分析在汛期暴雨和平均降雨兩種工況下邊坡內(nèi)的地下水滲流場(chǎng)及其變化規(guī)律,確定地下水荷載。進(jìn)一步模擬邊坡分級(jí)開挖、支護(hù)過程,計(jì)算分析各階段邊坡應(yīng)力變形規(guī)律和位移變化,以及在2種工況下的邊坡穩(wěn)定性。結(jié)果表明,降雨后的最小安全系數(shù)比降雨前有所減小,局部安全系數(shù)小于1.0,有滑坡危險(xiǎn);錨索支護(hù)后降雨的最小安全系數(shù)比支護(hù)前要大,較小安全系數(shù)的分布范圍有一定的減小,安全系數(shù)提高幅度較大,能滿足穩(wěn)定性要求。該結(jié)果不僅可以為工程施工提供科學(xué)的理論依據(jù),而且對(duì)邊坡加固措施以及滑坡的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)也具有重要的指導(dǎo)作用。

闡述了某高陡邊坡加固前后的穩(wěn)定狀態(tài)及預(yù)應(yīng)力錨索加固方式,運(yùn)用了極射赤平投影的理論分析法、flac3d有限差分?jǐn)?shù)值分析法以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法等手段對(duì)高陡邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià),結(jié)果表明這三種方法能夠有效分析高陡邊坡的穩(wěn)定性并相互印證,同時(shí)表明預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)高陡邊坡豎直位移和水平位移等方面具有良好的加固和約束作用。

高邊坡穩(wěn)定性分析與治理是一項(xiàng)復(fù)雜的工程問題,工程性質(zhì)及邊坡巖體結(jié)構(gòu)是影響高陡邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵因素.針對(duì)某縣繞城路開挖后形成的高陡邊坡,用定性與定量結(jié)合的方法對(duì)該邊坡進(jìn)行分析,最終提出了較合理的邊坡支護(hù)與處治措施,為以后同類型的工程提供借鑒實(shí)例.

文章以現(xiàn)階段我國(guó)露天開采行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),以及面臨的問題作為立足點(diǎn),首先簡(jiǎn)明扼要的闡述了對(duì)斷層高陡邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析與加固的意義,然后通過理論和實(shí)際相結(jié)合的敘述方式,有針對(duì)性的提出了對(duì)斷層高陡邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析的方案,最后以模擬結(jié)果為基礎(chǔ)對(duì)斷層高陡邊坡的加固進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的探究,并得出相關(guān)結(jié)論,為相關(guān)工作的順利開展奠定理論基礎(chǔ)。

順層巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性受到多種因素影響.針對(duì)坡腳縱向開挖因素,采用有限差分軟件flac3d對(duì)開挖過程邊坡穩(wěn)定性變化進(jìn)行數(shù)值模擬分析.模擬結(jié)果表明,坡腳縱向開挖長(zhǎng)度較小時(shí),位移計(jì)算收斂;小幅度擴(kuò)大縱向開挖長(zhǎng)度時(shí),由于邊坡周圍巖體的約束作用,不會(huì)發(fā)生沿層面的滑動(dòng);當(dāng)開挖長(zhǎng)度接近臨界值時(shí),邊坡位移將由蠕變發(fā)展到滑移.計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際吻合較好,可為類似施工建設(shè)提供理論參考.

某省道高等級(jí)公路k93+946~k94+082段路塹高陡邊坡工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜,邊坡穩(wěn)定性較差。以工程地質(zhì)調(diào)查成果為基礎(chǔ),深入分析了影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素,采用極限平衡法計(jì)算了邊坡的安全系數(shù)。結(jié)果表明:該邊坡節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體較破碎,邊坡開挖后其穩(wěn)定性較差,須加強(qiáng)支護(hù)。對(duì)滑面強(qiáng)度參數(shù)、滑體密度等參數(shù)的敏感性分析發(fā)現(xiàn),抗剪強(qiáng)度參數(shù)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響較為敏感。研究結(jié)果為下一步的加固設(shè)計(jì)和施工奠定了基礎(chǔ)。

某露天礦采場(chǎng)為了增加礦石的可采量,采用提高邊坡角和增加采深的方法進(jìn)行擴(kuò)幫,導(dǎo)致形成巖質(zhì)高陡邊坡。為了保證礦山的安全生產(chǎn),研究巖質(zhì)高陡邊坡的穩(wěn)定性。采用flac~（3d）軟件模擬,考慮邊坡初始應(yīng)力狀態(tài),按照實(shí)際的開挖步驟進(jìn)行平衡計(jì)算,遵循從上往下、從外往內(nèi)的開挖原則,對(duì)開挖過程進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化,得到邊坡最終的物理力學(xué)狀態(tài)。結(jié)果表明,坡面垂直位移最大,坡頂水平位移最大,邊坡位移速度趨于零;邊坡的最小主應(yīng)力和最大主應(yīng)力都從下往上逐漸減小;坡腳出現(xiàn)剪切塑性區(qū)。由此確定邊坡整體穩(wěn)定,上部巖性較差處存在失穩(wěn)的可能性;巖體以剪切破壞為主,坡腳處和淺層坡面的剪應(yīng)力集中會(huì)影響邊坡的穩(wěn)定性;坡腳發(fā)生剪切破壞。邊坡在開挖后需要對(duì)破壞區(qū)域進(jìn)行支護(hù),防止坡面破壞后巖體脫落,導(dǎo)致內(nèi)部巖體層層剝落。

針對(duì)營(yíng)盤山高陡邊坡工程地質(zhì)實(shí)際條件,根據(jù)控制邊坡穩(wěn)定性的不同邊界條件,采用極限平衡法,從平面、空間角度對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行定量計(jì)算,并綜合分析、評(píng)價(jià)了優(yōu)化后的邊坡境界方案。有利于減少礦山經(jīng)濟(jì)投入,提高礦山經(jīng)濟(jì)效益,充分利用礦產(chǎn)資源。同時(shí),為地質(zhì)情況相似的其他地區(qū)特別是攀枝花地區(qū)提供經(jīng)驗(yàn)和思路。

露天礦山邊坡穩(wěn)定性分析過程中常常具有不確定性,本文以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ),建立了露天礦山邊坡穩(wěn)定性分析的模糊綜合評(píng)價(jià)體系,利用某露天煤礦為實(shí)際案例,將建立的體系應(yīng)用其中,對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行具體分析。研究結(jié)果顯示,使用模糊綜合評(píng)價(jià)露天礦山邊坡穩(wěn)定性,評(píng)價(jià)效果良好,并且能夠?qū)⑦吰滤帉?shí)際狀態(tài)準(zhǔn)確反映,具有較高的實(shí)用性。

高陡邊坡的穩(wěn)定性分析與綜合評(píng)價(jià)