矿山采空区边坡动态稳定性评价方法

矿山边坡因采空区沉降引发的斜面岩土体崩塌破坏,是一种破坏力极强的地质灾害.由于传统的稳定性评价方法未考虑采空区沉降造成的应力场变异,难以实现矿山边坡的动态稳定性评价,因而在矿山地质灾害预警预防方面存在诸多限制.基于此,本研究针对矿山采空区滑坡的成因机制,建立了一套适用于矿山边坡的动态稳定性评价方法.首先通过构建采空区沉降分析模型,计算采空区上方岩体的沉降范围及其产生的冲击作用力,分析沉降对坡体应力场的影响,并在此基础上对传统不平衡推力法进行修正.案例分析结果显示,传统方法未考虑采空区沉降作用和锁固段的破坏情况,导致稳定性系数计算偏大,为1.355.而改进方法通过考虑采空区沉降信息,计算得出锁固段稳定性系数为0.667,整体稳定性系数为0.979,与矿山采空区边坡实际破坏情况一致.当沉降位移比(SHDR)大于0.73时,采空区边坡稳定性会发生明显变异,因而会在相对安全的工况下发生失稳破坏.改进方法通过考虑采空区沉降作用和锁固段的破坏情况,可以更好地实现矿山边坡稳定性的评价,为矿区更好地应对类似地质灾害提供有效参考.

公路压覆石膏矿采空区勘探与稳定性评价——以江苏省邳州X301县道某段为例

石膏采空区具有隐蔽性和复杂性,造成的塌陷严重威胁人民生命和财产安全。为查明江苏省邳州X301县道某段压覆石膏采空区分布及其稳定性,通过In SAR监测对面积1.64 km^(2)的研究区在2017~2021年间的地面沉降特征进行分析并圈定了沉降异常,投入高密度电阻率法测线6.24 km和验证钻探261.10 m实施地下采空区勘探,综合多源信息建立三维地质模型,推断解释了采空区7处;确定6项采空区稳定性影响因素,采用综合评价法进行了采空区稳定性评价。评价结果表明,研究区共有2处不稳定采空区和5处基本稳定采空区。实践证明,在InSAR监测和高密度电阻率法联合勘探隐伏采空区的基础上,采用多因素综合评价法进行采空区稳定性评价,具有可靠的效果和良好的推广意义。

藏东南某滑坡成因分析及稳定性评价

藏东南地区某滑坡前缘错动剪出,滑坡特征明显,为保障工程建设安全进行,通过现场勘察等方法探究滑坡的成因。基于室内试验确定土体参数,并在4种工况下(天然、暴雨、地震及地震+暴雨)计算滑坡的安全系数,最后对滑坡进行稳定性评价。研究表明,在空间形态上滑坡分为Ⅰ滑动区和Ⅱ-1、Ⅱ-2潜在不稳定斜坡区,属于中型中层滑坡;滑坡成因包括处于不利的构造部位、集中强降雨和雨水聚集造成岩土体性能弱化、人类活动破坏坡面的完整性。4种工况下,Ⅰ滑动区(含Ⅱ-1区)安全系数分别为0.98、0.88、0.83、0.74,Ⅱ-2区分别为1.13、1.00、0.99、0.88。研究结果表明,Ⅰ滑动区已出现明显的剪出变形;Ⅱ-1区在滑动区牵引或底部卸荷等因素下,存在变形风险;Ⅱ-2区前缘边坡附近存在蠕滑变形。Ⅰ滑动区(含Ⅱ-1区)在天然、暴雨、地震等工况下处于不稳定状态;Ⅱ-2区在天然状态下基本稳定,但在暴雨、地震等工况下表现为欠稳定或不稳定,因此该滑坡存在变形失稳的风险极高。

山区潜在危岩边坡地质灾害快速调查与稳定性评价

山区潜在危岩边坡地质灾害风险复杂多样,威胁着人民群众生命财产安全和基础设施的稳定运行。快速调查与准确的稳定性评价对于及时采取有效的防治措施、降低灾害风险至关重要。本文通过对某山区潜在危岩边坡地质灾害的快速调查及稳定性评价,介绍其调查方法及过程,查明了该潜在崩塌体的空间位置、规模特征及稳定性状况,并根据调查结果分析影响稳定性的主要因素,最后提出了针对性的防治措施建议。此次调查采用的技术路线与方法可为类似地区地质灾害快速调查与稳定性评价提供参考借鉴,助力我国山区潜在危岩边坡地质灾害防治水平不断提升。

大面积石膏矿采空区综合勘探与稳定性评价

采空区的准确识别及安全评估是铁路工程建设的重要技术问题。依托石长铁路大面积石膏矿采空区勘察工程,提出一种物探、钻孔相结合的“大面积搜索+示踪法”采空区探测技术。首先采用高密度电法与瞬变电磁法进行大面积搜索,测得42个异常区;然后结合钻探手段,根据示踪法原理,对采空区边界进行界定,并对调查采空巷道及物探异常区进行钻孔验证;最后根据采空区顶板稳定性计算方法进行稳定性评价并给出整治建议。研究表明,研究区内28个巷道处于不稳定或者稳定性较差状态,对既有线以及增建二线路基构成威胁,需要填充采空区体积为315683 m^(3),建议对可进入的采空巷道采用浆砌片石等方法封堵,无法进入的采空区采用钻孔灌注中粗砂、粉煤灰以及砂浆等措施。

地质勘查对区域地质环境稳定性评价的作用研究

本文剖析地质勘查对区域地质环境稳定性评价的作用。首先明确区域地质环境稳定性内涵,阐述地质勘查方法,包括地质调查、地球物理勘探、钻探工程与地质遥感,方法 能获取多方面地质信息。地质勘查可剖析地质构造特征、测定岩土体参数、了解水文地质条件并识别地质灾害风险,进而构建评价指标体系。基于勘查成果的评价模型与方法应用广泛,结果 对区域规划、灾害预警防治及生态保护意义重大,为区域可持续发展提供关键支撑与依据。

综合技术手段在陡崖边坡场地稳定性评价中的应用

在陡崖边坡场地稳定性评价工作中,因受复杂地形、地质条件,常规的地质钻探、地质调查等勘察手段难以实施或效果有限,故评价工作具有局限性。研究结合工程实际,采用了三维激光扫描建模等多种技术手段进行勘察,为陡崖边坡场地稳定性评价提供了依据,旨在实现提质降本增效的目标。

考虑结构面震动劣化效应的岩质边坡块体动力稳定性评价

为解决岩质边坡块体在地震作用下的动力稳定性评价问题,基于结构面的循环剪切数值试验研究结构面的震动劣化效应,从而构建结构面震动劣化数学模型;结合坐标投影原理提出考虑结构面强度震动劣化效应的块体动力稳定性系数计算方法;基于数值分析法研究地震波波动特性对岩质边坡块体稳定性的影响,并进一步基于突变理论提出位移动力响应放大系数突变判据,最后形成一套以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数共同评价块体动力稳定性的评价体系,拓展地震作用下块体动力稳定性评价新思路。研究表明,结构面震动劣化效应不仅受循环剪切幅值、循环剪切次数及相对运动速度影响,还与起伏角度密切相关;通过算例证实了考虑结构面震动劣化的块体动力稳定性系数计算方法的准确性,所提出的以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数的共同评价体系更加安全可靠,将促进块体动力稳定性理论的发展,对边坡地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。

基于GA-PSO混合优化SVR的边坡危岩体稳定性评价模型

边坡危岩体稳定性评价是地质灾害防治的重要内容之一。传统的稳定性评价方法在求解复杂非线性问题时存在着精度较低、收敛速度慢等问题,为此,提出了一种基于GA-PSO混合优化支持向量回归(SVR)的边坡危岩体稳定性评价模型。首先,通过采集大量的实测数据和监测数据,建立了边坡危岩体的训练样本集;然后,将SVR算法引入稳定性评价中,利用其非线性映射性能拟合边坡危岩体的稳定性函数。为提高SVR模型的优化能力,将遗传算法(GA)和粒子群优化算法(PSO)相结合,形成了GA-PSO混合优化算法,并用于求解SVR模型中的优化问题。选取了多个现场实际边坡危岩体工程案例进行了算法测试。结果表明:相对于传统方法,GA-PSO混合优化SVR模型能够准确预测边坡危岩体的稳定性,并且具有较高的精度和较快的收敛速度。

基于数值模拟和变形监测的副井稳定性评价

急倾斜矿体开采时一般将副井布置在矿体下盘不远处,以致副井附近矿体开采可能诱发副井井壁应力集中或损坏。为此,以湖北三鑫为例,利用FLAC3D仿真软件,探究沿走向或垂直走向布置采场引起的副井围岩应力、位移变化,并采用应变计、位移计监测井壁应力与位移变化,评价副井稳定性。结果表明:沿矿体走向布置采场对采场围岩、悬空底柱及开采段副井井壁的稳定都极为不利,沿走向或大宽度垂直走向布置采场都不会引起地表及开采标高段附近的副井发生明显位移,但都会引起井口以下约250 m内的井壁因变形而发生应力集中;必须垂直走向布置采场并缩小采场宽度;采取4 m×4 m进路上向胶结充填二步骤采矿后,除岩土分界面附近井壁偶尔因开快车而造成连续2次垂直位移、应力差分别超1.2 mm、1.4 MPa外,其他监测值变化基本可忽略;地表基岩沉降观测表明各点沉降值变化一般不超过3 mm。

降雨作用下考虑结构面劣化的边坡块体稳定性评价

降雨是诱发边坡失稳,发生崩塌、落石、滑坡的一个主要诱因,降雨作用下结构面强度会发生劣化,导致边坡块体失稳塌落,引起地质灾害,对人民生命财产构成严重威胁。基于离散元数值分析方法,考虑降雨作用对结构面抗剪强度的影响,分析结构面强度参数劣化及孔隙水压力变化规律,建立抗剪强度劣化模型;结合坐标投影原理提出考虑降雨作用下结构面强度劣化效应的块体稳定性系数计算方法;基于有限元分析方法研究降雨强度与降雨历时对岩质边坡块体稳定性的影响,并进一步分析稳定性系数与降雨强度及降雨历时的关系,提出降雨作用下考虑结构面劣化的边坡块体稳定性评价方法。研究表明,不同含水率作用下结构面的抗剪强度劣化不仅受黏聚力和内摩擦角影响,还与孔隙水压力有关,针对单滑面和双滑面型块体构建了考虑结构面降雨劣化的稳定性分析数学模型,提出的以降雨时长、降雨强度和块体稳定性关系曲线的共同评价体系可为边坡块体稳定性评价提供科学依据,并推动边坡地质灾害防治和工程建设发展。

基于赤平投影和萨尔玛法的西藏某露天矿山边坡稳定性评价

本文以西藏某铜矿区露天矿山岩质边坡为例,基于矿山边坡现场调查及其工程地质特征,开展了矿山边坡工程地质分区研究,并采用赤平投影法和萨尔玛法相结合,定性分析和定量计算边坡稳定性。研究结果表明:边坡稳定性评价结果与当前边坡现状相一致,矿区边坡总体上稳定性较差,局部区域边坡稳定性差。通过定性和定量两种稳定性评价方法相互印证,对下一阶段边坡灾害防治设计、施工等提供了重要依据,对类似边坡工程有很好的参考和借鉴作用。

复杂深基坑支护设计分析及稳定性评价

为确保基坑安全施工,结合基坑所处地质条件、近接条件,先开展基坑支护设计分析,并通过规范公式计算、变形预测等开展基坑稳定性评价。分析结果表明,复杂地质条件、近接条件下的基坑支护设计分析是必要的,结合工程实际,将此文实例基坑的支护形式设计为“支护桩+两道锚杆”;同时,经基坑支护处理,基坑稳定性系数、抗隆起系数均大于规范相应限值,因此,支护体系满足规范稳定性及抗隆起要求,且变形预测显示其变形趋于稳定,变形预测值介于19.68~22.34 mm,小于变形控制值,说明基坑在后续一段时间内的稳定性较好,基坑支护结构的运营条件较好。

金沙江深切河谷曲岗丁滑坡演化过程及稳定性评价

曲岗丁滑坡位于金沙江上游峡谷河段内,属某水电站坝前滑坡。滑坡规模较大,且发生过多期滑动及堵江。据调查,滑坡体前缘为厚层玄武岩,后部岩体倾倒变形强烈,在前缘岩性条件如此良好的情况下,斜坡岩体发生倾倒变形并高位剪出形成巨型滑坡,调查其形成原因对进一步认识倾倒变形规律具有重大意义。调查并研究了滑坡的发育特征;结合工程地质分析,开展了对滑坡成因机制的探讨,并基于河谷演化还原了滑坡形成的全过程;最后通过有限元数值模拟,评价了滑坡堆积体在某库区蓄水后各工况条件下的稳定性。研究结果表明,滑坡区原始斜坡为上硬下软的地层结构,滑坡是由倾倒变形破坏演化而来,其演化过程共有4个阶段;蓄水后,滑坡堆积体有发生局部蠕滑的可能,整体不会发生大规模失稳滑动。

岳池县石鼓乡高屋基村滑坡特征分析及稳定性评价

滑坡位于四川省岳池县石鼓乡高屋基村,滑坡区所处的斜坡的土体以第四系全新统残坡积物(Q4dl+el)粉质粘土为主且含有碎石块,为2001年为规划修建高速公路的居民迁至于此,2004年1月因修建高速公路而进行爆破作业,使居民房屋墙壁、屋顶和院坝震裂,此后裂缝没再发展。结合滑坡的勘察和试验,对滑坡的特征进行分析和稳定性计算后,可确认其目前保持稳定。但为做好局部滑塌的风险防范,应将已建有的排水沟进行浆砌,且后期应持续进行监测。

下伏窑洞路基稳定性评价及处治技术研究

为研究三淅高速公路建设中遇到的下伏窑洞路基稳定性问题,文章通过现场取样和室内试验获得岩土材料参数,并通过数值模拟,采用强度折减法研究了下伏窑洞路基典型工况的破坏机理,确定窑洞路基处治判别的安全系数标准和安全距离标准。研究认为,路基正下方埋深小于3m的窑洞均应处治。当水平距离为0m和5m时,路基可不进行处治的临界窑洞埋深分别为5.4m和8.4m;当窑洞埋深为3m、5m、9m和12m时,路堤坡脚与陡崖的安全距离分别为7.2m、8.1m、9.9m和12.6m。研究同时给出下伏窑洞路基处治措施,以期为三淅高速公路和类似工程建设提供参考。

基于无人机航空摄影的崩塌地质灾害的形成机制及稳定性评价——以马鞍山双板崩塌点为例

为了进一步调查马鞍山市花山区双板崩塌地质灾害的发育情况,分析其形成机制,并开展稳定性分析,本次采用无人机超低飞行技术,获取其高清摄影资料,在此基础上,采用Rockfall模拟及赤平投影分析对双板崩塌稳定性进行分析,结果显示双板崩塌危岩体呈较稳定-不稳定结构,危岩体最大落石最大崩落高差28 m,崩落最远距离70 m,威胁下方小路、房屋安全,落石能量巨大,有较大的破坏力。

基于多源信息融合的海底矿山开采及治理稳定性评价

地下开采是金属矿山开采的主要方式,在长期开采过程中,所形成的采空区以及不稳定区域需要进行充填注浆处理。针对三山岛金矿新立矿区在治理后的稳定性评价问题,首先通过数值模拟对该矿区开采及治理后全过程稳定性进行分析,其次采用层次分析法对影响岩体稳定性的各种因素进行权重计算,将影响较大的因素作为D-S证据理论的评判指标,进行治理后的岩体稳定性评价。结果表明:治理后整体的变形量增长缓慢,塑性区变形处于稳定状态,充填治理效果良好,达到预期效果;治理情况、治理后围岩力学状态对岩体稳定性影响最大,治理前稳定性次之,地质因素影响最小。因子层中,采空区治理率影响最大。通过D-S证据理论证明所有水平在治理后处于稳定状态,其中-165 m水平稳定性相对较差,-240 m水平次之。

某高速公路下伏煤矿采空区稳定性评价

针对高速公路穿越煤矿采空区问题,在综合地质勘察的基础上,应用概率积分法评价煤矿老采空区、新采空区及准采空区的稳定性及危害性,并提出处治建议。研究结果表明,采空Ⅰ区属不稳定~基本稳定状态,建议进行注浆处理;采空Ⅱ区停采时间较久,近期地表无明显变形,场地整体稳定;采空Ⅲ-3区若继续按计划开采,将严重影响公路建设,建议划定禁采区,并在公路影响范围内停止采矿相关活动。

支持向量机在边坡稳定性评价中的优化研究

支持向量机在边坡稳定性评价中得到了较为广泛的应用,但目前学者们对边坡的稳定性等级的分级数量及分级区间尚未有统一的认识,同时对训练样本数和验证样本数的划分亦停留在经验层面,较少探讨其最优的样本数。为此选取边坡的坡高、坡角、容重、粘聚力以及内摩擦角五个参数为评价指标,使用GeoStudio软件对不同评价指标的组合进行数值模拟,得到963组数据。使用MATLAB软件对该数据进行SVM模型训练分析后认为边坡的稳定性等级可分为8个等级,验证样本平均准确率为88.39%;当样本总量固定时,验证准确率随着训练样本数的增大而增大;当无其他划分经验参考时,尽量让每个分类等级的验证样本数量约为12个。