基于Bishop法的边坡稳定性分析——以准东煤田西黑山露天矿为例

为评价准东煤田西黑山露天矿边坡稳定性,确定合理的露天开采边坡参数,基于该边坡的工程地质条件以及边坡形态等,运用Bishop法确定边坡的安全系数,判断边坡的稳定性。根据边坡失稳的主导因素,建议矿山开采中北帮、西南帮、东帮矿山最终边坡角均为33°,开采较为安全,在煤矿设计、开采过程中,必须遵循该边坡角,并建立实时的动态监测,为矿山安全生产和防灾减灾提供参考。

Bishop法在露天煤矿边坡角确定中的实践与应用

针对伊泰伊犁矿业有限公司阿尔玛勒煤矿边坡角确定的技术难题,采用Bishop法确定露天煤矿边坡角,并阐述该方法的使用条件和注意事项。

Bishop法在露天煤矿边坡角确定中的实践与应用

针对伊泰伊犁矿业有限公司阿尔玛勒煤矿边坡角确定的技术难题,采用了Bishop法来确定露天煤矿边坡角的新方法,并阐述了采用Bishop法来确定露天煤矿边坡角新方法的使用条件和使用注意事项,在伊泰伊犁矿业有限公司阿尔玛勒煤矿进行了应用研究,收到了良好应用效果,节约了成本,保证了阿尔玛勒煤矿安全、高效地生产,具有很广泛的应用价值。

简化Bishop法严格性的论证

尽管简化Bishop法忽略了条间剪力,且不严格满足平衡条件,但其计算圆弧滑面的安全系数与其他严格条分法安全系数十分接近,这是边坡理论中长期未解之谜。研究结果表明,尽管简化Bishop法公式中没有出现条间剪力,但不意味着条间剪力实际为0,而是其某种组合式为0。因而可找出一组条间剪力分布,既使滑体整体满足所有平衡条件,又使这种条间剪力组合式为0。因此,简化Bishop法实质上已自行满足严格平衡条件,因而它也可称为“严格条分法”。

基于Bishop法假定的边坡临界滑动场方法及应用

针对边坡临界滑动场方法一般选取剩余力作为控制指标的局限,基于简化Bishop法假定,在给定安全系数下,对圆弧滑动面和非圆弧滑动面分别选用剩余力矩(滑动力矩与抗滑力矩之差)和剩余法向力力作为控制指标,从众多的可行滑动面中选择控制指标最大的那个滑动面作为给定安全系数下的危险滑动面,不断变化安全系数直至找到控制指标最大值等于零的危险滑动面作为边坡临界滑动面,形成基于Bishop法假定的边坡临界滑动场方法。将该新方法应用于2个典型土坡的稳定性分析中,通过比较分析证明该方法与常规的Bishop法得到了一致的结果。

土坡稳定分析简化Bishop法的数值解

建立了适于边坡稳定分析简单的平面直角坐标系,得到了该坐标系下的边坡稳定分析瑞典圆弧法的积分表达式,与张天宝法进行了验证和对比;提出了基于边坡稳定分析简化Bishop法原理的积分法,推导了其安全系数Fs积分表达式,编制了数值积分计算和图形处理程序,并进行了工程应用,实践证明该方法的正确性。

简化Bishop法的扩展及其在非圆弧滑面中的应用

在众多边坡稳定分析方法中,经典简化Bishop法的应用最为广泛,但此法只能求解圆弧滑面的安全系数。笔者提出了扩展简化Bishop法,它不仅保留了经典简化Bishop法精度高、易使用等优点,且能够计算非圆弧滑面的安全系数,是较为实用的边坡稳定分析方法。

边坡稳定性中BISHOP法的解析计算

针对简化Bishop法，采用精确积分代替有限条块的求和，获得了边坡安全系数的解析表达式．这样只需通过迭代求解一代数方程就可获得边坡的安全系数，避免了有限条分法中计算繁杂以及在试算时初值选取不当可能存在不收敛的缺点．此外，利用该解析算式可容易获得边坡的最危险圆弧滑裂面和最小安全系数．在同样的边坡条件下，简化Bishop法的安全系数一般比瑞典条分法高6％～7％．

边坡稳定性分析的广义Bishop法

鉴于简化B ishop法作为一种简单实用且精度较高的极限平衡方法却仅限于分析圆弧破坏的缺陷,提出将B ishop法应用于任意滑裂面的广义方法.基于极限平衡理论和简化B ishop法的简化条件,推导其用于一般滑裂面破坏的边坡安全系数计算公式.通过实例分析考证比较该法的精度,并提出取矩中心的确定方法,以保证竖向力简化假设下的精度,为土坡稳定性分析提供了一种简单通用的方法.

Bishop法的简化计算假设对边坡安全系数的影响

应用条分法计算边坡安全系数时,为方便运算,会对某些计算条件做出简化。本文以简化Bishop法作为安全系数求解方法,通过设计的比较方案,讨论了条块重心简化、地震力施加方式简化对安全系数的影响,还分析了竖向地震力施加方向的问题。研究结果表明:①条块重心简化对安全系数的影响极小,可以忽略;②地震力施加方式简化时,误差总体上随着边坡坡率变小、滑弧圆心角变大而逐渐减小,随着坡高变高、地震设计烈度变大而增大,粘聚力和内摩擦角的变化对误差基本不产生影响;③竖向地震力方向的选取主要与地震设计烈度相关,在同一地震烈度下,坡高改变了施加方向改变时的参数临界值。

扩展简化Bishop法的取矩中心对安全系数的影响

扩展简化Bishop法的提出,为非圆弧滑面安全系数的求解提供了一个简便的途径。然而,在建立滑体总体力矩平衡方程时选择不同的取矩中心会得到不同的计算结果,这在某种程度上限制了该法的应用推广。为此,针对不同类型的滑面(组合滑面、折线滑面),较为系统地研究了取矩中心对安全系数的影响规律,并提出了确定取矩中心的原则。算例分析表明无论哪种类型的滑面,只要选择合适的取矩中心扩展简化Bishop法便可得到与严格法(Morgenstern-price法)相当的计算精度,且该法数值计算简便,具有较高的实用价值。

地下水渗流作用下土坡稳定性的简化Bishop法解

渗流是影响边坡稳定的重要因素之一,研究渗流作用下的边坡稳定性具有重要意义。假设地下水产生的浸润线为抛物线形式,从而获得滑动面上渗流孔隙水压力的解析式。在此基础上,基于极限平衡理论推导了渗流作用下土质边坡安全系数的简化Bishop法计算式,利用数学积分实现数值解析。与典型算例对比表明,本文方法的结果比传统瑞典条分法给出的结果高约7.5%。本文给出了一种边坡稳定性分析的参考方法,该方法可配合其他方法共同完成对含有地下水渗流边坡的稳定性分析。

改进最小势能法与Bishop法边坡稳定计算对比分析

最小势能法是边坡稳定性分析的新方法,而滑面上储存的剪切势能是滑体系统总势能不可或缺的一部分,因此针对任意形状滑面,提出一种考虑滑裂面上剪切势能的最小势能法。为验证改进后最小势能法的合理性,将其与Bishop法从理论以及算例方面进行了对比分析。结果表明:改进后的最小势能法是合理且可行的,可以用于边坡稳定性的评价;最小势能法无需划分条块及迭代,分析计算过程简洁,相比Bishop法有一定的优势,便于在工程中推广应用。

Bishop法在尖山铁矿边坡稳定性分析中的应用

通过理正岩土软件,运用极限平衡分析法中的Bishop法对尖山铁矿采场东南端部Ⅳ区边坡进行稳定性分析,计算出安全系数,判断边坡的稳定情况,并提出一些合理的维护及加固措施,以确保矿山生产的安全进行。

简化Bishop法的剩余下滑推力计算方法研究

简化Bishop法是评价圆弧形滑动面滑坡稳定性的“严格”方法,计算方法简便、精确,已有相关学者研究了其严格性,但却没有与之相适应的滑坡剩余下滑推力解析法,给滑坡(边坡)的综合治理带来了一定困难。本文从简化Bishop法计算原理出发,考虑坡体自重、外力、水平地震力、滑动面处的孔隙水压力等,利用力多边形法则,得到了两类简化Bishop法剩余下滑推力分析模型,即:Ⅰ型(Ti≥0)和Ⅱ型(Ti<0);针对两类模型推导出了第i-1条块的下滑推力,然后,使Fi-1参与到第i条块的力多边形受力模型中,从上往下逐条块计算下滑推力,进而推导出条块i的剩余下滑推力解析计算公式。该解析法与传递系数法隐式解所计算的剩余下滑推力进行比较,总体上呈现出简化Bishop法剩余下滑推力高于传递系数法隐式解,两者的剩余下滑推力差值随着安全储备的增大而减小,且该解析法适用于安全储备要求较高的滑坡(边坡),该解析法为圆弧形滑动面滑坡(边坡)治理设计提供了一定的理论依据。

Bishop法的半解析解及其广义数学模型

为提高边坡稳定性分析精度,降低其计算量并扩大其适用范围,基于Bishop法利用微分分析工具,将传统Bishop法的连接数学模型转化为积分数学模型。将隐式积分数学模型转化为显式的积分数学模型,即将边坡的最小安全系数表示为滑弧位置和半径的函数。利用多元函数求极值的数学原理,得到该函数取最小值时应满足的方程组,将求解边坡最小安全系数的问题转化为方程组求解问题,从而有效的避免了浩繁的计算量和函数发散的风险。为了进一步提高半解析Bishop法的适用性,基于广义积分数学模型,对于异形边坡和非连续分层边坡进行了处理,使得其计算量较少,得到的结果精度较高、适用性较广。

Bishop法在石宝铁矿边坡稳定分析中的应用

本文根据石宝露天铁矿的实际地质情况及其边坡目前已经产生的一些不良状况,对影响边坡稳定性的诸多因素进行全面的分析,并采用极限平衡法中的Bishop法对该矿的边坡稳定性进行分析计算,通过计算得到的安全系数来判断该边坡是否稳定,并提出一些合理的整改及加固措施,为石宝铁矿的安全生产提供科学依据。

简化Bishop法和余推力法在高台阶排土场稳定性计算中的应用

边坡稳定性计算的方法有很多种,但适合排土场的尚未有统一的方法。介绍了简化Bishop法和余推力法的基本理论,分析了2种计算方法的不同假设条件,以某高台阶排土场为例,选取了5个关键剖面分别采用简化Bishop法和余推力法进行了正常工况和地震工况稳定性计算分析。结果显示,正常工况下,计算安全系数值均大于1.4;地震作用下,安全系数均产生了相同趋势的变化,安全储备有限,需加强排土场防震和抗震措施。同种工况下同一剖面2种方法的计算结果相近,且滑弧的位置也几近重合。计算分析结果可为排土场后期生产管理提供一定的参考。

对简化Bishop法的分析与改进

根据简化Bishop法的基本原理,提出了这种方法既满足整体力矩平衡外还满足整体力平衡的观点,并与严格条分法比较,得出其差异并进行了改进。改进的简化Bishop法保留了计算简单的优点,并使每一条块也保持力与力矩的平衡,从而使其计算方法与计算结果更趋合理,而且安全系数较简化Bishop法稍增大,因此更经济。

简化Bishop法在边坡稳定计算中的应用

介绍简化Bishop法基本原理,并以小清河分洪道左堤坡为例,采用理正岩土计算软件,按简化Bishop圆弧滑动法进行抗滑稳定计算。通过理论与工程实践的结合,为工程边坡抗滑稳定计算提供借鉴和参考。