公路边坡开挖稳定性分析及其远程实时监测

随着我国交通基础设施建设的快速发展,公路边坡稳定性分析与滑坡整治设计等工程问题越来越多。以某高速公路边坡工程为例,在分析工程地质条件和开挖扰动的情况下,利用FLAC3D数值模拟软件,模拟边坡整个开挖过程及开挖后边坡在未支护与不同加固方案下的变形情况与稳定性特征;并计算安全系数。依据工程地质条件分析与数值模拟结果,在边坡关键部位安装5套滑动力远程实时监控系统。数值模拟分析表明随着逐步开挖的进行,边坡稳定性明显下降;开挖完成后,在未加固状态下会发生沿坡面的滑移破坏;采用抗滑桩与预应力锚索加固措施后边坡的变形得到了很好地控制;通过对滑动力远程实时监测结果分析得出边坡目前处于稳定性状态的结论。

膨胀土边坡入渗稳定性分析与锚杆支护参数研究

裂隙的存在是膨胀土边坡在降雨条件下极易失稳的重要因素。为探索膨胀土边坡在降雨条件下渗流场变化特点与稳定性,进行了0,2m与4m裂隙深度下的边坡饱和-非饱和渗流有限元数值模拟,在渗流分析基础上进行基于极限平衡法的膨胀土边坡稳定性分析与锚杆支护参数研究。分析结果表明,裂隙的存在及发展对膨胀土边坡降雨入渗与孔隙水压力分布有显著影响;裂隙开裂越深,表层边坡体越易形成暂态饱和区,同时边坡越趋于不稳定;裂隙发育膨胀土边坡滑坡滑面具有浅层性等特点,锚杆长度、锚固角度、锚固位置等参数变化对降雨下膨胀土边坡安全系数的影响与一般土质边坡有所区别;在分析基础上,提出了合理的锚杆布置方式,以期对膨胀土边坡锚杆布置设计提供建议和参考。

切顶卸压自动成巷的离散元数值模拟

切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术是一种经济有效的无煤柱开采新技术,目前,对此技术进行关键参数研究多采用基于连续力学理论的数值模拟方法,难以实现顶板离层与垮落等物理现象的模拟。采用三维离散元软件对浅埋深煤层切顶卸压自动成巷进行研究,较详细分析了不同切缝高度下采空区上覆顶板岩层应力场与变形移动规律。研究结果表明:离散元法可有效地模拟出上覆岩层的应力场演变过程、块体的位移及岩层跨落;不同顶板预裂切顶高度对顶板顺利切顶成巷有较大影响,切缝应有效切断采空区顶板与留巷顶板间的应力传递。研究结果对切顶卸压自动成巷技术应用过程中参数的研究与分析有一定借鉴意义。

地震诱发滑坡的数值模拟与敏感性分析

我国70%地域为山区,滑坡发生密度大、频率高,是世界上受滑坡危害最严重国家之一。滑坡灾害往往会对当地的经济发展和居民的人身安全构成巨大的威肋;因此开展滑坡的稳定性分析、治理方面的研究工作对于保证边坡的长期稳定至关重要。结合陕西宁强凤凰街滑坡治理工程,通过对其地质条件、水文条件、滑坡特征等的分析研究,得出了滑坡形成的原因,为滑坡的稳定性判断提供了依据。通过FLAC3D程序对凤凰山滑坡进行了数值计算,分析了其稳定性;继而又采用MSARMA法验证了FLAC3D方法分析的合理性。根据滑坡稳定性分析结果,提出了边坡治理措施建议,消除滑坡灾害的隐患。

基于GOCAD的边坡三维地质体模型的构建与应用

构建三维的地质模型能够将地形信息以及勘察信息以更加形象的方式展现出来,这样可以总结归纳出该区域此信息的分布规律,从而为利用ANSYS等数值分析软件进行分析构造出相应的三维模型。首先阐述了三维地质建模的概念与GOCAD三维地质建模软件特点,然后以某露天矿山排土场边坡为例,进行了基于GOCAD的边坡三维地质体建模构建。继而提出利用GOCAD软件对某区域的地表、地层的地质信息进行相应的的转化,得到的模型数据文件可以被数值模拟软件如ANSYA、FLAC3D直接读取,从而进行边坡稳定性方面的数值分析。

南芬露天铁矿采场水文地质勘察与涌水量预测

通过水文地质综合勘探方法,查明了辽宁省本溪钢铁(集团)南芬露天铁矿矿区水文地质条件,确定出构造裂隙脉状含水层的渗透系数K值。然后利用数值计算公式,对南芬露天铁矿采场涌水量进行了科学计算,预测出涌水量的演变特征。

南芬露天铁矿高陡边坡失稳与降雨相关性研究

在露天矿开采过程中,高陡边坡的稳定性日益成为威胁其安全生产的一大难题。以辽宁南芬露天铁矿为工程背景,结合其下帮高陡边坡工程地质与水文地质条件,发现雨季降雨是高陡边坡滑坡的重要原因,利用边坡滑动监测系统与降雨量实时监测系统得到滑坡与同时期降雨量监测数据,进行降雨与边坡局部失稳滑坡的相关性分析,发现降雨量大于100 mm的大暴雨与滑坡具有很好的相关性,暴雨及以上强度的降雨是诱发下帮边坡滑坡的重要因素。利用SEEP/W有限元软件模拟大暴雨入渗条件下边坡岩体渗流场变化全过程,计算不同渗流时刻的边坡稳定性系数与边坡应力应变情况,验证统计分析的可靠性并揭示降雨对边坡稳定性影响的机制,同时发现在大暴雨过后,滑坡一般具有24 h左右的滞后性,并提出南芬露天矿山岩质高陡边坡水文灾害治理的有效措施。研究成果可为类似高陡边坡工程提供有意义的参考。

软土蠕变颗粒流宏细观参数特征及标定方法

能否正确揭示宏细观力学参数间的关系及合理确定细观参数是颗粒流数值模拟的关键。通过PFC3D建立软土三轴压缩数值模型,采用正交试验设计对Burgers接触模型的宏细观参数之间的特征关系进行研究。结果表明:胡克弹簧刚度Ek、Em是影响软土变形特性的显著性因素,主要控制割线变形模量E50;摩擦因数f和Em是影响软土强度特性的显著性因素,主要控制最大剪切强度qf,割线变形模量E50与胡克弹簧刚度Ek呈负相关关系,与胡克弹簧刚度Em呈正相关关系,最大剪切强度qf与胡克弹簧刚度Em呈负相关,与摩擦因子f呈正相关;建立了以宏观参数为因变量,细观参数为自变量的线性回归关系式,通过该关系式的反演结果,进行三轴压缩数值试验并获得宏观力学参数,与宏观试验数据结果相比误差小于10%。

多铁性扇环截面柱体中的波传播

论文基于线性磁电弹性理论,研究了具有扇环形截面的多铁性柱形波导中的弹性波传播问题.利用波动势函数法,解析推导获得波动特征方程,进而得到弥散关系.通过算例研究了波传播的关键特性,深入分析了弥散曲线、相速度曲线和截止频率变化情况.结果显示,波的相速度和截止频率非常依赖于波导结构的扇环截面半顶角、内外径比和层合界面的弱界面系数,对于给定材料的波导结构,这些参数也是控制其弥散特性的重要影响因素.值得指出的是,在柱面应力自由的边界条件下相速度曲线中存在独特的频率带隙,而这通常是在周期结构中才会出现.

南芬露天铁矿下盘高陡边坡稳定性分析与监测预警技术研究

随着矿山开采的进行,南芬露天铁矿形成高差约456 m,整体坡度达46°的高陡边坡,多次出现张裂、滑塌等地质灾害。首先,对滑坡区域工程地质条件进行分析,得出滑坡特征与机理。然后,进行基于MSARMA法的边坡稳定性定量评价与敏感性分析,建立排水条件下边坡稳定性分析方法,并验证了排水有效性,利用FLAC^(3D)进行边坡扩帮工程稳定性模拟。最后,提出采用坡体排水与预裂爆破技术,同时构建基于滑动力远程实时监测预警系统的滑坡体监测网。研究结果表明:滑体在降雨与扩帮工程影响下会再次滑移,采用预裂爆破技术与排水措施有效提高边坡稳定性,20个监测点组成的滑坡体监测网成功实现了南芬下盘边坡稳态实时监控与预测预报。

巷道围岩失稳监测技术及应用

巷道围岩稳定性监测可及时对巷道变形与失稳做出预警,是保障煤矿安全的重要手段。针对巷道变形失稳监测的实际,构建45°倾角层状巷道相似模型,设计了可进行巷道围岩力学信息实时探测的小型普通与恒阻监测锚杆,进行基于恒阻大变形锚杆受力的巷道变形与失稳监测模型实验,同时进行多种倾角岩层巷道变形与失稳监测的离散元数值模拟,实验得到巷道变形破坏全过程的位移场精确量测信息与锚杆力学监测信息,分析巷道变形破坏机理,根据巷道变形与锚杆受力变化的时序特征,研究围岩失稳判别条件。结果表明:恒阻锚杆可实现巷道变形与失稳全过程监测,巷道围岩失稳的锚杆受力监测前兆信息为监测曲线短时间内显著持续上升,锚杆受力监测效果优于位移监测。研发恒阻锚杆受力巷道稳定性监测系统并在深部层状岩巷矿井进行工程应用,效果良好。

曹妃甸海积软土微观结构特征试验研究

海积软土的微观结构可反映其物理力学性质,滨海地区公路工程施工中受具有特殊微观结构的海积软土的影响较大。以曹妃甸海积软土为研究对象,运用扫描电镜(SEM)微观结构试验方法,获得200kPa、250kPa、300kPa、350kPa、400kPa、600kPa下曹妃甸海积软土土样的微观结构扫描图像,定量计算土样微观结构参数并分析其演变规律特征。研究表明,曹妃甸海积软土为絮凝结构,在逐渐加压作用下,土样结构单元逐渐破碎且形状发生变化,但结构单元与孔隙的分布特征变得有一定相似性,曹妃甸海积软土的压密施工过程为土样结构单元和孔隙由初始无序状态向定向和有序性的演变过程。

连接体对双塔结构动力特性的影响

运用有限元分析软件ANSYS对某25层大底盘双塔连体结构进行了模态分析,并将结果与未设连体及不同高度处设置连体的双塔结构进行对比.结果表明,设置连体后双塔结构的高阶自振频率显著增大,高阶振型中扭转振型更加突出.

微生物诱导碳酸钙沉淀固化土体的机理及发展

土体中的微生物活动对土体的物理、力学性质有一定的影响。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP),是将微生物反应进行控制和利用,改善土体的物理力学性能。近年来,微生物诱导碳酸钙沉淀加固土体已成为岩土工程的一个热门课题,并取得了一定进展。从微生物矿化的机理出发,归纳和分析微生物固化土体的影响因素与效果。微生物固化土体的影响因素包括 MICP 反应中细菌、营养液、PH 值、温度和固化方式对固化效果的影响。微生物固化土体的效果研究包括微生物固化土体的强度、渗透性、耐久性、抗液化性和微观结构。此外,还对微生物固化土体的实施方法特点、存在问题和发展方向进行了介绍。