考虑闭坑后抽水蓄能的露天矿边坡稳定性分析

由于经济、环境及相关政策影响,我国废弃矿井数量与日俱增,将关停的废弃露天矿重新设计改造成抽水蓄能电站可以提高储能能力、调节地区电网负荷、提高电力系统的稳定性和可靠性,并推动废弃矿区生态修复和资源型城市转型。以抚顺市西露天矿作为研究对象,通过对我国废弃矿井及新能源分布现状的阐释,结合辽宁省电网调峰现状,论证西露天矿抽水蓄能电站建设的必要性;根据西露天矿相关工程背景及地质勘探结果,对西露天矿抽水蓄能电站上下水库选址设计和输水系统工程布置进行研究;抽水蓄能电站的建设会改变废弃矿坑的水位,从而影响矿坑的边坡稳定性。构建西露天矿下水库剖面模型并将其导入Geo-studio软件中,采用极限平衡法结合稳态渗流场分析−395 m、−350 m、−250 m水位下考虑水力效应的矿坑边坡稳定性。研究结果表明:抚顺市西露天矿抽水蓄能电站建设在技术上可行,在经济上合理,可以很好地满足辽宁省电网调峰调频需求,缓解电网运行压力大等问题;拟定西露天矿抽水蓄能电站装机容量为1200 MW,满发小时数为5 h,矿坑东侧区域为下水库,南花园湖为上水库,且上下水库的调节库容大致相等。输水线路布置在西露天矿坑南侧的花岗片麻岩内部;西露天矿坑边坡潜在的滑移风险可能发生在特定水位下的几个区域。为保证抽水蓄能电站投入使用后的库岸边坡稳定性,还需要采取进一步的防渗加固工作。

某滑坡稳定性及治理措施研究

受自然因素和人类活动导致的边坡失稳会引起一系列问题,甚至造成严重的经济损失和人员伤亡。基于此,本文以某滑坡体工程为研究对象,通过调研和现场勘察总结了滑坡空间形态特征、滑床和滑动带特征。基于极限平衡法计算了天然工况和暴雨工况下边坡稳定性安全系数,明确边坡的稳定状态。针对边坡的不稳定状态,提出了桩锚联合支护结构,通过有限元软件建立三维边坡模型,系统探讨了桩锚联合支护施工参数边坡变形稳定性的影响,明确了合理的施工参数。研究表明,剪出口在滑坡体上部分的南侧,滑面几乎贯穿整个区域;天然工况下边坡处于基本稳定状态;考虑暴雨或强降雨影响时,边坡处于不稳定状态;边坡稳定性与桩间距呈反比例关系,与锚固长度成正比例关系;桩间距为3m、锚固长度为15m既能满足边坡稳定性要求,又具有经济性。本文研究方法可为类似工程提供一定的指导。

Space-charge limiting currents for magnetically focused intense relativistic electron beams

The self-consistent differential equations, which describe a laminar-flow equilibrium state in a magnetically focused intense relativistic electron beam propagating inside a conducting waveguide, are presented. The canonical angular momentum, Pe, defined under the conditions at the source, uniquely determines the possible solutions of these equations. By numerically solving these equations, the space-charge limited current and the externally applied magnetic field are obtained in a solid beam and a hollow beam in two cases of Pθ= 0 （magnetically shielded source） and Pθ= const. （immersed source） separately. It is shown that the hollow beam is more beneficial to the propagation of the intense relativistic beam through a drift tube than the solid beam.

复合加筋土的强度与应力应变特性研究

为了探索土工格室与水平向土工合成材料联合加筋作用下土的应力变形及强度特性,本文采用理论分析和三轴试验相结合的方法,对此展开研究。首先推导得到了考虑筋材强度发挥和筋土比例的涤纶布-环状刚塑带加筋黄土的强度表达式,然后对加筋土三轴试验结果进行了分析。研究表明,用复合加筋形式,被约束土体的黏聚力有很大的提高,如果环内填土含有草根,则形成二次加筋作用,当草根比较柔软时,加筋后复合体的黏聚力有很大提高,当根比较坚硬,加筋复合体的黏聚力和内摩擦角皆有很大提高。将计算得到的偏应力与小主应力关系曲线与试验曲线进行比较,发现理论计算曲线与试验曲线吻合好,其最大误差在7.6%以内,同时表明环向筋强度的发挥在3%~15%,水平筋强度的发挥为100%。分析了加筋土的应力应变曲线,发现随着轴向变形的增加,加筋土的应力持续增长,未出现应力降低拐点,再次证明联合加筋材料未达到破坏状态.最后本文对强度指标进行分析,发现组合加筋情况下,黏聚力增加了1.569~5.054倍,而单独水平向加筋时,黏聚力增加了0.260~3.019倍,单独环向加筋时,黏聚力提高了0.732~3.417倍;复合加筋与单独加筋情况下,加筋后土内摩擦角基本不变,最大增加了约2.2°。本文结果对土工格室、土工袋加筋土挡墙承载力及稳定性的研究有指导作用。

组合式刚塑带加筋土强度的理论分析与试验验证

根据试验结果和理论研究,推导得到水平向与环向组合式刚塑带加筋土的强度表达式,并考虑筋材强度的发挥和筋土比例,随后进行详细讨论分析。研究表明,组合式刚塑带加筋土的黏聚力有很大的提高,如果环内含有草根,则形成二次加筋作用,其强度会进一步提高。用文中所推导出的强度公式得到的计算曲线与试验曲线吻合较好,最大误差在5.1%以内,同时加筋材料强度的发挥在1%~7.5%。最后对加筋土强度指标进行分析,研究发现组合式刚塑带加筋土的黏聚力增大了2.75~5.35倍,内摩擦角最大提高了21.7%;而水平向刚塑带加筋土、环向刚塑带加筋土的黏聚力分别增大了0.5~2.767倍、0.732~3.417倍,而它们内摩擦角则增加不多,最大增加了2.2°。综合考虑认为,“4环+3水平”组合加筋形式的加筋效果最好,其次是“2环+4水平”组合加筋形式。在实践中,可参照以上两种加筋形式进行边坡、地基加固修复等。

急倾斜煤层放顶煤分段高度的合理确定

应用弹塑性理论分析了矿山压力对急倾斜煤层顶煤破碎的作用 ,认为在低瓦斯急倾斜煤层中只有当顶煤在支承压力的作用下进入应力极限平衡状态时 ,顶煤才可放出 ,据此计算顶煤可能的分段高度。但分段高度的确定还需考虑煤层厚度变化的影响 ,将煤层厚度视为一个随机变量 。

抗滑桩设计推力计算方法研究

滑坡推力是抗滑桩设计推力的重要依据,工程中通常使用剩余推力法来计算滑坡推力。为了比较准确合理地计算出抗滑桩的设计推力,提出了在剩余推力法基础上的一种新的抗滑桩设计推力取值方法。分析极限平衡状态下和工程安全要求下各条块的剩余下滑力,选择合理的桩位,使得抗滑桩位于滑坡体的抗滑段;然后调整桩后滑体的剩余下滑力,其调整量一方面保证桩前桩后滑体满足工程安全要求,另一方面则作为抗滑桩设计推力的修正依据,其过程由程序实现。通过实例证明了该方法的合理性。同时对今后抗滑桩设计推力的合理取值提供了参考作用。

桂林市喀斯特危岩体发育特征及稳定性分析

危岩体是由多组的结构面组合而形成,在地表风化作用、卸荷作用、重力、地震、降雨等诱发因素作用下处于不稳定、欠稳定或极限平衡状态的岩体。通过对桂林市15座山的326块危岩体发育情况进行实地调查、测绘,得到了几组重要数据,根据危岩体的结构特征和状态特征,将桂林市的危岩体类型分为临空型、倾倒型、贴坡型、孤石型4种基本类型,以白岩山3号危岩体为对象采用极限平衡法对该危岩体稳定性进行了定量验算,综合分析评价了桂林市危岩体的发育特征及稳定性。

考虑位移效应的土压力计算理论

基于朗肯土压力理论,假定填土的内摩擦角与该点土体位移呈非线性关系,进而提出挡土墙的主动和被动土压力的计算模式。该模式随位移变化是连续的,且能考虑墙土间的摩擦的影响。又将其与砂土模型试验结果进行了对比分析,吻合较好,从而证明用该计算模式计算其主动或被动土压力是合理的。此外,根据该计算模式,导出了一种有效估算其静止土压力系数的计算方法。

土质边坡稳定性的概率分析

本文结合Ｂｉｓｈｏｐ方法对土质边坡的稳定性进行了概率分析。实例分析表明，该方法思路清晰，实用性强。该方法亦可用于路堤、软土路基和岩质边坡等的稳定性分析。

墙背粗糙的朗肯土压力理论研究

以经典的朗肯土压力理论为基础,考虑墙背摩擦的影响,利用墙后土体的莫尔-库仑准则、墙背与土体之间的接触面库仑定律,建立了能考虑填土成层、墙背粗糙的朗肯土压力理论。利用FORTRAN语言进行编程计算,将计算结果与传统的朗肯理论进行了对比分析,论证其科学性与适用性,研究其规律性。分析结果表明:利用本文理论计算出的主动土压力大于经典朗肯理论值,而被动土压力小于经典朗肯理论值。

平动模式下挡土墙非极限状态主动土压力计算

改进了极限平衡理论,用于非极限状态主动土压力的研究。对挡土墙后滑动楔体的片体单元进行了分析,建立了关于非极限状态主动土压力强度的一阶微分方程,得到了平动变位模型下,非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点的理论公式,将计算所得结果与模型试验数据进行对比分析。结果表明:墙体平动变位模式下非极限状态主动土压力强度、土压力合力和土压力合力作用点理论公式的计算结果与已有模型试验结果基本吻合。

混沌系统的周期反馈控制与动态控制方法研究

分析Lorenz系统的非线性动力学行为的稳定特性 ,提出一个强度周期反馈控制器 ,采用周期反馈控制方法对Lorenz系统的混沌行为进行了控制 ,并对混沌控制过程进行了理论分析与数值仿真 ,该方法能把Lorenz混沌系统控制到某一平衡态或某一周期态上 .通过实时改变控制参数 ,研究了几个典型物理状态变化现象 ,丰富了Lorenz混沌系统的应用方法 .

复杂坝基重力坝抗滑稳定分析中应力状态研究

将有限元应力成果代入刚体极限平衡法中推求滑块稳定安全系数的强度校核法是一种有效的稳定分析方法,但线性和非线性应力分布所造成的差异是一个尚待深入研究的课题。通过对具有复杂坝基的重力坝的抗滑稳定进行分析,得出如下结论:采用强度校核法进行稳定分析时,应用弹性与非线性有限元的应力结果所得稳定安全系数相差不大,采用弹性有限元的结果能满足工程精度要求。

亭子口重力坝深层抗滑稳定性分析

亭子口水利枢纽大坝是红岩层地区最高的重力坝,坝基部位存在倾向下游且走向与坝轴线夹角较小的软岩、岩层层面和泥化夹层,以及顺河向的陡倾裂隙,因此亭子口重力坝存在较严重的深层抗滑问题。本文在结合坝基下覆岩层分布状态确定滑移模式的基础上探讨了坝基深层抗滑稳定性分析方法的适用性,并应用广义等K法和分项系数极限状态设计方法对亭子口重力坝表孔坝段的深层抗滑稳定性进行了深入研究,并在此基础上对广义等K法中的条块作用力与水平面的夹角φ对深层抗滑稳定性作了敏感性分析。两种稳定性计算方法的结果均表明亭子口重力坝表孔坝段深层抗滑稳定性基本能满足规范要求;广义等K法中条块作用力与水平面的夹角φ取值对深层抗滑稳定分析成果有显著的影响,建议在亭子口深层抗滑稳定分析中φ取5°～10°。

有限元稳定分析法在确定土体结构极限承载力中的应用

本文引入有限元稳定分析法来求解土体结构的极限承载力。在有限元应力应变分析的基础上,通过搜索临界滑动面并增大外荷载使临界滑动面安全系数为1.0来确定极限承载力,并指出由此得到的极限承载力是土体结构沿临界滑动面整体达到极限平衡时的真正承载力。算例表明此法可行,同时将该方法推广到求解边坡极限承载力和地基承载力。文中还研究了边坡极限承载力同自重和坡角的关系。与各传统地基承载力公式比较发现,在土体内摩擦角比较大时,经验公式均低估了地基承载力。最后分析了计算参数变化对地基承载力的影响。

航道护岸工程中基槽边坡稳定研究

航道护岸工程中经常发生基槽边坡滑坡失稳事故,从而造成经济和安全问题。因此,就滑坡发生机理进行研究对保障航道护岸工程顺利建设有重大意义。从极限平衡原理出发,分别运用Fellenius法和Bishop法验算了苏北某航道护岸工程开挖边坡的设计稳定性,并分析比较两种方法的差异,得出了在多层土的计算中有时会出现Fellenius法比Bishop法的安全系数略大的结论。结合工程实际中可能出现的渗流和超载等因素,计算得到边坡安全系数的变化规律和极限平衡状态时的临界负荷,从而提出了相应的预防渗流、控制超载等措施,可以为航道护岸建设提供参考。

库水位升降条件下滑坡的稳定性极小状态——以三峡库区为例

滑坡的变形破坏过程和所造成的不良地质环境问题对人类工程活动带来十分严重的危害,并且还可能引起生态环境的失调和破坏,造成更为深远的影响。对三峡库区滑坡研究发现,随着库水位的动态变化滑坡的稳定性并非出现单调的变化趋势,而是在这个过程中达到稳定性系数极小的状态。然而,对这个极小稳定性状态的形成及特征还缺少论述。本文基于滑坡地下水运动模型和稳定性评价的极限平衡模型对库水位升降条件下滑坡稳定性极小状态的形成机理和影响因素进行研究。结果表明,滑坡稳定性极小状态的形成时间和稳定性系数受到含水层渗透系数和库水位升降速率的影响,并且滑坡在库水位下降阶段的稳定性极小状态比蓄水期更具有失稳风险。

具有HollingⅢ型功能反应的捕食与被捕食收获模型的分支与极限环

研究了具有HollingⅢ型功能反应的捕食与被捕食模型在非线性状态反馈收获下所呈现的复杂性态.在给定生物参数与控制参数满足一定条件下,讨论了该模型正平衡点的存在惟一性及其渐近稳定性,分析了产生分支的原因,证明了极限环的存在性.

基于材料状态相关剪胀性的土坡稳定分析极限平衡法

土体剪胀性对土坡稳定性分析的结果有较大的影响,而在传统的极限平衡法中无法考虑土体的剪胀性。以Toyoura砂为例,通过基于材料状态相关临界状态理论的本构模型,确定了摩擦角与剪胀角之间的关系,然后将采用等效摩擦角的方式用于土坡稳定的极限平衡法分析中,提出了一种基于材料状态相关剪胀性的极限平衡法,并通过算例说明在极限平衡法中考虑剪胀角对正确评价土坡稳定性是很重要的。