基于局部稳定场系数法的含水率变化诱发滑坡稳定性分析

为准确评价由降雨及泄洪雾化导致的岩土体含水率上升所诱发的滑坡的稳定性,引入局部稳定场系数法,并对其相关的基础理论及求解过程进行了说明。最后基于此法对具体实例开展了稳定性分析,并与基于滑动面假定的刚体极限平衡法所得结果进行了比较。结论如下:对同一滑坡开展稳定性分析,采用局部稳定场系数法所求结果与现场调查及传统的刚体极限平衡法所得结果吻合;结合Geostudio-Seep/W-Sigma/W、Excel VBA、Surfer等程序可实现局部稳定场系数法,该法无需指定滑动面,且充分考虑斜坡体应力环境,适于评价由降雨及泄洪雾化引起的斜坡失稳问题。

在半球区域内求解稳定场方程时关于延拓问题的讨论

对在半球形区域内求解稳定场方程所用延拓方法,以及解方法的合理性作必要的讨论和分析。

本征函数法应用于矩形区域上稳定场问题

文章结合叠加原理 ,应用本征函数法研究矩形区域上稳定场问题 .这种方法综合了传统方法的优点 ,扩大了应用范围 ,改善了特解法的不足 .

水-气耦合下的土质边坡稳定系数场分析

传统边坡稳定性分析方法仅对潜在滑动面进行整体稳定性评估,无法获取各点的安全系数.基于稳定系数场理论,综合考虑水-气耦合作用,对降雨条件下边坡稳定性进行分析.结果表明:1)稳定系数场法能够直观地体现水-气耦合作用下边坡的具体破坏区域,得到各点的安全系数;2)孔隙气压力对边坡降雨入渗有一定阻碍作用,并且随着降雨时间的推移阻渗效果愈明显,相同条件下降雨40 h时,两相流湿润锋深度较单向流减小了28.6%;3)相同条件下,考虑水-气耦合作用将降低边坡稳定性,以降雨40 h为例,两相流边坡失稳面积约为单向流的1.7倍.因此,在实际工程中对边坡稳定性分析时考虑水-气耦合作用,工程偏于安全.

某铜镍矿两步骤嗣后充填回采地压分布与采场稳定性研究

在金属矿山开展两步骤嗣后充填回采过程中,围岩应力平衡状态多次重新分布,易诱发岩体失稳破坏等地压显现问题,为矿山安全高效开采带来巨大的安全隐患。以某铜镍矿急倾斜厚大矿体为研究对象,通过开展岩体结构面现场调查,对矿山各中段围岩赋存特征与典型工程地质岩组的岩体质量情况进行有效探查与分级评价;采用数值分析方法,构建矿山三维工程地质模型,获得了各中段两步骤嗣后充填回采过程的应力场、位移场分布规律与塑性破坏特征。依据矿山开采现状及现有研究成果,开展采场稳定性评价,实现对矿山地压显现区域的准确识别。研究结果表明:矿山各中段围岩主要发育为3组优势节理,发育程度为中等-密集;3种典型地质岩组的岩体质量Q平均值分别为3.95、8.03、6.81,且随埋深增加整体呈下降趋势。同时,受开采扰动影响,各中段采场的应力、位移与塑性破坏区域的分布规律基本相同,且二步骤回采的地压活动特征比一步骤更加显著。针对两步骤嗣后充填回采采场围岩稳定性控制难题,将研究成果与现场实际相结合,实现了对采场稳定状态的精准识别与评价。研究成果对于矿山围岩风险判别与地压管控具有重要的指导意义。

多尺度稳定场GAN的图像修复模型

近年来生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)已经展示了它在图像修复任务中修复大面积缺失区域并生成合理语义结果的潜力,但现有方法经常忽略缺失区域的语义一致性和特征连续性,并对不同尺度特征的感知能力不足,因此提出一种基于多尺度稳定场GAN的图像修复模型.该模型的生成单元汲取了U-Net的特点,将稳定场算子嵌入到跳跃连接中以填充编码器特征图中的缺失区域,保持了缺失区域的语义一致性和特征连续性;然后通过多尺度融合计算逐步加强经稳定场算子填充缺失区域的特征图的传递,使得跳跃连接传递的信息不再来自单一的特征图,让模型能够感知高层特征的语义信息.在人脸和自然场景等数据集上的实验结果表明,该模型优于其他的经典图像修复方法.

铝土矿矿柱与矿房留采比对采场稳定性的影响

山西A铝土矿属于沉积型铝土矿床,采用房柱法开采,要实现矿石采出率与采场稳定性关系的平衡,合理设计采场参数是关键。以该矿实际地质开采条件为工程背景,采用理论分析与数值模拟的方法,在留设矿柱宽度为4 m固定不变的前提下,对比分析了3种不同留采比(分别为1∶1、1∶1.5、1∶2)开采方案下的采场稳定性。研究结果表明:随着矿房开采宽度的增大,矿柱竖直应力峰值逐渐增大并且应力向矿柱内部集中,顶底板位移与塑性破坏区也随之增大。留采比1∶1.5(留设矿柱宽度4 m,开采矿房宽度6 m)为该矿最优的矿柱与矿房留采比,可最大限度提高矿石的采出率,同时保障采场的稳定性,可为山西省铝土矿安全高质量开发提供理论支持。

西沟矿南排土场稳定性控制技术研究

根据西沟矿南排土场现有地形、地貌,结合露天采矿进度及道路运输,设计采用自上而下、由东向西推进进行逐层剥离,通过对排土场边坡主要技术数据的实时监测监控、巡线员数据的实时查询、监测数据的智能分析等,实时了解该边坡安全状态并做出预测预警,为边坡稳定性控制决策提供依据。

基于渗流-应力场耦合的地下连续采矿围岩稳定性仿真实验

富水条件下,地下采矿工程的稳定性必须要考虑渗流作用的影响。以某矿山为研究对象,采用有限元连续介质分析法,模拟渗流场-应力场耦合作用下采区围岩的动态损伤规律。结果表明,随开采步距的增加,渗流场向掘进面方向发展,采场顶板的水压力和沉降量均增大,在开采步距84 m之前,增长较为缓慢,之后增长迅速。通过等效数值模型计算,确定最终的合理充填步距,设计合理的充填方案为:开采步距为84m时充填步距为72 m,至开采步距为144 m时充填步距为48 m,至开采步距为180 m时,充填步距为36 m。

某矿采场稳定性分析及结构参数优化

某矿为薄层状矿体,矿体之间存在以泥质粉砂岩为主的软弱夹层,采场稳定性较差,不利于矿山安全生产。课题组应用3D-σ软件对矿区采场建立三维模型,对2种开采方案、3种采场结构参数进行数值模拟,计算和分析采场回采过程中矿岩体的应力、位移、塑性区及安全率的分布状况,判断采场的稳定性。数值模拟计算结果表明:采场和中段之间均留2 m的连续间柱和顶柱是非常有必要的,抑制顶板变形破坏有明显的作用,但是仍然无法控制采场顶板的破坏;在采场内留2 m×2 m点柱的条件下,点柱间的矿块跨度控制在6 m以内能保证顶板的稳定。通过安全率回归方程计算得出:在满足安全率大于1.15时,点柱间矿块的合理跨度应小于6.027 m。同时为提高采场矿石的回采率,综合考虑最终确定点柱间的矿块跨度为6 m,能达到安全与经济的有效平衡,研究成果为该矿山的安全生产提供理论性指导。

金属矿山采场稳定性评价方法进展与展望

影响矿山采场稳定性的因素错综复杂,为了减少矿山采场开采过程中人为因素的影响,对矿山采场的稳定性进行分析评价是十分必要的。概述了金属矿山采场稳定性评价体系由依赖单一岩体质量评价指标到多指标定量定性分析的发展历程,总结了经典力学解析法与评价体系中应用较多的工程类比法、Mathews稳定图表法与国标评价法,介绍了数值模拟法、不确定理论法和神经网络法评价体系在金属矿山中的应用。根据目前各评价系统的应用情况,分析其存在的问题与不足。研究结果表明,在金属矿山中,各类评价体系均有其优势与不足,针对不同类别、不同大小的矿山应采用不同的评价体系进行分析评价。提出要借助现代计算机技术,实现基础数据的日常化快速采集与信息化管理,从而实现采场稳定性的快速连续评价,并且应根据深部岩体“三高一扰动”的恶劣赋存条件,探究适用于深部采场的稳定性评价体系。

近距离煤层重复采动下深部采场稳定性分析

针对近距离煤层重复采动下深部采场失稳这一难题,采用理论分析、相似模拟与数值模拟相结合的方法,研究了重复采动下深部采场稳定性。研究得到:在深部高地应力场、高地温场和重复开采扰动的三者共同作用影响下,采场硬岩会表现出流变特征,软岩破坏也会出现较大的塑性变形,导致岩体强度变得更低,在相同顶板压力作用下采场更容易失稳;5#煤层开采时,采场上方顶板将形成“拱式”结构和“砌体梁”结构,并会出现2种不同程度的顶板来压现象,频繁来压易造成采场顶板冒顶与煤壁片帮,导致采场失稳;在近距离煤层重复采动下,下位煤层采场围岩稳定性遭到破坏,下工作面周期来压呈不规律现象,失稳的主控因素是采场顶板厚度与煤层厚度比和顶板岩体强度,在深部开采复杂条件下保障采场稳定性的措施是对顶板与煤壁进行超前加固。

蚀变断层破碎金矿高分段空场嗣后充填法采场稳定性研究

针对矿山采用高分段空场嗣后充填法时出现分段高度增大、单次爆破后空区暴露面积增大、容易引发采场围岩冒落等安全问题,以某蚀变断层破碎金矿山的采矿方法研究为例,在钻孔岩芯调查、点荷载及室内测试的基础上,使用RMR法及Q系统进行了岩体分类,引用量化性等概率线Mathews合成图,对60 m中段高度下,采宽8~15 m、采长20~50 m变化范围进行了稳定概率横向梯度对比。通过比较分析结果与试验结果表明,受断层及平行蚀变带影响,矿体东端、西端局部破碎,随矿体埋深增大,上盘平行矿脉尖灭,西区矿岩完整性提高;东区矿体(厚度30 m)推荐采场宽度设置为11 m,西区矿体(厚度25 m),采场宽度宜控制在10.5 m以内,此时采场各暴露面稳定概率均大于80%。该方法的应用为矿山安全开采起到了关键技术作用,可以为采用类似采矿方法的矿山提供重要技术支撑。

基于围岩应力监测和振动监测的采场稳定性研究

采用自主设计的多功能监测杆对某金属矿采场开挖过程中的围岩稳定性进行实时监测,记录采场回采过程中监测杆长度范围内岩层垂直方向应力变化和围岩振动事件。结果表明,开挖面积增大会导致围岩所受应力和峰值速度呈现上升趋势,反映出围岩内部发生破裂次数增多,围岩稳定性下降,松动圈深度增加。对于采用集中端头锚固式锚杆进行支护的矿山,锚杆长度大于松动圈深度时,能更有效地控制松动圈演化和岩体冒落。该采场完成为期一个月的开采后,岩层沉降使监测杆长度范围内岩层垂直方向应力增加约3.9 MPa,振动事件强度满足我国爆破振动安全许可标准,综合评价围岩稳定性较好。

金川二矿区采场稳定性与进路宽度关联性数值分析

为了研究金川二矿区采场稳定性与采场进路宽度的关联性,采用FALC3D数值仿真软件,揭示了二矿区采场开采期间不同进路宽度下最大主应力、塑性区、矿岩位移量的演化规律,并优选了进路宽度。结果表明,最大主应力随着进路宽度增加而递减,塑性区、矿岩位移量随着进路宽度的增加而增加;数值模拟结果与二矿区现场实际结果吻合。数值试验结果为二矿区采场的进路宽度选择提供了有利支撑。

面向渗漏探测的堤防磁场分布特性分析

快速确定堤防渗漏隐患的位置信息,对堤防的治理具有重要意义。然而在渗漏通道弱磁数据处理过程中,堤防正常场计算往往需要花费较长时间,严重制约着渗漏隐患的定位效率。为解决上述问题,本文基于有限单元法开展了磁电阻率法探测堤防渗漏的建模仿真工作,探究了不同尺寸堤防内稳定电流场及其外部磁场的分布特性,并构建了一定数量的模型数据库。研究结果表明,磁感应强度y分量在测域中部的整体波动相较于x分量和z分量更大,其值随堤防上宽的增加呈下降趋势,而随斜坡角度的增大或堤防主体高度的增加呈上升趋势。依据本文总结的分布特性,可以预测数据库中缺失的堤防正常场,堤防模型的预测平均相对误差为9.63%。

充水环境下房柱法采场稳定性分析

矿井淹井时井下工程结构的稳定性受到影响,严重时地下水还会诱发采空区失稳塌陷、地面沉陷等地质灾害。结合锡基坑铅锌矿房柱法开采与雨季淹井的特点,按照从局部到整体的研究顺序,采用室内试验、理论计算和数值模拟的手段对充水环境下的锡基坑铅锌矿房柱法采场的稳定性开展研究。结果表明:(1)充水环境下的矿岩石和矿岩体的力学性能出现了不同程度的下降,矿柱的安全系数降低。(2)充水环境下采场顶板的最大沉降值增大,承受的最大拉应力减小,拉伸破坏区范围增大且更易贯通,采场顶板稳定性降低。(3)充水环境下矿柱受到的最大压应力增大,随着矿柱宽度的减小,矿柱更易发生塑性破坏,矿柱宽度减至3 m时,矿柱出现贯穿性的压剪破坏区,矿柱失效。基于上述结论,针对易受地下水淹井的采用房柱法开采的矿山,提出了加大矿柱尺寸,及时对矿房进行充填,对不合格的矿柱和顶板进行加固等建议。

进气加温模拟装置对涡扇发动机进气流场稳定性影响试验

为分析新设计的进气加温模拟装置对涡扇发动机进气流场稳定性的影响,对试验设备、测试方案、进气流场的稳定性评估方法和试验方案进行设计研究。通过开展气源供气温度、供气流量和发动机状态多因素匹配工况下涡扇发动机与进气加温模拟装置的联合试验,确定发动机进口气流稳定性指标的最高值。对不同试验工况数据进行计算分析,结果表明:进气加温模拟的稳压进气道对发动机进口压力场影响较小,发动机状态稳定时进口温度场只有1个高温区,T_(1)升高以及发动机状态提高,温度场及压力场不稳定性增大,多工况下发动机温场周向不均匀度最大为0.6907%,压力场周向畸变指数最大为0.0187%。进气加温模拟装置条件下,发动机压力场和温度场稳定性情况满足发动机试验要求,可为后续开展发动机进气加温试验提供参考。

基于FLAC3D的上向水平分层充填法采场稳定性分析

小东沟金矿厚大矿体采用上向水平分层充填采矿法开采,合理的采场结构参数直接关系到采场稳定性和矿体开采效率。设计3种采场结构参数,建立FLAC3D数值模型进行计算。模拟结果表明,矿房开采过程中各方案最大主应力、垂直方向位移和塑性区体积均较小,开采矿柱时应力、位移和塑性区体积值均急剧增加。矿房跨度过大易导致矿柱开采过程中采场稳定性降低,增加安全隐患。最优采场结构参数为矿房宽6m,矿柱宽5m。模拟结果为小东沟金矿采场结构参数的确定提供了理论支撑。