露天煤矿粉质黏土边坡失稳机理与防治

山西某露天煤矿自建设初期,其首采区就连续发生大规模塌方,成为困扰矿山工程技术人员的一大技术难题。利用MIDAS/GTS有限元软件建立边坡模型,开展了不同强度弱化阶段情况下边坡稳定性的数值模拟。通过对塑性区分布和位移云图等数据进行分析,判断粉质黏土边坡强度弱化不同阶段的失稳形式及规模大小。在此基础上,通过对喷混凝土支护方案进行校核及比较,确定影响边坡变形破坏的关键区域。最终提出边坡“削坡+护坡”的滑坡综合治理方案,取得了良好的边坡治理效果。

降雨和蒸发对粉质黏土边坡稳定性影响分析

以山西某露天矿粉质黏土边坡为工程背景,基于饱和-非饱和渗流理论及流固耦合原理,采用有限单元法研究了降雨和蒸发作用下边坡孔隙水压力、体积含水量、位移及应变变化特点,并对不同降雨强度和蒸发强度下的边坡孔隙水压力和安全系数进行了对比分析。研究结果表明:降雨入渗导致浅层土体含水量增大,基质吸力降低,降低边坡稳定性,降雨强度越大,边坡稳定性下降越快;蒸发会降低浅层土体的含水量,增加吸力,提高边坡稳定性,且蒸发强度越大,安全系数提高越快;边坡孔隙水压力和安全系数与天气条件之间存在滞后关系,滞后时间随土体深度增加而增加。

粉质黏土边坡稳定性分析研究

粉质黏土广泛分部于我国西北地区,这种土遇水极易发生软化崩解,在该种土质中修建水利工程存在边坡稳定性问题,因此有必要开展相关分析研究。采用刚体极限平衡法,对西北某地粉质黏土边坡进行稳定性分析,同时应用FLAC3D数值模型分析了暴雨工况下边坡变形情况。研究表明,在正常情况下,该边坡稳定性较高。但在暴雨工况下,粉质黏土遇水后抗剪强度减小,边坡稳定性降低,有滑坡危险,并针对该情况给出了合理的加固措施。

季冻区边坡地下水渗流模型试验

随着季节冻土区的交通网络建设和基础设施建设项目不断增多,季节冻土区边坡工程冻融灾害问题越发严重。中国在此方面的研究起步较晚,中国学者虽积极开展研究;但较少有人通过试验手段研究地下水位变化对季节冻土区边坡的影响。使得季节冻土区边坡因春融期地下水上升引起的冻融-渗流稳定性问题成为亟待研究的课题之一。通过室内模型试验,揭示季节冻土区粉质黏土边坡在不同初始含水率、相同坡比的条件下,随着地下水位的升高,粉质黏土边坡在春融期破坏形式由浅层滑坡破坏向整体破坏过渡。

基于颗粒流程序的广义Kelvin模型及其应用

研究具有流变特性的由一个Maxwell体和任意个Kelvin体串联组成的广义Kelvin模型,并对其本构关系进行推导。在Microsoft Visual Studio平台上采用C++语言编译模型的头文件和源文件,开发出广义Kelvin模型的动态链接库(DLL)文件,在二维颗粒流程序(PFC2D)中对DLL文件进行加载调用,实现对广义Kelvin模型的开发。对含不同数量Kelvin体的广义Kelvin模型进行应力松弛模拟试验,得到接触力随时间的变化关系并与理论解对比,验证了开发模型的准确性。在此基础上,以某露天煤矿的含粉质黏土边坡为工程实例,利用开发的广义Kelvin模型对其失稳过程进行模拟,所得结果与边坡现场特殊的帽檐形破坏模式相符,而与采用普通线弹性模型模拟得到的边坡失稳形态为"圆弧滑动"不一致,说明该模型可用于研究此类含粉质黏土边坡失稳的破坏机制,并在此基础上,提出了对该类含具有流变特性的粉质黏土边坡的处治建议,研究结论可为今后类似研究提供有益的参考。