含裂隙近水平红层软岩边坡渗透稳定性模型试验

针对川东地区含裂隙近水平红层软岩边坡在长时强降雨条件下易产生滑坡灾害的问题,依托含双软弱夹层的此类典型坡体实例,以弹性模量和抗拉强度为主控因素制备可表征软岩遇水软化开裂特性的相似材料,构建了含裂隙近水平红层软岩边坡的室内物理试验模型,研究了边坡在长期雨水入渗作用下的坡体变形、裂隙扩展和稳定性演变规律。结果表明:(1)坡体变形发展可分为初始变形阶段、匀速变形阶段、加速变形破坏阶段;(2)坡体裂隙扩展主要包括在坡体后部的自下而上发育的“上窄下宽”裂隙,以及在坡体前部的自上而下发育的“上宽下窄”裂隙。裂隙扩展区域主要集中在上、下软弱夹层之间,其中易产生超孔隙水压力;(3)试验模型的FLAC3D数值模拟再现了该推移式滑坡的渗流过程,超孔隙水压力随时间呈现先增大后逐渐趋于稳定的变化特征,在软弱夹层和竖向裂隙处,超孔隙水压力呈累计增大的特征;(4)坡体滑面形成及失稳破坏演变过程可划分为浅表层裂隙发育贯通阶段、裂隙向软弱夹层延伸发育并逐步贯通阶段、裂隙扩展与坡体滑动失稳阶段。长期雨水入渗致岩体强度弱化,以及裂隙逐渐向坡体深部发育并与软弱夹层贯通形成多级阶梯式滑裂面,是造成含裂隙近水平红层软岩边坡滑动失稳的根本原因。

露天煤矿非工作帮顺倾软岩边坡稳定性研究

为达到提高露天煤矿顺倾软岩边坡稳定性的目的,结合白音华二号露天煤矿非工作帮为典型顺倾软岩边坡的工程实际情况,采用岩土工程数值模拟软件FLAC^(3D),揭示边坡稳定性的形态效应与尺寸效应;建立了临界坡角与弱层暴露临界长度之间的关系曲线,最终设计了有利于稳定的白音华二号露天煤矿非工作帮边坡空间几何形态。研究结果表明:通过合理控制弱层的暴露长度以及开挖坡角等关键指标,可有效提高露天矿边坡的稳定性,最终确定的白音华二号露天煤矿非工作帮开挖坡角为45°,此时坑底弱层的临界暴露长度约为176 m,边坡即可满足安全要求。

极端降雨工况下库岸软岩边坡综合防护措施工程效果分析

采取工程加固措施是保证边坡安全稳定的重要手段,具有十分重要的意义和作用。文中以碧流河水库上游软岩边坡为例,利用数值模拟的方式对不同加固措施组合方案的效果进行对比分析,结合计算结果和工程的实际,建议综合运用三维网植草护坡、锚杆框格梁支护和坡面固化土处理等3种措施对边坡进行加固处理。

扎哈淖尔露天矿含断层和弱层软岩边坡变形破坏机理

为了研究变形破坏机理,基于刚体极限平衡理论与强度折减理论,利用SLOPE/W软件中刚体极限平衡分析Morgenstern法与FLAC3D有限差分软件分别对扎哈淖尔露天矿含有断层和弱层软岩边坡变形破坏机理进行了研究。研究结果表明:浅部边坡变形破坏主要受ⅠA煤层顶板控制,其滑坡模式为剪切圆弧为侧界面与弱层面为底界面的切层-顺层组合滑动;深部边坡变形破坏主要受断层和ⅣC煤底板弱层控制,其滑坡模式为断层、剪切圆弧为侧界面与弱层面为底界面的切层-顺层组合滑动;通过对比分析,极限平衡分析中搜索的最危险滑动面与FLAC3D模拟变形破坏二者具有一致性。

露天矿山软岩边坡的常态化监测系统研究

为了对露天矿山软岩边坡的蠕动变形情况进行有效的常态化监测,建立了一套以边坡雷达及GNSS监测技术为核心的边坡监测系统。介绍了2种监测技术的基本原理、技术模式及布置方案等,并结合监测数据对边坡岩体的蠕动变形趋势进行动态分析。结果表明:边坡雷达及GNSS监测技术组成的边坡监测系统能够实现长周期、大范围的边坡稳定性监测,为露天矿山的软岩边坡蠕动变形研究提供技术支持。

露天矿多弱层软岩边坡蠕变研究

露天矿软岩边坡大部分是长时间沉积和风化形成的,具有多弱层边坡的特性,其安全性多依赖于软岩夹层的力学性质。而岩质边坡破坏大多是长时间应力加载导致的蠕变破坏。该文通过对抚顺西露天矿软岩边坡进行蠕变试验研究软岩蠕变性质,并运用时间硬化模型模拟软岩蠕变特性,验证时间硬化模型的正确性,进一步对开挖后100 a内不同软弱夹层的软岩边坡工程现场进行数值模拟。研究表明抚顺西露天矿中软岩在恒定应力水平下会出现典型的3个蠕变阶段,并发现多弱层软岩边坡蠕变变形规律。

电极距对软岩边坡电化学加固效果的影响研究

依托白音华三号矿软岩边坡加固试验,研究了3种不同电极距对电化学加固效果的影响;在不同电极距的情况下,对比分析了电流变化、能量消耗与加固效果间的关系;开展了加固试验后边坡岩土体物理力学性质以及边坡稳定性分析。研究结果表明:电极距与加固过程中最大电流呈反比,与电阻及加固完成所需时间成正比,与累计能耗与电极距呈正比;加固后,T1区块岩土体力学强度大于T2、T3区块,说明减小电极距能够有效提高岩土体强度;但同时T1区块的能量消耗也最高;综合考虑加固效果、经济效益等方面因素,选取4 m电极距为白音华三号矿软岩边坡电化学加固试验的最优电极距参数。

布沼坝露天矿西帮软岩边坡变形机理研究

以布沼坝露天矿西帮软岩边坡为研究对象,结合相关地质资料,建立三维模型;利用FLAC3D软件采用强度折减法对布沼坝露天矿西帮软岩边坡局部台阶滑塌机理进行研究,根据滑塌前监测数据及降雨量数据对比分析,进一步明确变形原因;同时还介绍了露天矿西帮软岩边坡变形处置措施。研究表明:降雨是导致此次边坡变形的主要诱导因素,变形主要位于边坡临空面浅层,应力分布基本平行于斜坡面,且拉应力与压应力分别集中于坡顶与坡脚,为推移式变形,与实际表现出的后缘沉降、前缘隆起的变形特征一致。

软岩边坡锚索预应力定量损失规律研究

预应力锚索是各类永久性岩质边坡最有效的加固手段之一,但其预应力损失使锚索锚固效果难以保证。以一高速公路软岩边坡支护工程为依托,通过现场实测分析,得到锚索预应力的定量损失规律:锚索预应力损失分为瞬时损失和时程损失。前者可达到初始张拉荷载的8%左右;后者又可分为短期和长期损失,其中长期损失的损失量可达到锚索初始张拉荷载的15%左右,该过程约需50 d以上时间完成。分析所得结果为预应力锚索定量补偿张拉和超张拉提供了理论依据,可为同类软岩边坡支护工程提供有益参考。

露天矿含断层逆倾软岩边坡滑移模式及稳定性研究

作为一种典型的露天矿边坡,含断层逆倾软岩边坡变形破坏机理及稳定性问题尤为复杂。以胜利西二露天矿西帮边坡为工程背景,基于强度折减原理,应用有限差分软件FLAC3D模拟分析了Fx1断层位置、倾角及弱层逆倾角度不断变化时西帮软岩边坡的滑移模式及稳定性变化规律,阐明了边坡变形破坏机理。结果表明：逆倾软岩边坡滑坡力学机理受断层位置影响较大,当断层逐渐向边坡外侧偏移时其滑坡的力学成因由推动式滑坡逐渐过渡为牵引式滑坡,边坡稳定性逐渐提高;当断层倾角增大到某一值时,断层对逆倾软岩边坡滑移模式及稳定性影响消失;弱层倾角对滑面位置影响较大,边坡稳定性随弱层倾角减小逐渐降低;该矿西帮边坡稳定性主要受弱层控制,Fx1断层次之;当Fx1断层露头距边坡坡脚水平距离大于221 m时,边坡稳定性及滑坡模式不再受Fx1断层的控制;当Fx1断层露头距边坡坡脚水平距离小于201 m时,边坡稳定性逐渐提高,潜在滑坡模式由剪切圆弧-弱层相结合的组合滑动过渡为剪切圆弧-断层-剪切圆弧-弱层相结合的组合滑动。

降雨条件下软岩边坡渗流-软化分析方法及其灾变机制

降雨条件下软岩边坡的灾变问题是滑坡领域研究的热点与难点。采用间接耦合法进行软岩边坡降雨入渗分析,根据软岩边坡非饱和渗流-应力计算原理,建立了软岩边坡渗流效应分析方法;将软岩抗剪强度的遇水软化特征动态赋予暂态饱和区中对应的软岩体,模拟降雨渗流条件下软岩边坡的软化效应;将渗流与软化相结合,建立基于暂态饱和区的软岩边坡降雨-渗流-软化-灾变的数值分析方法,并用于实例边坡的降雨灾变机制分析。结果显示,软岩边坡潜在滑动面深度随时间逐渐变浅,安全系数-时程曲线呈反向复曲线形态,当边坡开始软化时曲线上出现拐点。边坡稳定性计算结果与实际情况基本相符,表明思路与方法具有一定正确性,可为软岩边坡治理方案设计提供理论依据。

露天煤矿端帮逆倾软岩边坡稳定性研究

为达到提高露天煤矿经济效益的目的,在确保最大限度回采压煤的前提下,以露天煤矿边坡稳定性问题作为边坡优化设计标准,结合胜利西二露天煤矿西端帮逆倾软岩边坡工程实际,采用刚体极限平衡软件和数值模拟软件FLAC3D相结合的方法,通过不断调整边坡参数,研究分析了不同留设煤柱长度到界边坡滑移模式及稳定性变化规律,优化设计了胜利西二露天煤矿西端帮最终边坡形态。研究结果表明:胜利西二露天煤矿西端帮逆倾软岩边坡滑移模式及稳定性主要受煤顶底板弱层控制;其稳定边坡角随着煤柱长度的增加呈先减小再增加最后趋于稳定的趋势;采用内排压帮可将西端帮压煤全部采出,最终帮坡角提高至32°,采出压煤471.44万t。

三道岭露天煤矿逆倾软岩边坡变形破坏治理方案研究

为解决三道岭露天矿西采区南帮逆倾软岩边坡滑坡规模大、治理困难的问题,基于已有监测数据,明确了最危险滑坡区域范围,通过滑坡变形反分析,确定了岩土体物理力学参数;基于极限平衡法及数值模拟方法,研究了不同压帮高度条件下边坡稳定性变化规律,提出了逆倾软岩边坡变形治理措施;根据压帮后监测数据,对南帮边坡治理效果进行了评价。结果表明:极限平衡法与数值模拟法研究结果具有很好的一致性,边坡稳定性均随内排压帮高度增加而增大;当内排压帮高度为28 m时,边坡稳定系数达到1. 11,满足安全储备系数要求;实施内排压帮后,各地表监测点基本处于等速变形阶段,边坡治理方案效果显著。

含顺倾弱层软岩边坡三维稳定性影响因素分析

为定量揭示露天矿开挖过程中各人为因素对含顺倾弱层软岩边坡三维稳定性的影响及其程度,以扎哈淖尔露天矿南帮边坡为工程背景,基于强度折减法,应用FLAC^(3D)数值模拟软件,探讨了开挖位置、开挖坡角和内排追踪距离不同时南帮边坡的变形破坏机制和边坡稳定性的影响规律。结果表明:无论开挖位置、开挖坡角与追踪距离如何变化,横采南帮的滑坡模式均为以IVC煤底板弱层为底界面的切层-顺层滑动;在横采条件下,边坡三维稳定性主要受内排追踪距离影响,随追踪距离的增大呈负指数规律减小,且随开挖位置的向南偏移或开挖坡角的减小近线性减小;在横采条件下,内排土场与工作帮间的追踪距离控制在一定范围内时,可以充分利用边坡稳定性的三维效应回收煤炭资源。

软岩边坡加固中锚索预应力变化影响因素分析

预应力锚索被广泛应用于边坡加固,并获得了良好的加固效果和经济效益,但针对锚索预应力的影响因素及变化规律的研究还不多见。本文简要分析了预应力锚索的受力形式,结合实际软岩边坡工程,比较分析施工期和雨季中大量的监测数据,详细探讨了边坡在最不利时期中影响预应力变化的主要因素及变化特点。主要包括锚索材料、施工影响及外部因素等,对进一步综合归纳预应力变化的规律及计算模型的确定有一定的参考价值。

延吉盆地强膨胀软岩边坡变形机理及防治措施

以严重影响吉林-珲春高速公路建设的延吉盆地强膨胀软岩边坡为例,证实了在延吉盆地发育有大量的强膨胀软岩,并通过现场调研、取样、大量的室内试验和理论分析相结合的综合手段揭示出延吉盆地强膨胀软岩边坡的变形机理,即"蠕滑拉裂,梯级牵引,大雨大动,无雨微动",同时针对强膨胀软岩边坡复杂的变形力学机制,采用关键技术将复杂性变形力学机制转化为单一型变形力学机制,并提出了具体防治措施.

含顺倾煤层软岩边坡滑动区稳定性分析与工程治理实践

针对顺倾煤层软岩边坡滑动现状,结合GPS监测数据,研究了其滑动机理与工程治理措施。结果表明,软岩边坡滑动机理为滑体前缘剪出,滑体后缘产生张拉裂隙,中部主滑段切断岩层沿弱层产生切层—顺层滑动。运用SLOPE/W软件及监测数据进行了滑动区边坡工程治理前、后的稳定性评价,评价结果表明:治理前其滑动区边坡稳定系数为0.976、0.996,监测位移逐渐增大,说明其处于不稳定状态;实施工程治理措施后,达到了安全储备系数1.2的要求,监测位移趋于近水平,说明工程治理措施选择方法恰当,可为其他顺倾煤层软岩边坡滑动变形及治理措施选择提供指导。

土质及软岩边坡地震稳定性影响因素分析

汶川地震后,拉剪破裂面已经成为岩土工程界公认的边坡破坏面,传统的剪切破坏面不符合动力边坡破坏的实际情况,文章修正了传统动力时程分析法,提出一种全新的动力边坡稳定性判断方法。此种方法在理论和实际中都有很大优势,为了保证此种方法计算结果的唯一性和准确性,则必须保证判断动力边坡的判据不受其他因素的影响。为此文章通过采用FLAC软件模拟土质及软岩边坡,计算分析弹性模量、时间间隔和局部阻尼系数的选取对土质及软岩边坡动力稳定性安全系数的影响,以此来验证此种动力边坡稳定性判断方法是否可行。

GFRP土钉加固软岩边坡的研究

某软岩边坡采用GFRP土钉和HRB335级钢筋土钉共同支护。运用MIDAS/GTS有限元软件对边坡破坏状态下GFRP土钉进行数值模拟计算,得到土钉轴力和剪力沿钉长及边坡高度的变化规律,土钉受到的最大轴力和剪力均小于设计值。利用有限元强度折减法和极限平衡法,分析加固前后边坡的稳定性,得到支护前后边坡的安全系数分别为1.03和1.45。两种土钉的应变监测结果表明,GFRP土钉与对应高度的HRB335级钢筋土钉的应变值基本一致,各排土钉的最大应变峰值连线与支护前边坡的潜在滑动面吻合,加固后边坡不会发生内部剪切破坏。对边坡土压力的监测显示土压力均呈梯形分布。

湿-热-力作用下软岩边坡破坏机理及其稳定性研究进展与展望

软岩强度低、易变形,受湿、热、力等因素影响极易发生崩解,进而导致边坡失稳破坏。许多学者对软岩崩解机理、强度劣化规律以及边坡稳定性进行了研究。为总结现有研究成果,深化对软岩边坡破坏机理及稳定性的认知,对软岩在湿-热-力作用下的崩解特性、强度劣化规律以及边坡稳定性分析方法进行综述。首先,讨论各类软岩的宏观崩解特性,通过电镜试验和CT扫描试验,从微观角度揭示软岩崩解机理;其次,对现有软岩无侧限抗压、三轴剪切试验成果进行总结,探讨软岩在湿、热、力条件下的强度劣化规律;最后,介绍了模型试验、数值模拟等研究手段在软岩边坡稳定性分析方面的应用,指出正确设定初始条件是模型试验以及数值模拟分析中需要着重考虑的关键因素。根据研究成果对湿-热-力作用下软岩边坡破坏机理与稳定性分析的发展方向进行了展望:应进一步细化软岩类别,根据初始状态定量分析湿、热、力等因素在软岩崩解过程中所占比重并预判其崩解特性;提高湿-热-力耦合作用下的强度测试手段,开展更符合自然状态的多因素、多变化路径下的软岩强度劣化规律研究;设计可实现湿-热-力耦合作用的边坡模型试验装置,推导能适应多种情况的新型理论分析方法,在数值模拟技术中充分考虑软岩的胀缩特性以及边坡初始孔隙裂隙分布状态。