倾斜锚固桩提升含软弱夹层边坡稳定性的应用与设计优化

通过数值模拟方法研究了倾斜锚固桩在加固含软弱夹层边坡中的稳定性影响,探讨了软弱层角度及桩倾斜度对桩身位移及内力的影响规律。研究发现,软弱层角度和桩倾斜度对边坡稳定性具有显著影响。软弱层角度的增大通常导致桩身位移和内力增加,而桩倾斜度的调整则能有效控制桩身位移和内力,特别是当桩倾斜度调整至30°时,既能优化边坡的稳定性又能降低设计成本。通过对比分析不同倾斜度及桩长的桩体设计,提出了在保证边坡稳定性的同时,通过最小化内力峰值以降低设计成本的优化方案,为实际工程提供了理论依据和参考。

露天矿边坡稳定性的层次分析-模糊综合评价耦合分析

露天煤矿台阶所构成的边坡对矿山资源生产及运输发挥着重要的作用,也承载着煤炭外运的任务,其稳定性对矿山连续生产具有重要意义。文章在边坡地质调查和监测信息分析的基础上,充分考虑边坡几何形态、地质信息、气象水文信息、现场监测信息等指标,以层次分析法确定边坡稳定性分析的指标权重,基于隶属度最大原则确定边坡稳定性状态,建立了多源信息融合的边坡层次分析-模糊综合评价模型。将该模型应用于扎哈淖尔露天煤矿北帮边坡稳定性分析中,最后基于数值模拟对模型进行了验证。研究表明,北帮边坡基本稳定,基于数值模拟得出扎哈淖尔露天煤矿北帮边坡滑移面安全系数为1.121,模型结果与数值模拟结果所得到的边坡稳定性状态吻合度较好,验证了模型的有效性。该模型可以充分考虑多重信息对边坡稳定性分析的贡献,从而更全面准确分析边坡稳定性。

SSA-MLP模型在岩质边坡稳定性预测中的应用

岩质边坡的力学参数量化及稳定性分析对岩质边坡灾害的防治具有重要意义。Hoek-Brown(H B)准则是一种用于确定岩体力学参数的经典方法,能反映出边坡岩体变形和位移的非线性破坏特征。在此基础上,首先,提出一种麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)改进多层感知器(Multi-Layer Perceptron,MLP)的神经网络模型,并用于边坡稳定性预测、指标敏感性分析及参数反演。其次,将收集的1085组岩质边坡的几何参数和H B准则参数等作为输入变量,极限平衡理论Bishop法求解的安全系数作为输出变量,对SSA MLP模型进行训练学习和性能评估。最后,将该模型运用于25个边坡实例,验证模型的有效性。结果显示,该模型收敛速度快、精度高,为边坡稳定性分析和参数量化提供了一种新思路。

地聚物固化黄土力学性能及边坡稳定性研究

研究以中国西北地区近年来黄土路基滑坡为背景.通过击实试验和直剪试验,测得不同地聚物掺量下固化土的试验数据,并通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对钢渣-粉煤灰地聚物固化土进行微观结构分析,同时结合pF-Meter仪器测定不同地聚物掺量下固化土的基质吸力与体积含水率.后基于强度折减法,将试验数据代入COMSOL Multiphysics中,通过饱和-非饱和理论的Richards方程,建立固化黄土路基边坡有限元模型.分析降雨前后路基层中地聚物掺入量和坡比对路基边坡的整体稳定性的影响.结果表明:当固化土中地聚物掺入量为25%时,内摩擦角为31.2°,内摩擦角增幅相比于重塑黄土提高了62.5%.随着地聚物掺入量的增加,黏聚力呈现出先升后降的趋势,当地聚物掺入量为20%时达到最高峰,为81.09 kPa,相比于重塑黄土提高了75.86%.路基边坡的稳定性随着地聚物掺入量的增加先上升后下降,随着坡比减小而上升.在特定条件下,边坡稳定性会随着降雨时间的延长而降低,随着降雨强度的增大而减小.

基于多种分析方法的岩质边坡稳定性研究

以某岩质高边坡为研究对象,采用楔形体滑动、圆弧滑动及离散元数值模拟等方法对边坡稳定性及治理方案进行综合分析研究。研究结果表明:按设计坡率为1∶0.3进行开挖后坡体主要发生楔形体滑动及圆弧滑动破坏,开挖完成后坡脚变形大,边坡治理工程措施不具备实施性;按边坡放坡坡率为1∶1进行分析,坡体稳定性系数满足规范要求,同时开挖完成后坡脚变形相对减小。最后基于边坡稳定性计算分析对边坡治理方案提出针对性建议。

基于优化极限学习机模型的边坡稳定性预测研究

边坡稳定性预测对工程安全及地质灾害防治极其重要,目前机器学习在边坡稳定性预测较广泛,例如BP神经网络、支持向量机(SVM)、极限学习机(ELM)等。但传统的ELM模型在预测边坡稳定性时存在易陷入局部最小值、难以选择合适学习率的问题,针对此问题,提出了一种基于主成分分析法(PCA)和爬行动物搜索法(RSA)并行优化极限学习机(ELM)的边坡稳定性预测模型。此模型利用PCA算法对数据进行降维,减少数据的冗余性,并利用RSA算法优化ELM模型的输入层权值和隐含层偏置,极大地提高了模型的预测精度和预测效率。将传统的ELM模型、RSA-ELM模型、PCA-SVM模型及PCA-RSA-ELM 4种模型进行对比,从而得到PCA-RSA-ELM模型在边坡稳定性预测这类问题上的精确性更高,为边坡稳定性预测分析提供新的思路,对防灾减灾及保护国民经济安全具有重大意义。

风荷载和列车共同作用下风积沙包芯路基边坡稳定性研究

我国是世界上沙漠分布最多的国家之一,沙漠中蕴藏着丰富的矿产资源。西部大开发和“一带一路”倡议将进一步推进沙漠地区铁路建设。利用丰富的沙漠风积沙作为铁路路基填料具有重要的经济意义和推广应用前景,风积沙包芯路基是一种充分利用风积沙作为铁路路堤填料的新型结构。为研究列车荷载和风荷载共同作用下风积沙包芯路基边坡稳定性计算方法,基于折线滑动法原理,对路堤结构进行分层分区,采用极限平衡方法,推导出列车荷载和沙漠风荷载共同作用下铁路风积沙包芯路基的稳定性系数计算公式并编制计算程序。结合和若铁路风积沙包芯路基的工程实例,验证了该计算方法的可行性。基于该计算程序,研究了风荷载大小、风向角、路堤填筑高度、填料内摩擦角等影响因素对风积沙包芯路基边坡稳定性系数的影响,分析了风向角、填料内摩擦角等影响因素对风积沙包芯路基边坡砂卵石封层最小厚度的影响。计算结果表明,风积沙包芯路基边坡稳定性系数与风荷载大小近似呈线性负相关,与风向角大小呈非线性正相关。风积沙包芯路基边坡稳定性系数富余量与路堤填筑高度呈负相关。风积沙包芯路基边坡砂卵石封层最小厚度与风向角大小呈非线性负相关,与风积沙填料的内摩擦角大小近似呈线性负相关。建议风积沙包芯路基边坡设计中应考虑风荷载的影响。研究成果可供沙漠地区风积沙包芯路基设计借鉴和采用。

降雨条件下某露天矿不同荷载作用的边坡稳定性分析

降雨一直是引发滑坡灾害的主要因素之一,在历年来的滑坡事故案例中,80%以上的滑坡都有降雨伴随。以西北某露天矿边坡为研究对象,开展室内试验获取各岩层在天然状态和饱水状态下的岩石力学参数,运用拟静力法和流固耦合原理进行数值模拟,对边坡应力应变的分布变化进行了研究,分析塑性区分布状态、关键点位移的变化趋势,模拟计算确定3种不同工况(降雨、降雨+爆破、降雨+地震)下终了边坡稳定性的安全系数,判断边坡的稳定性,并分析了降雨导致地下水升降对边坡稳定性的影响。结果表明,该露天矿初步设计的边坡稳定性较好,符合相关规范,为该矿山后续的边坡开挖施工提供了相关理论依据。

倾斜煤层采空区煤柱失稳边坡稳定性研究

为了探究平庄西露天矿露井联采扰动下采空区煤柱失稳对边坡稳定性影响。采用相似模拟实验和数值模拟方法,研究平庄西露天矿不同开采阶段及采空区煤柱失稳边坡应力-位移-塑性区的演化规律及安全系数变化。研究结果表明:采空区煤柱失稳垮塌,对坡体的中上部影响较大,从而引起应力集中区域产生裂隙;在煤层采动期间边坡中部顶端达到剪切破坏的临界值,但随着采空区煤柱坍塌,坡体重心后移,剪应力减小,一定程度上抑制坡体向下滑移;采空区煤柱坍塌,边坡安全系数降低,边坡由稳定转为基本稳定状态,稳定性降低,滑坡的可能性增加。研究结果可为露天矿井工开采提供理论指导。

充水作用下露天煤矿内排土场边坡稳定性分析

为分析废弃矿坑改造成蓄水湖时充水高度对内排土场边坡稳定性的影响,采用室内相似试验、数值模拟和理论分析的方法对不同水位高度下内排土场边坡稳定性进行研究。研究结果表明:随着充水高度的增加,浸润线运移速度、边坡最大位移、孔隙水压力和边坡土体受到的压力整体呈增长趋势。充水高度越大,边坡倾角越大,边坡稳定系数越低。研究结论为露天煤矿改造成蓄水湖或蓄能水电站项目工程提供参考。

稻草加筋土边坡稳定性模型试验

为了研究稻草加筋土边坡的稳定性及变形破坏特征,先后开展了稻草加筋土无侧限抗压强度试验与边坡稳定性模型试验.通过无侧限抗压强度试验得出,在土体中加入稻草,可有效抑制土体的变形,且当稻草加筋率为0.2%、筋材长度为25 mm,即最优加筋条件时,加筋土无侧限抗压强度最大,对试样变形的抑制效果最好.在此基础上,开展了最优加筋条件下的稻草加筋土边坡稳定性模型试验,试验结果表明,相较于素土边坡,稻草加筋可有效提高边坡极限承载力,减小竖向位移;素土边坡与加筋土边坡的水平位移变化趋势均可分为稳定、等速变形和加速变形(包括弱加速变形阶段与强加速变形阶段)三阶段演化,稻草的加筋作用在弱加速变形阶段发挥明显,能显著提高坡体抵抗变形能力;加筋土边坡完全破坏后产生的滑面深而广,且滑面周围小裂隙相对较多,整体性与稳定性均优于素土边坡.

基于Bishop法的边坡稳定性分析——以准东煤田西黑山露天矿为例

为评价准东煤田西黑山露天矿边坡稳定性,确定合理的露天开采边坡参数,基于该边坡的工程地质条件以及边坡形态等,运用Bishop法确定边坡的安全系数,判断边坡的稳定性。根据边坡失稳的主导因素,建议矿山开采中北帮、西南帮、东帮矿山最终边坡角均为33°,开采较为安全,在煤矿设计、开采过程中,必须遵循该边坡角,并建立实时的动态监测,为矿山安全生产和防灾减灾提供参考。

紫穗槐根土复合体特征对黄土边坡稳定性的影响

[目的]研究含水率、含根量及根系布置方式对根土复合体抗剪强度影响,揭示紫穗槐根系对黄土边坡加固机理,为黄土边坡生态防护及提高坡面稳定性工程实践提供科学参考。[方法]利用ZJ型应变控制式直剪仪进行紫穗槐根土复合体剪切试验,以无根系土为对照,分析不同含水率、含根量和布根方式对抗剪强度影响;应用FLAC 3D软件模拟紫穗槐根系分布方式对黄土边坡稳定性影响。[结果](1)随着含水率增加,抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角均降低。(2)随着含根量增加,抗剪强度在不同含水率条件下表现出不同规律。当含水率为9.31%时,抗剪强度随着根面积比(RAR)增加呈先增加后减小的趋势,在RAR为0.15%时,抗剪强度达到最大值;当含水率为15.65%和17.44%时,抗剪强度随着RAR增加而增加。(3)“卄”形布根方式能显著提高根土复合体抗剪强度,当含水率为17.44%时,卄形布根与无根土相比,平均抗剪强度增加31.81 kPa。(4)数值模拟结果表明,根系长度、主根与铅垂方向的夹角均与稳定性呈正相关关系。[结论]通过室内试验和数值模拟研究表明,紫穗槐能较好提高黄土边坡稳定性,紫穗槐交错种植,防护效果更佳。

滑面极径-应力-强度耦合关联下非线性破坏特征边坡稳定性极限平衡分析方法

非线性强度准则下边坡破坏模式、滑面应力以及岩土剪切强度参数存在耦合关联,从而加大了边坡稳定性分析与最可能破坏模式揭示的难度。为此,以滑面应力计算模式代替条块划分下条间力假设模式,并嵌入非线性Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则以及引入滑面端部应力约束条件。在此基础上,结合滑体整体力学平衡条件,建立滑面应力计算模式下非线性破坏特征边坡稳定性极限平衡解答。与此同时,依据现有滑面模型,将滑面概化为旋转中心点下极径与极角所表征的曲线,以此构建通用型滑面生成模型。进一步,针对分层边坡,提出合理的“应力连续+最不利剪切方向”层间滑面连接模式。随后,采取滑面极径-应力-强度联合迭代法,整合滑面应力计算模式下边坡稳定性极限平衡解答与通用滑面生成模型,实现非线性强度准则下边坡稳定性有效分析与最可能失效模式可靠揭示。通过多个边坡算例对比分析,此方法的可行性得以验证,而且当前研究工作将有利于进一步探明非线性强度准则下边坡破坏机制。

基于混沌粒子群改进支持向量机对露天矿边坡稳定性的分类预测

为了简便有效地评估边坡稳定性状态,针对目前传统机器学习的算法选择与超参数优化等难题,提出了基于混沌粒子群优化算法的4种机器学习模型,并对其预测性能进行了对比。建立了包含221组露天矿边坡稳定性案例的数据库,其中80%的数据用于训练,20%的数据用于模型测试。4种模型预测结果及工程实例验证结果表明,基于混沌粒子群改进支持向量机模型的预测效果上总体优于其他3种机器学习模型,预测准确率88%,能够有效预测边坡稳定性,可为露天矿边坡安全提供可靠的预测结果。

安徽省某生活垃圾填埋场堆体边坡稳定性分析与评价

对安徽省某生活垃圾填埋场的稳定性进行分析和评价,结果表明当前情况下堆体边坡稳定性符合安全要求,且3种工况下堆体抗滑稳定安全系数为天然工况>暴雨工况(滞水)>暴雨工况(渗流)。为提高堆体的稳定性,建议在优化渗滤液处理措施的同时,考虑减少补给源水体的流入;针对堆体的坡高和坡角对稳定性的影响,建议进行整形处理,以降低坡高、减少坡角。提出应对堆体含水率、渗滤液水位、坡高、坡角等影响因素进行敏感性分析,并强调还需综合考虑其他因素对稳定性分析的复杂性。整体而言,提出的处理措施和分析方法对类似工程具有重要的指导意义。

降雨作用对露天矿山边坡稳定性影响研究

降雨作用会导致边坡稳定性变差,影响着采场的安全生产。以某露天边坡为研究背景,基于极限平衡法和强度折减法,利用GeoStudio和FLAC3D软件,对降雨作用下整体边坡稳定性进行分析。极限平衡法计算结果表明,在降雨作用下最终边坡稳定性系数最小值为1.78,大于矿山许用安全系数1.20;强度折减法计算结果表明,边坡剖面的安全性系数都能满足规范要求的最小安全系数,降水作用对该露天边坡稳定性影响较少。边坡稳定性较好,采场边坡参数选取可行,为类似矿山的边坡防护与治理提供依据。

降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡稳定性与变形分析

降雨引起的滑坡问题一直是工程界所面临的难题,也是工程界研究的热点问题。国内外学者针对降雨引起的滑坡问题展开了多方面的研究,框架预应力锚杆作为一种新型支挡结构,对降雨引起的滑坡问题有很好的治理效果。因此本文在前人研究基础上,针对降雨入渗引起的边坡基质吸力、位移、稳定性问题进行了研究。结合实际工程,通过数值模拟软件PLAXIS3D建立三维有限元模型,首先对降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡的基质吸力、位移和稳定性进行分析,然后分别考虑降雨时间、降雨强度和地下水位对边坡加固前后基质吸力、边坡位移和稳定性的影响情况。结果表明:(1)基质吸力在降雨前随坡高呈线性增加,降雨后基质吸力迅速降低,边坡最大位移值发生在边坡坡脚附近区域;(2)边坡基质吸力随降雨时间增大而减小,边坡表面基质吸力下降得更快;(3)降雨强度越大,基质吸力下降得越快,边坡位移也随之增大,边坡安全系数降低;(4)地下水位越高,边坡基质吸力下降得越快,边坡位移增加越快,边坡安全系数越小。

考虑河道渗水附加作用力的河岸边坡稳定性研究

河流和地下水位的差异而产生的河岸渗流力是影响河岸稳定性的一个非常重要的因素,传统边坡稳定性分析方法通常没有考虑到这个因素。文中在传统边坡稳定性分析的基础上引入了渗流力,首先构建了基于修正毕肖普法的计算机程序,然后结合工程实例和实测资料,分析和估算了渗流力对河岸稳定性的影响。结果表明在安全系数计算中引用渗流力,安全系数会显著降低。

降雨条件下层状土坡三维边坡稳定性分析

降雨是诱发滑坡的重要因素之一,在降雨型滑坡的研究中,关于土壤水分剖面形状动态变化对三维边坡稳定性的影响有待进一步考虑。鉴于此,在前人工作的基础上,本文采用含修正形状系数的形状曲线描述土壤水分剖面的变化,结合非饱和土的水力特性,计算等效渗透系数,推导出改进入渗模型并拓展至双层土体入渗。利用GRASS GIS建立三维边坡模型,选取椭球面作为三维滑动面,通过蒙特卡洛法模拟椭球面参数,确定试算滑动面,采用Hovland三维极限平衡法计算考虑雨水入渗影响的三维边坡安全系数。根据湿润锋面、土层间界面和潜在滑动面三者的相对位置关系,将栅格单元柱分为5种情况考虑。通过算例分析验证所提出的降雨条件下三维边坡稳定性分析方法的可行性,结果表明:蒙特卡洛模拟试算样本数的最佳取值可定为2500次;最小三维边坡安全系数随着降雨历时的增加而减小,减小幅度为0.055~0.126。