基于运动学分析的露天矿岩质边坡优势结构面确认方法及其工程应用

边坡优势结构面的确认是进行矿山岩质边坡稳定性分析的重要前提工作。考虑到不同岩体结构面产状与边坡产状的相互空间关系对边坡稳定性的影响差异,提出一种基于运动学分析的优势结构面确认方法。首先,采用赤平极射投影将结构面产状数据投射至极点等密度图上;进而引入运动学分析方法分析并筛选出不同边坡破坏模式下对边坡稳定性有影响的产状数据;最后,对筛选后的产状数据进行聚类分析,得出边坡优势结构面。将该方法应用于某铁矿岩质边坡滑塌实例,结果表明,通过基于运动学分析的露天矿岩质边坡优势结构面确认方法得出的优势结构面分组结果合理可靠,具有较高的精确度,验证了该方法具有较好的工程应用价值。

基于博弈论—云模型的露天矿边坡稳定性分析

为了对露天矿岩质边坡稳定性进行准确分级评价,从工程地质、水文环境和工程扰动3个层面选取14项指标建立稳定性评价体系,并基于博弈论—云模型构建稳定性综合评价模型。以青海某非煤露天矿边坡工程为例,采用Matlab软件计算并评估稳定性等级。结果表明,优化后的层次分析法能够合理弱化主观因素对权重的影响,使得主观权重的计算更加可靠;选取的评价指标具有良好的独立性和全面性,符合工程实际;博弈论能够较好地确定评价指标的综合权重,云模型可以逐级分析出各层指标与稳定性等级的相关性系数大小,并基于最大隶属度原则,准确求出露天矿边坡岩体稳定性等级;通过与传统评价模型进行对比,结合现场实测表明,博弈论—云模型分析结果可靠,能够为露天矿岩质边坡稳定性评价提供重要思路与方法。

基于无人机摄影测量的露天矿边坡非连续变形分析

岩体结构面在很大程度上影响了露天矿岩质边坡的稳定性。为提高岩质边坡结构面信息获取的精度及获取动态破坏过程的能量耗散问题,首先借助无人机非接触摄影测量的优势,提出无人机多层次全方位摄影测量方法获取露天矿边坡结构面信息;其次对动态破坏过程施加黏性阻尼,实现能量耗散,并与试验结果进行对比;最后应用所提方法对某露天矿岩质边坡进行非连续变形分析(Discontinuous Deformation Analysis,DDA)。研究结果表明:多层次全方位无人机摄影测量方法对于边坡结构面信息的采集精度良好,施加2.45%~2.53%黏性阻尼的非连续变形分析结果与试验结果基本一致。对某露天矿岩质边坡实际破坏过程的模拟效果良好,且DDA分析得出的滑落面位置与现场位移监测分析结果一致;滑落面安全系数为1.167,处于失稳临界状态,故应提前剥离上覆预失稳岩体,从源头上解决该边坡的滑坡灾害问题。所提方法也适用于其他结构面发育的边坡体分析。

软弱结构面的赋存条件对露天矿顺层岩质边坡劣化的数值模拟研究

露天矿岩质边坡稳定性是影响矿山安全生产和建设的重要因素之一,也是矿山建设中常见的地质灾害类型,尤其是顺层岩质边坡在开挖过程中极易产生滑坡危险。因此本文采用FLACD3D数值模拟技术针对不同软弱结构面的赋存条件对顺层边坡的劣化影响展开研究。研究结果表明,当边坡为单结构面顺层边坡且结构面以上岩体无切角岩层出现时,边坡安全系数呈“先下降后上升”的趋势,其中当结构面角度为40°时,边坡稳定性最差;当边坡为多结构面顺层边坡且边坡存在切角岩层时,边坡的稳定性随着结构面数量的增加,边坡安全系数呈“先缓后急”的下降趋势。且边坡的位移和拉应力主要集中在切角岩层及结构面附近,说明边坡会沿着所有的滑动面产生滑动,且在多结构面劣化影响下,边坡的稳定性急剧降低。研究结果为露天矿边坡稳定性的研究提供了科学依据,同时对露天矿边坡地质灾害的预防和控制具有重大意义。