露天矿地下水控制技术及对边坡稳定性的影响

我国富水露天矿多且涌水量大,若矿山地下水或边坡处治不当,将面临着“水患难止、边坡难固、有矿难采”的窘境。为解决露天矿遇到的水患和边坡失稳的问题,基于我国露天矿先后发展的垂直疏水孔、水平疏水孔、坑下大口径疏水孔和井群疏水等抽排方式,坑底泄水巷、基坑降水和辐射井疏干等疏放方式以及钻孔注浆帷幕、地下混凝土连续墙帷幕、钻孔咬合桩帷幕、防渗膜帷幕等截水帷幕和地层回灌水帷幕等多种地下水控制技术;开展了不同露天矿地下水控制技术对地下水位、端帮边坡岩土体力学性质变化、坡体应力变化和边坡稳定性系数影响的研究,分析了截水帷幕作用下地下水位抬升与边坡稳定性变化规律。研究结果表明:通过抽排方式、疏放方式将露天矿山地下水疏干或疏降可有效降低地下水位,减少边坡岩土体含水率,提高边坡岩土体黏聚力和内摩擦角,减小坡体的静水压力和水平推力,整体提高边坡稳定性系数,但大量疏排地下水又造成水资源的浪费和污染;截水帷幕能够解决疏排降水造成的地下水位下降幅度太大、疏排水量巨大、水资源浪费和污染的问题;在截水帷幕作用下,露天矿截水帷幕外侧水位不断抬升,引起截水帷幕外侧边坡岩土体含水率增加、黏聚力和内摩擦角减小、坡体的静水压力和水平推力增大,而截水帷幕内侧边坡岩土体含水率减小、黏聚力和内摩擦角增大、坡体的静水压力和水平推力减小,从而引起露天矿边坡稳定性系数略有降低;通过截水帷幕可以控制露天矿边坡地下水位,进而保持边坡岩土体力学参数在合理范围,维持边坡稳定性系数在安全区间,实现露天矿地下水资源保护与边坡安全的平衡。

露井联采下边坡稳定性及其边界参数优化研究

采用三维数值模拟程序对露井联采下的边坡稳定性进行研究,结果表明,井工工作面开切眼位置对露天边坡的稳定起到关键作用。利用数值模拟计算方法对边界参数进行优化,得出当井工开切眼与边坡之间水平距离在原基础上增加20m时,边坡的整体稳定性将得到明显改善。相似模拟试验同样验证了此优化方案的合理性。此方案已在现场应用,保证了露天边坡稳定和安全生产。

胜利露天煤矿滑坡机理分析及成因探讨

针对胜利露天煤矿的滑坡现状,分析了露天煤矿滑坡形成的内在因素,即地形地貌、地层岩性、地质构造、软弱层对滑坡的影响,阐述了露天煤矿产生滑坡的诱发因素,即降水、地震和人为作用对滑坡的影响,以及土冻结对露天煤矿边坡的破坏作用,得出了滑破的发生与发展严格受地形、地层岩性和地质构造控制,且主要受软弱带和降雨诱发的结论,为进一步分析和评价胜利露天煤矿滑坡现象提供了基础研究。

紫金山金矿边坡结构参数调整及工程加固方案的选择

紫金山金矿露天边坡稳定性计算分析结果表明,原设计边坡的稳定性不能满足工程要求。为达到边坡稳定性的目的,提出了适当降低边坡角度,或用锚索加固,或两者相结合的边坡治理方案。计算了各方案的工程造价,确定了最优方案。

杭州庆春路过江隧道基坑围护体系设计分析

杭州庆春路过江隧道是"钱江第一隧",其基坑是典型的粉性土基坑,基坑规模大,目前为杭州最深的基坑。江北基坑施工中,主要采用了SMW工法加钢支撑及放坡开挖的围护结构体系,桩长最长达27 m;江南最大开挖深度30 m,主线段采用了放坡开挖+地连墙、放坡开挖+SMW工法、放坡开挖+地基加固、全放坡开挖+坡面锚喷网防护的围护体系。基坑开挖首次遇到高承压水的影响,管井辅以轻型井点的降水方法结合止水帷幕成功克服了高承压水的影响。通过对围护结构的水平位移、钢支撑轴力、地表沉降、地下水位的监测分析,得到了一些有益的参量变化规律,可以为SMW工法在今后深基坑围护结构设计、施工提供参考。

眼前山铁矿采场南帮边坡稳定性的FLAC模拟分析

利用FLAC程序 ,对鞍山矿业公司眼前山铁矿采场南帮的两种开采方案分别进行了模拟研究。以模型中出现的破坏区域和破坏程度来评价高边坡的稳定性 ,从而评价深部两种开采方案可能形成的破坏情况。计算结果表明原有设计方案深部开采会导致局部破坏 。

降雨条件下明挖隧道回填土的堆载稳定性分析

对于覆土明挖隧道,回填土的堆载稳定性是评价隧道整体稳定性的关键指标之一。以徐州某临坡明挖隧道为研究对象,通过MIDAS GTS NX软件建立隧道回填土边坡计算模型,计算开挖隧道结构与坡脚所处不同距离时,施工隧道上覆盖填埋土体厚度、降雨环境等条件影响下的覆盖土体边坡位移量。计算表明,距离坡脚较远处开挖隧道,边坡水平位移量较大,且在坡脚和坡顶处的竖向位移较大;随着人工填土厚度的增加,边坡的水平位移和竖向位移皆变大;降雨后土体在水平和竖直方向的位移皆变大。工程中应重视雨季施工回填土堆载的稳定性监测,做好相应预防措施。

黑岱沟露天矿西排土场增高边坡稳定性分析

黑岱沟露天煤矿扩产后导致剥离物增加,需要进一步提高西排土场的收容能力。为及时解决扩产后的排土危机,需再增加一个台阶,将排弃标高增加到1290m水平。文章运用RFPA数值模拟方法和刚体极限平衡方法,对排弃标高增加后的边坡稳定性进行了模拟分析与评价,并根据研究区的特点提出了安全生产中控制边坡稳定性的措施。

水及风化作用对含软弱岩层露天矿边坡稳定性影响研究

为揭示长期积水及风化作用对露天矿边坡软弱岩层力学性能劣化机理,采用直剪试验结合SEM电镜扫描的方式,研究了水及风化作用对软弱岩层宏观力学参数和微观结构的影响规律。试验结果显示:(1)水及风化作用后,软弱岩层岩样的剪切应力-剪切位移曲线具有显著的“弹-塑性”破坏特征,其黏聚力和内摩擦角均出现大幅劣化,炭质泥岩层黏聚力降低了52.91%;内摩擦角下降了50.09%。(2)水及风化作用后,软弱岩层矿物颗粒结构松散、大量岩屑附着在岩石表面、微裂隙孔隙发育,炭质泥岩颗粒间充填物由颗粒状转变为絮状,这种结构显著降低了炭质泥岩颗粒间黏结程度,从而导致该岩层更易出现滑移失稳。(3)基于Morgenstern-Price计算结果及各岩层岩性力学实验结果,提出了“削坡减载+物料压脚”的边坡稳定性综合控制方案,降低了软弱岩层对边坡稳定影响的同时降低了削坡成本,为该露天矿后续安全生产提供了依据。

铁路路堑型明洞顶部垂直土压力的研究

由于受到地形限制或平山造地政策的影响,浅埋明洞回填深度可能较大。而规范中的土柱法仅适用于回填高度较低的情况且并未对回填土高度做出明确规定,所以简单使用土柱法已经不能满足工程安全与经济的要求。为明确明洞回填土荷载,基于Marston理论考虑明洞拱部上方内外土柱变形差异以及偏压回填情况,建立路堑型明洞拱顶垂直土压力计算模型和计算公式,给出不同埋深土压力系数的取值,理论计算与有限元结果相吻合。研究结果表明:路堑型明洞拱顶垂直土压力变化趋势为先增大后减小;埋深大于10 m时,路堑对称型明洞拱部垂直土压力的分布规律不再随埋深改变而发生变化;路堑偏压型的分布规律则随埋深变化而变化,埋深增大两侧土压力分布系数差值越小。

赣县崩岗削坡开梯柑橘园土壤性质随种植年限的变化趋势

以赣县崩岗削坡开梯治理区为研究对象,采集不同年份种植柑橘的土样进行相关分析,研究该地区崩岗不同年份开发治理过程中土壤颗粒组成及土壤养分差异。结果表明:随着种植年限增加,土壤中的粉粒、粘粒含量都呈显著增加趋势(P<0.05),土壤质地由沙质向壤质方向发展。同时土壤中各养分含量也呈显著增加趋势(P<0.05)。砾石和砂粒含量与土壤养分呈显著负相关,而粉粒和粘粒含量与养分含量呈显著正相关。综合分析,采用削坡开梯开发种植模式对减少崩岗区土壤沙化的效果明显,且种植年限越长土壤熟化效果越显著。

公路隧道明洞合理回填厚度与坡率关系分析

结合河北某高速公路隧道工程,以隧道进出口明洞为研究对象,系统分析了明洞在不同回填厚度、不同坡率下内力变化规律。总结了不同回填坡率下最大回填土厚度,计算结果具有普遍性,无特殊构造要求、形状尺寸与该工程类似明洞可根据洞顶回填坡率确定最大回填土厚度。

基于FLAC^3D的季节性冻土隧道明洞边坡支护失稳评价研究

为了研究季节性冻土地区隧道明洞边坡支护在应力场、温度场和水分场耦合作用下的冻融变形规律,文章利用FLAC^3D有限差分软件对蛟西隧道明洞边坡喷锚支护破坏现象进行数值分析。研究结果表明:温度场变化、开挖坡度大小是影响边坡稳定性的重要因素;温度不同,边坡支护变形量不同,但变形规律相同;冻胀融沉引起边坡各点的变形量在坡肩处最大,在软弱岩土层附近变形量波动较大;满足边坡冻融时稳定性且符合经济合理性的最佳边坡开挖坡度为1∶1。研究结果与实测结果一致,表明了失稳评价模型能准确、科学地预测明洞边坡支护的安全状态,于工程施工具有较好的理论指导。

郑万铁路膨胀土明洞设计

在隧道领域,膨胀土的研究主要集中于钻爆法隧道,鲜有针对明洞工程的研究。与暗挖法隧道不同,明洞工程兼有隧道和路堑的特点,因此膨胀土地区明洞工程设计不能完全套用当前研究较多的膨胀土暗挖隧道的设计方法。以河南省禹州地区膨胀土为背景,结合相关研究资料简述禹州膨胀土特点;依托郑万铁路孝山明洞工点,从边坡防护与加固设计、主体结构设计、基底处理、防排水设计、明洞回填材料选择、监控测量等方面详细阐述膨胀土地区明洞设计;从场地膨胀土特性、地形地貌、设计纵坡和坡长、天气情况、排水设施、施工等方面,分析施工期间孝山明洞仰拱上拱的原因,提出相应解决对策并总结膨胀土地区明洞设计要点。

庙沟铁矿露天转地下安全开采技术研究

以庙沟铁矿露天转地下开采为工程背景,针对露天边坡可能垮塌对井下采场构成威胁,以及采场结构参数不合理等问题进行了系统研究。通过分析露天边坡冲击灾害防范措施,给出了合理覆盖层形成及露天边帮削坡方法,在此基础上优化了采场结构参数,确定合理进路间距为18m,崩矿步距为2.2m。有效解决了该矿山边坡垮塌冲击威胁及井下采场矿石损失贫化大等问题,可实现矿山安全高效开采。

事故树分析法在露天边坡稳定性分析中的应用

为对露天边坡稳定性进行科学合理的评价分析,在综合分析露天边坡失稳事故的基础上,采用安全系统工程中的事故树分析法,建立了露天边坡失稳事故树模型。通过计算事故树的最小割集、最小径集和基本事件的结构重要度,找出了导致露天边坡失稳的主要因素,即边坡支护和边坡监测。事故树分析法能够对导致露天边坡失稳的各种因素及逻辑关系作出全面的阐述,并根据结构重要度提出针对性的防治措施,为露天边坡的安全管理提供可靠的参考依据。

抚顺西露天矿内排土场生态修复区地质灾害防治

为改善矿山生态地质环境,维护矿坑综合治理期间边坡安全,达到矿山环境与地质灾害并治目的,抚顺西露天矿开展了内排土场生态修复区地质灾害防治工程,采取了一系列坡面整形、挡土墙支护、截排水、削坡减载等措施。结果表明:内排土场生态修复区地质灾害防治工程可有效避免地质灾害的发生,促使矿山生态地质得到环境明显改善。

坡脚明挖隧道与既有地铁施工相互影响数值计算分析

针对徐州某隧道建设项目毗邻地铁1号线,为降低施工风险与确保地铁隧道安全运营,选取典型工程断面,通过ABAQUS软件建立了隧道与下方地铁管线的二维数值模型,模拟计算了开挖、支护、回填全过程中边坡稳定性及既有地铁隧道管片应力状态,结果表明:合理支护可以有效将边坡最大位移由10.1 cm降低至6.9 cm,新建隧道项目对埋深16 m的既有地铁影响较小.研究成果在边坡开挖稳定性分析及评估新建工程施工对既有地铁隧道的影响方面具有一定参考价值.

东明露天矿含软弱层端帮边坡稳定性控制方案优化

针对断层、降水及弱层等因素诱发露天矿端帮边坡变形失稳的问题,以呼伦贝尔东明露天矿北帮边坡为工程实践背景,采用数值模拟理论和极限平衡分析相结合的方法研究存在于北帮的弱层对边坡岩土体变形位移规律的影响,同时结合极限平衡分析方法对北帮边坡稳定性的控制提出了2种方案,即削坡减载和削坡减载+压脚;通过分析研究,并基于Geo-slope的计算结果和工程地质条件,最终采取削坡减载+压脚方案,为实际开采过程的安全高效生产提供了参考。

露天煤矿帮边坡在地震荷载作用下稳定性分析

大型露天煤矿开采要综合考虑安全和经济,充分考虑地区自然灾害的影响,对边坡稳定性以及煤柱进行优化是研究的重点。采用Midas软件对新疆某大型露天煤矿边坡在地震动作用下有限元强度折减计算,通过比较位移、速度以及折减安全系数和剪切应变综合分析边坡的稳定性。结果表明:露天煤矿大边坡在地震作用下,有明显变形、安全系数整体呈下降的趋势.出现坡面贯通趋势。分析得到:边坡在该地震荷载下处于不稳定状态,边坡体没有出现滑坡的趋势,坡体下方的贯通区表明局部发生剪切破坏,通过对边坡体处于最小安全系数、最大位移时的最大剪切应变确定最大开挖深度。