露天矿高陡复杂边坡软弱岩层组“坐落-滑移式”破坏模式研究

边坡稳定性问题随露天矿开采的进行不断突出,而边坡软弱岩层严重影响边坡稳定性。大量工程实例显示,露天矿含软弱岩层组的高陡复杂边坡失稳模式通常为“坐落-滑移式”破坏。为明晰露天矿高陡复杂边坡软弱岩层组“坐落-滑移式”破坏模式的破坏机理,以某露天矿为例,提出一种针对露天矿含软弱岩层组高陡复杂边坡的综合分析方法。研究结果表明:采用工程地质分析、传统极限平衡方法和数值模拟分析相结合的综合分析方法,针对该类型复杂边坡可发挥不同分析方法的优势,较全面地从地质自然环境条件、定性定量方面、应力应变角度分析边坡破坏机理及模式,总结归纳出含软弱层组露天矿高陡复杂边坡“坐落-滑移式”破坏的“坐落-滑移-剪出”三段式破坏特征,为其他类似复杂边坡稳定性的分析和防治提供思路和手段。

石灰石露天矿高陡边坡稳定性计算分析

以西南某石灰石矿高陡边坡为研究对象,根据矿山边坡现状、边坡岩体结构和结构面发育特征因素对“现状边坡”和“终了边坡”进行地质分区,通过岩石室内物理力学试验获得坡体岩石物理力学参数,采用GSI法计算边坡岩体内摩擦角、粘聚力、变形模量和泊松比等参数,评估边坡地质强度特性,采用Morgenstern-Price极限平衡法分三种荷载工况分别计算“现状边坡”和“终了边坡”各分区稳定性系数。经分析,该石灰石矿各地质分区“现状边坡”和“终了边坡”稳定性好,采场边坡参数设计合理,可为矿山扩产安全设施设计和安全生产提供参考。

基于无人机3D点云的高陡斜坡岩体结构特征

岩体结构控制着岩质斜坡的变形破坏模式,但传统的结构面信息调查方法存在危险性高、难度大的缺陷。为安全、高效地获取斜坡岩体结构信息,利用无人机摄影技术开展高陡岩质斜坡的测量,构建斜坡岩体的3D点云模型,识别结构面的产状、间距、迹长等岩体结构信息。对湖北秭归卡门子湾滑坡区调查验证,斜坡共发育6组优势结构面,平均间距为0.46~1.01 m,平均迹长为0.82~12.57 m;无人机3D点云获取的岩体结构信息精度满足要求,方法高效、可行;获得的岩体结构信息为斜坡岩体结构模型建立和稳定性评价等工作提供了可靠的数据基础。

基于三维激光扫描的高陡边坡勘查与支护设计

以广东清远银湖城复杂高陡边坡为依托,采用三维激光扫描技术,查明边坡的空间展布形态、优势结构面的空间分布特征,为边坡设计提供依据。基于三维激光扫描调查和边坡稳定性评价结果,对挖方土岩组合高边坡,上部土体采用“放坡+锚杆格构梁”,中下部岩体采用“削坡+马道挡石墙”的治理措施;对填方边坡,采用“强夯加固+扶壁式或重力式挡墙直立式支挡+坡率加筋土+坡面浆砌石格构梁防护相结合”的治理措施。生态修复效果良好,经济效益显著。

高海拔铁路隧道斜井机械化配套与快速施工

为解决高海拔高寒地区斜井施工存在气压低、含氧量低、温差大、严寒干燥等问题,以某高海拔铁路隧道斜井工程为背景,结合围岩等级、断面大小、海拔高度,根据斜井施工机械化配套原则,提出高海拔陡坡长斜井机械化安全快速进洞施工工法,并选配超前支护、钻爆、装运、喷锚支护、衬砌等机械化作业线的成套设备。基于高度机械化的设备配套,提出“快挖、快运、快支”的高效施工技术以及各工序快速衔接工艺。以控制围岩变形为核心,构建一套积极干预加固围岩、注重早期支护并快速闭合的主动支护体系。结果表明:与普通钻爆法施工相比,采用三臂凿岩台车高度机械化配套施工效率高,月最快进尺为180 m,较人工钻爆法施工月进尺为130 m相比提高了近30%,施工质量稳定,作业人员投入少,且拱顶沉降和周边收敛均小于规范要求值,衬砌强度可靠,可实现高海拔小断面隧道“快挖、快支、主动支、快封闭”。

小净距隧道洞口抗震设防研究

为明确净距与岩体等级对隧道洞口段抗震设防长度的影响规律,以云南玉溪宝山高陡边坡段小净距隧道为工程依托,利用FLAC3D有限差分软件建立小净距隧道数值模型,根据室内力学试验确定模型参数,以校正后的汶川地震波作为震动荷载输入,针对震动荷载作用下隧道洞口段围岩稳定性进行分析,探明隧道围岩与支护结构在不同工况下的动力响应特征,进一步确定合理的隧道抗震设防长度。研究结果表明:同一净距条件下,围岩等级越高,衬砌结构位移及轴力、应力的响应值越小,反之亦然;宝山隧道最不利工况条件为Ⅴ级围岩、0.5B净距,在震动荷载作用条件下,隧道峰值位移最大值为62.5 cm,衬砌轴力最大值产生于左、右拱脚处,洞口段峰值达1320 kN,位移曲线下降率升高临界点最大值为78 m(6.0B),最终确定宝山隧道洞口合理设防长度为78 m。

黄土陡坡人工植被下土壤表层的水文效应

[目的]探讨栽植坡度、坡向对绿化陡坡土壤表层水文效应的影响,为黄土陡坡植被恢复过程中水资源的有效利用提供科学依据。[方法]在干旱半干旱区选择46°~55°和56°~65°两个陡坡级的阴坡、半阴坡、阳坡、半阳坡4种坡向绿化8 a的乔灌木陡坡,测定0—40 cm土层的土壤基本性状、持水量和渗透性能,分析各土壤因子和地形因子的关系。[结果]①坡度和坡向立地因子之间交互作用对0—40 cm土层土壤容重、质量含水量、总孔隙度、最大持水量有显著影响(p<0.05),对0—20 cm土层土壤毛管孔隙度、毛管持水量有显著影响(p<0.05),其他因子影响均不显著(p>0.05)。②不同坡度间,最大持水量表现为:46°~55°>56°~65°陡坡;平均渗透速率则表现为:56°~65°>46°~55°陡坡;同时不同坡向间,最大持水量表现为:阳坡(522.42 t/hm^(2))>半阳坡(505.03 t/hm^(2))>阴坡(502.27 t/hm^(2))>半阴坡(496.15 t/hm^(2));土壤平均渗透速率表现为阳坡(0.79 mm/min)>半阳坡(0.59 mm/min)>阴坡(0.42 mm/min)>半阴坡(0.30 mm/min)。③双因素方差分析表明,坡度级和坡向的双因素交互作用对陡坡的水文特征影响最大。[结论]46°~55°陡坡的土壤基本性状优于56°~65°陡坡,而阳坡和半阳坡的水源涵养能力高于阴坡和半阴坡。

双洞双弯长陡坡导流隧洞明满交替流水力特性研究

双洞双弯长陡坡导流隧洞内,由于弯道螺旋流的影响,引起明满交替流流量区间增大,加之明满交替流的水力特性为非恒定流,导致洞内明满交替流的界定与导流设计流量的确定难度大幅增加。针对此问题,基于三维数学模型模拟,阐述洞内流态由明流经明满交替流转变为有压流的过程;提出携气有压流归为有压流范畴且作为明满交替流与有压流的分界流态;明确明满交替流的水力特征:上游相对作用水头为1.61~2.40;流态为自由面不连续且随时空变化;同一流量下库水位波动较大,内侧隧洞分流比随之呈正向变化,而外侧隧洞分流比则呈反向变化;沿程压力特性呈现有压流特性与明流特性交替变化,作用压力紊动性强。

基于无人机摄影测量技术的高陡边坡危岩体特征构建与分析

在高陡边坡的危岩体调查中,受限于调查人员可到达的范围,难以获取危岩体的特征参数,从而影响危岩体的稳定性判别。无人机摄影测量技术能够安全、快速、全面、精准的获取危岩体的特征信息。本文以鸡冠岭崩塌隐患为例,利用无人机摄影测量技术获取坡面高精度影像,通过提取点云数据构建三维模型,基于最小二乘法完成平面拟合获取危岩体的体积及结构面产状信息,并结合实际测量数据,采用赤平极射投影法和极限平衡法定性和定量评价危岩体的稳定性。经过分析计算,鸡冠岭崩塌四处主要危岩体的体积分别为102.86 m^(3)、355.27 m^(3)、236.60 m^(3)和454.91 m^(3),根据定性分析和定量计算,危岩体均为欠稳定状态。通过本文的实践,体现了无人机摄影测量技术在识别高位隐蔽危岩体方面的优势,对于发展基于无人机摄影测量技术定量判定危岩体的稳定性方面具有借鉴意义。

矿山高陡岩石边坡生态修复技术研究进展

高陡岩石边坡生态修复是矿山生态修复领域中的重难点之一。通过中国期刊全文数据库和Web of Science核心合集数据库,对2003-2022年发表的关于高陡岩石边坡的文献进行检索与综述分析。本研究分析了高陡岩石边坡的年度发文量和研究热点,从边坡稳定性、植生环境构造、植被配置等方面对高陡岩石边坡生态修复现状进行探讨,以期为今后该领域的研究提供参考方向。

渝利铁路绿春坝隧道危岩体整治防护设计

以渝利铁路绿春坝隧道陡坡危岩体为例,通过现场调研得到危岩体发育特征及其稳定性,进行现场滚石试验,然后采用ROCKFALL软件对危岩落石滚落轨迹及能量分布进行数值模拟。根据数值分析结果采取分区清除、分级防护、拦石墙与消能措施相结合的综合处理措施。

长大纵坡路段沥青混合料设计研究

车辙损坏是长大纵坡路段沥青路面常见的损坏类型,这对沥青混合料的高温稳定性提出了更高的要求。依托多哥壹号公路改建工程,对长大纵坡路段基于抗剪性能的沥青混合料设计进行了研究。首先根据现场调研情况,对同济大学车辙预估模型进行标定,使之适用于多哥壹号公路工程,进而结合路面容许车辙深度,给出沥青层混合料所需的抗剪强度要求。以此为依据,设计了AC13-1、AC13-2、Sup13-1、Sup13-2和SAC13五种级配。通过单轴贯入抗剪强度试验和车辙试验,优选出高温性能较优的级配,并检验其他路用性能。试验结果表明,基于工程所用原材料,Sup13-2级配的抗剪强度最高,其他路用性能也均满足要求,可作为壹号公路的施工级配。

钢桥面大坡度段浇注式沥青混合料施工质量控制

浇注式沥青混合料摊铺时流动性大,常用于钢桥面铺装的保护层。当桥面坡度大时,浇注式沥青混合料在重力作用下流淌,可能导致铺装厚度不均匀。现综述日本的相关研究,重点介绍评价方法、材料设计和施工过程控制,为我国浇注式沥青混合料在大坡度段的施工质量控制提供参考。

银江水电站右岸高陡边坡控制爆破技术

为减小边坡开挖过程爆破振动对永久边坡及临近建(构)筑物结构稳定性的影响,同时提高爆破施工效率,针对银江水电站右岸高陡边坡复杂的施工环境,基于精细控制爆破技术,利用数码电子雷管精确延时的特性,对边坡主爆孔及预裂爆孔孔径、炸药类型、装药结构、延时时间等进行精确设计,并采用爆破振动测试仪对边坡振动速度进行监测验证。结果显示:主爆区采用直径Φ110 mm炮孔,Φ70 mm二号岩石乳化炸药连续耦合装药,孔间炮孔延时时间17 ms,排间炮孔延时60 ms,逐孔起爆,预裂爆区采用直径Φ90 mm炮孔,Φ32 mm二号岩石乳化炸药间隔装药,严格控制施工质量,爆破效果较好,临近爆区永久边坡最大振动速度为7.3 cm/s,永久边坡预裂爆破半孔率超过90%,实现了连续、安全、高效的爆破施工作业。

高陡边坡在线监测系统在南泥湖露天钼矿中的应用

针对传统人工测量边坡位移数据存在的滞后性和危险性等问题,根据雷达和GNSS监测技术原理,设计了互联网在线监测数据集成总体框架,并对南泥湖矿山采场和排土场高陡边坡位移和爆破振动等指标进行全时段和全方位监测。研究结果表明:基于该监测系统获得的资料信息,分析滑坡变形特征和滑坡诱发因素,据此选择合适的监测指标建立阈值模型,并根据模型计算预警阈值,能够划分相应的预警等级;该在线监测系统实现了高精度、大面积、非接触、全天时、全天候和早发现的现代化边坡监测目标,比传统人工监测更安全、高效和精准,在灾害预警方面具有显著作用。

石臼坨凸起南部陡坡带扇三角洲沉积特征研究

近年通过钻探在渤海中部海域石臼坨凸起南部陡坡带东三段发现了大型扇三角洲沉积,其具有储层厚度大、岩性复杂、横纵向非均值性强等特征。充分利用录井、测井、壁心和薄片等分析化验资料,对扇三角洲的沉积模式、储层特征、沉积微相特征以及储层展布特征进行研究。结果表明石臼坨凸起南部C构造东三段为湖盆陡坡带的吉尔伯特型扇三角洲沉积,主要发育扇三角洲前缘的近岸水道、远岸水道和水下分流河道间沉积微相。其中近岸水道粒度较粗,以含砾砂岩、砂砾岩为主,储集空间以原生孔隙为主,物性较差,为低孔低渗型储层;远岸水道粒度较细,以含碳酸盐中细砂岩为主,次生溶蚀孔隙发育,物性较好,多为中孔中渗型储层。同时根据地震层序和时频分析技术可将其砂体纵向划分为四期扇体,结合沉积模拟和地震属性,识别了四期扇体的展布范围。研究成果可为扇三角洲储层的油气田勘探开发提供借鉴指导。

山区公路大纵坡小半径曲线路基梁场的提梁及移梁技术

在山势陡峭、地势曲折的山岭地区建造预制梁场进而提梁、移梁施工,需要克服大坡度高差、小半径曲线的地形困难。通过对场地进行变化坡度处置、提梁门式起重机的技术改造,达到轨行式大型重载门式起重机在曲线叠加高差的轨道上安全平稳工作。本研究从北京市门头沟区国道109高速公路项目实例入手,对施工进行研究总结,为山区主线路基上建造预制梁场提梁移梁施工提供参考,具有一定的推广价值。

基于无人机贴近摄影测量的露天采石场高陡岩质边坡岩体结构面信息自动识别

岩体结构面的识别与解译在露天采石场岩质边坡稳定性分析中具有重要意义,对于高陡岩质边坡而言,传统的勘察手段效率低且危险性高,无人机倾斜摄影测量生成的高陡岩质边坡三维实景建模精度低且自动解译困难。提出了一种基于无人机贴近摄影测量的高陡岩质边坡岩体结构面信息的精细化调查方案,并在武汉市东湖高新技术开发区长岭山露天采石场崩塌地质灾害调查中完成了实例应用,该方法使用大疆M300 RTK无人机搭载DJI P1相机完成倾斜摄影测量与贴近摄影测量工作,建立高精度的露天采石场高陡岩质边坡的实景三维模型和高密度三维点云,通过区域生长算法自动解译其岩体结构信息。结果表明:采用本文方法进行岩体结构面调查所提取到的信息准确度高、可视化效果好,且计算效率高,可为类似边坡实际地质灾害调查与防治提供依据。

超大岩质高陡边坡生态修复工法研究与应用

在维持边坡绿化稳定性的基础上,重点探讨超大岩质高陡边坡不同工法的研究与应用。以A采石矿为案例,通过对其坡面的详细勘察与研究,根据各个创面的特点,运用工程绿化和文化景观的手法进行有针对性的设计,形成多样化的生态修复模式。该工程的高质量完成,将是矿山边坡生态修复技术上的重大突破。

基于Slide的研山铁矿高陡边坡稳定性分析

露天矿山边坡稳定性对采场安全生产至关重要。为探究边坡施工过程中的安全隐患,以研山铁矿高陡边坡为研究对象,考虑爆破震动及地震作用荷载,运用Slide二维边坡数值模拟软件对典型剖面进行稳定性计算。结果表明:在正常工况条件、爆破震动及地震作用下,边坡整体安全系数符合要求,整体处于稳定状态。但在爆破震动及地震作用下,边坡局部安全系数介于临界值,可能存在局部滑坡风险。为保证采场生产安全,提出了相应的边坡管理预防措施,为相关实践工作提供一定参考。