基于极限平衡法和有限元法的边坡稳定性综合分析

为了研究软岩边坡弱层影响下的边坡稳定性,建立含有弱层的边坡模型,采用极限平衡法与有限元法模拟受弱层影响下的边坡稳定性,探讨多种评判指标,综合描述边坡稳定状态。结果表明,通过有限元法计算,保留弱层时,边坡稳定性系数小于1,边坡模型被剪切应变带贯通,在弱层中底部剪出,上部呈现滑移趋势,边坡破坏模式为滑移剪切式;清除部分弱层后,边坡稳定性系数大于1.3,剪切应变带未扩展贯通整个边坡模型;采用极限平衡法计算边坡稳定性,滑弧基本与有限元法的剪切应变带一致,从而验证计算模型的准确性。     

极限平衡法与有限元强度折减法在露天矿边坡稳定性分析中的应用对比

阐述了极限平衡法和有限元强度折减法两种边坡稳定性分析方法的基本原理,采用Slide 6.0和Phase2 8.0两款软件对某露天矿西部边坡的稳定性进行分析,对比极限平衡法与有限元法计算出的安全系数。计算结果显示,两款软件计算出的安全系数接近,有限元法为1.0,极限平衡法为1.04~1.06,安全系数均达不到该边坡所要求的最低安全系数1.25,必须对边坡加固。根据软件数值分析出的滑移面用长锚索进行加固,加固后边坡安全系数为1.25~1.41,达到西部边坡的安全要求。经过对边坡稳定性的分析发现,极限平衡法和有限元法计算的安全系数均符合实际工程情况,适用于相似边坡的稳定性分析。     

Slide和Plaxis在矿山边坡稳定分析中的应用对比

刚体极限平衡法和有限元法在矿山边坡稳定性分析中经常使用,基于Slide和Plaxis两个计算软件,对矿山边坡整体稳定性分别进行模拟计算,得出Plaxis计算结果较Slide更为保守,二者差异不大,安全系数对弹性模量和泊松比的敏感性都较低,边坡形态对于两个软件计算结果差异影响较明显。     

爆破动力荷载下边坡稳定性的时程分析

针对露天矿开采过程中,爆破开挖作业对最终边坡稳定的影响问题,采用动力有限元法分析爆破过程中边坡的稳定性随时间变化情况。首先建立矿山边坡的二维有限元模型,利用有限元强度折减法求解,得到边坡的最危险滑动面及折减安全系数;再根据得到的最危险滑动面,重新建立边坡和炸药的三维实体模型,布置爆破孔网参数并设置各个炮孔的起爆时间,通过LS-DYNA大型动力有限元程序,求解边坡在炸药爆炸后30 s时间内的动力响应过程。结合极限平衡法和动力有限元法计算结果,计算边坡在同时起爆方式下每一时刻的安全系数。提出应根据边坡时程安全系数及边坡滑面单元是否同时发生整体破坏等条件综合评价边坡稳定性。数值模拟结果能够动态显示爆破过程中边坡的应力、应变状态,计算结果与极限平衡法计算结果接近,可以为露天矿爆破设计提供参考。     

灰岩矿露天边坡滑动模式及稳定性计算分析

针对矿山开采设计阶段露天边坡稳定性定量分析问题,对河南省大型露天灰岩矿边坡特征、边坡潜在滑动模式及滑动面形态进行了分析研究,并采用极限平衡法和强度折减法对其进行了稳定性计算,结果表明灰岩矿露天边坡稳定性系数为1.48~2.12,整体稳固性好,平面形破坏较圆弧形破坏稳定性系数偏大;强度折减临界破坏时近似为圆弧形破坏,两种方法计算结果接近,与现场终了边坡稳定状态吻合。     

基于强度折减技术的边坡稳定性及其影响因素分析

为修正边坡稳定性分析中极限平衡法的缺点,引入基于强度折减技术的有限单元法.分别介绍了有限单元理论与强度折减法技术.失稳判据是分析边坡稳定性的关键问题,目前强度折减有限元法中主要有三种判据,同时得到边坡安全系数.通过算例,与传统极限平衡法计算结果相比较,结果表明基于强度折减技术的有限元法分析边坡稳定性及其影响因素敏感性是町行的,计算精度满足工程要求,为边坡的支护治理设计提供重要依据.     

数值模拟与极限平衡法相结合的边坡稳定性分析

考虑到数值模拟法与极限平衡分析法在岩质边坡稳定性分析中各自的局限性,提出将数值模拟法与极限平衡分析法相结合对岩质边坡进行稳定性分析。以某矿山边坡为例,首先以离散单元法对边坡进行数值模拟,将边坡及其内部的滑动面划分成若干节理单元体,计算出节理单元上的法向和切向应力,根据极限平衡法计算出边坡稳定性安全系数,既考虑了滑动面内应力对岩质边坡稳定性的影响,又通过计算边坡的安全系数来评价边坡的稳定性,具有较好的推广前景。     

露天矿顺层软岩边坡开挖变形特征与参数优化研究

针对露天矿含水软岩边坡在成坡后出现的蠕滑变形与顺层失稳问题,为确定极限稳定边坡角,以东明露天矿南端帮边坡为研究对象,在工程地质勘查与力学实验的基础上,采用有限差分计算程序FLAC3D研究了地下水作用下顺层软岩边坡的变形破坏特征,然后采用极限平衡法对比分析了地下水对边坡稳定性的影响程度,最后结合有限元强度折减法对边坡角进行优化设计。研究结果表明,地下水对东明露天矿南帮边坡稳定影响程度明显,考虑地下水作用时软弱岩层面位置的稳定系数比正常情况下低20.73%,综合考虑以上因素,最终确定南帮极限稳定边坡角为22°。基于有限元法和极限平衡法相结合的边坡参数优化设计方法,能够科学可靠地确定极限稳定边坡角,对于类似软岩矿山边坡角优化具有借鉴意义。     

基于强度折减法的边坡稳定性分析

为了评价某山坡露天矿边坡的稳定性,应用有限差分强度折减法,对该矿山人工边坡的稳定性进行了计算分析,并与传统的极限平衡法的计算结果进行了对比。结果表明,由于有限差分强度折减法克服了极限平衡法未能考虑材料本构关系的不足,因而更能实际的模拟边坡计算模型,更客观的分析边坡的稳定状态,求得的边坡安全系数更为合理。     

基于不同二维极限平衡法的边坡稳定性研究

边坡稳定性是露天矿开采安全评价的重要影响因素,基于不同二维极限平衡法,对露天矿边坡工程地质条件进行分区,初步确定采掘场工作帮、端帮的坡角、地表境界,为矿山边坡稳定性研究提供地质依据。通过对不同的边坡滑移破坏模式进行了分析,采用STAB2009分析验算边坡稳定性,简化Bishop法计算,整体单形法优化。结果表明,非工作帮、西端帮可能的破坏模式为顺层滑移破坏模式,东端帮、工作帮可能的滑移破坏模式为圆弧滑移破坏模式,推荐了各边坡的最终帮坡角。勘察边坡稳定性揭示了露天矿开采过程中帮坡破坏模式规律。     

基于有限元技术的边坡稳定性考察

基于极限平衡分析法和有限元法,对同一边坡进行了稳定性考察。对比计算表明,有限元计算得到的边坡安全系数与极限平衡法的结果非常接近。有限元计算还可以提供边坡坡体内的主应力、最大塑性应变、塑性区、水平位移、竖向位移、总体位移增量等参量的分布情况,为边坡加固方案的确定与加固位置的选择提供了依据。     

乌拉根锌矿排土场稳定性分析

排土场的稳定性研究是露天矿山安全性管理的重点，也是矿山可持续发展的关键。以乌拉根锌矿排土场为例，在岩土工程勘察的基础上，利用Geo slope软件，运用极限平衡法和有限元法对排土场边坡危险剖面在正常工况下及降雨入渗工况下的稳定性进行数值模拟。计算结果表明，正常工况下，边坡处于基本稳定状态；降雨入渗后，边坡安全系数降低3.9%，处于欠稳定状态，应加强排土场降雨预报和监测管理。     

数值模拟与极限平衡方法在复杂边坡优化中的应用研究

露天矿山最终边坡角的设计是否合理,将对边坡的稳定性、矿山的生产安全和经济效益产生重大影响。结合一露天矿山的二期扩采需要,采用大型非线性固-流耦合FLAC数值模拟方法进行了边坡多种方案的应力场、破坏场、监测点位移、位移速度变化趋势等多种指标分析,并采用传统的极限平衡分析方法对数值模拟分析推荐的边坡设计方案进行稳定性计算, 最后,综合分析得出最佳方案。研究表明,数值模拟方法和极限平衡方法相结合是进行复杂边坡优化的一条合理有效途径,该方法可为矿山提出安全、经济、切实可行的边坡设计方案。     

临界滑动场在峨嵋水泥厂矿山边坡中的应用

临界滑动场法是边坡稳定性计算新方法,可迅速准确地计算临界滑动面与临界滑动场以及由各出口对应的局部临界滑动面组成的全局临界滑动场,将临界滑动场方法应用于峨嵋水泥厂矿山边坡稳定性研究,其计算结果与经典极限平衡法计算结果非常接近。     

库什塔依电站坝肩卸荷岩体稳定性研究

库什塔依水电站左坝肩灰岩卸荷强烈,裂隙非常发育。为保证施工期和运行期边坡的安全,采用极限平衡法和有限元法,对水电站左坝肩卸荷岩体破坏模式和稳定性进行了研究分析。结果表明,左坝肩边坡不会产生整体变形破坏,主要破坏模式以逐步的小规模崩塌、掉块为主;边坡易产生牵引式破坏,即上部岩体因失去支撑而变形失稳;两种方法计算得出的稳定系数基本一致。     

基于Barton-Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析

鉴于岩体结构面粗糙度和壁岩强度的影响使结构面抗剪强度呈现非线性特征,传统极限平衡分析法采用平均值来表征岩体物理力学指标使评价结论未能充分顾及到指标的离散性,提出了基于Barton- Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析方法。通过野外地质测量获得岩体结构面轮廓曲线及回弹值,经过处理计算后分别获得结构面粗糙度系数JRC,壁岩强度JCS、基本摩擦角[?]b等参数的多组样本数据,并验 证了各参数样本数据的概率分布。基于Barton-Bandis准则建立了柏杨庙矿山边坡的稳定性分析模型,采用Morgenstern-Price法计算出该边坡的多组稳定性系数,通过蒙特卡罗法对其进行统计分析,确定了边坡的破 坏概率,并与传统极限平衡分析法的计算结果进行了对比分析。研究表明：基于Barton-Bandis准则的边坡破坏概率分析方法在进行边坡稳定性分析时充分考虑了岩体结构面抗剪强度的非线性特征和抗剪强度参数的离 散性,是岩质边坡稳定性分析的有效方法。     

岩质边坡稳定性分析中的AE技术研究

岩质边坡稳定性分析通常采用极限平衡分析法。各种极限平衡分析法均需首先假定出边坡滑动面的形状及具体位置，本文利用声发射原理及技术，对声发射仪监测结果采用逐次近似法进行分析，从而在边坡不断破坏的动态变化过程中，准确定位出边坡破坏面的具体位置及形状，再利用各种极限平衡分析方法，计算边坡的安全系数来评价边坡的稳定性，本文的研究方法有利于提高边坡稳定性分析的准确性。     

高速公路边坡稳定性计算及治理探讨

在对土质边坡稳定性进行分析时,利用极限平衡法对不同的潜在滑动面进行试算,从中寻找出安全系数最小的滑动面,是一种常用的方法。极限平衡法的计算原理简单、清晰,计算简便、快捷。文中应用该方法分析某公路边坡的稳定性及破坏模式,最后探讨了该边坡的治理方案。     

弓长岭露天铁矿排土场稳定性分析及参数优化

露天矿排土场稳定性关系着矿山生产安全和人员生命财产安全,是矿山安全管理的重点。为了更全面准确地了解排土场边坡稳定性情况,提高排土场容量和稳定性。运用极限平衡法和有限差分法的原理,对弓长岭某排土场在正常工况下的稳定性进行分析计算,剖析排土场破坏机理,并利用MATLAB优化工具箱对排土参数进行优化。得出如下结论:正常工况下,排土场边坡整体处于稳定状态;滑坡模式为上部受拉剪破坏,圆弧滑面至表土层,沿表土层剪切破坏;定量得出该排土场边坡角、台阶高度与稳定性系数关系式:Fs=2.5528-0.0239x1-0.0122x2,并得出边坡最优化参数。     

基于Barton-Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析

鉴于岩体结构面粗糙度和壁岩强度的影响使结构面抗剪强度呈现非线性特征，传统极限平衡分析法采用平均值来表征岩体物理力学指标使评价结论未能充分顾及到指标的离散性，提出了基于Barton- Bandis非线性破坏准则的边坡破坏概率分析方法。通过野外地质测量获得岩体结构面轮廓曲线及回弹值，经过处理计算后分别获得结构面粗糙度系数JRC，壁岩强度JCS、基本摩擦角[?]b等参数的多组样本数据，并验 证了各参数样本数据的概率分布。基于Barton-Bandis准则建立了柏杨庙矿山边坡的稳定性分析模型，采用Morgenstern-Price法计算出该边坡的多组稳定性系数，通过蒙特卡罗法对其进行统计分析，确定了边坡的破 坏概率，并与传统极限平衡分析法的计算结果进行了对比分析。研究表明：基于Barton-Bandis准则的边坡破坏概率分析方法在进行边坡稳定性分析时充分考虑了岩体结构面抗剪强度的非线性特征和抗剪强度参数的离 散性，是岩质边坡稳定性分析的有效方法。