秀山矿边坡断层破碎带区域变形破坏模拟分析

秀山矿采场边坡受断层破碎带影响,在开拓延深过程中形成了较大的楔形体,通过对秀山矿采场工程地质条件和岩体性质进行详细实地勘察,深入了解断层破碎带边坡变形破坏机理。在此工程的基础上,建立滑移—弯曲式倾倒变形力学模型,进行室内单轴抗压试验,并采用Rhino6.0—FLAC3D6.0高精度耦合建模方法,对采场整体以及楔形体倾倒边坡进行数值模拟稳定性分析。研究结果表明：断层破碎带边坡形成的楔形体弯曲倾倒破坏现象存在发生变形的临界坡长;西采场边坡的上下盘岩性较为完整,边坡开挖过程中,断层、节理等破碎结构面容易张开发育贯通形成大的滑裂面;随着采场开拓延深,西采场北帮受断层破碎带影响,变形区域由局部变为整体失稳。     

岩质边坡弯曲倾倒破坏及支护DDA方法模拟

弯曲倾倒破坏作为一种复杂的滑坡灾害,对其破坏机理的研究是近年来学术界关注的重 点和难点。 本文采用非连续变形分析法(DDA)模拟露天矿边坡弯曲倾倒破坏过程。 在DDA模 型中通过引进人工结构面方法来实现弯曲倾倒过程岩体开裂,与现场比较得到了合理的引入人 工结构面方法。 模拟过程表明,该露天矿边坡是由于下部岩层无法承受上部荷载首先发生破坏, 致使上部岩体失去支撑,并最终导致边坡整体倾倒破坏。 针对抵抗边坡弯曲倾倒变形的支护分 析表明,由于倾倒变形的不均匀性,依靠普通锚索强度进行支护,容易出现局部锚索拉断,最终影 响整个锚固区的锚索安全。     

不连续岩体边坡的倾倒破坏及其稳定

1.序言所谓不连续岩体边坡的倾倒破坏,是指构成边坡的岩柱或岩块受自重及地震荷载作用而倒向边坡前方的破坏现象而言。岩体边坡的倾倒破坏与地层弯曲造成的破坏和岩柱     

高原梯度带地区碎裂岩边坡的地震破坏过程分析

针对高原梯度带地区地震诱发碎裂岩边坡变形破坏问题,采用 UDEC软件对地震波４５°斜入射作用下碎裂岩边坡的破坏进行了数值模拟.结果表明,边坡的变形破坏可以分为３个阶段:在地震波作用下,坡顶处的裂隙首先发育并迅速发展,边坡上部岩体被结构面切割而损伤破裂,完整性差,开始出现局部滑动;随着裂隙扩展贯通至节理面处,形成控制性结构面,边坡整体稳定性迅速降低,坡顶岩体开始局部下滑;随着岩体破碎严重区域增加,坡面上岩块以滑坡和崩塌２种形式掉落,形成堆积体,滑动区域逐渐扩展至边坡中下部,直至整体失稳破坏.地震动荷载对边坡的影响区域可分为破坏区和损伤区,破坏区对地震的动力响应明显大于损伤区;坡角和结构面倾角对边坡的变形破坏特征也有影响,坡角、结构面倾角越大,边坡变形破坏越严重.     

杏山铁矿露天转地下开采边坡变形分析

根据结构面与边坡面间的组合关系及地下矿体开采影响程度的不同,将边坡岩体分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四个区域,并分析了各个分区边坡岩体的稳定性状态。运用FLAC 3D软件,模拟地下-15m水平开采对边坡应力场、位移场的影响,结果表明受地下开采扰动的影响,研究区域位移沉降明显,下部岩体位移方向指向采空区,易出现塌落破坏以充填地下采空区,上部岩体位移方向沿坡面指向采坑底,易出现牵引式滑动破坏。     

金宝铁矿南帮边局部破坏机理与防护措施研究

新疆金宝铁矿南帮开采终了边坡高度将达323 m,属高边坡范畴,边坡安全性至关重要。随着开采的逐渐揭露,南帮断层带、褶皱、顺层陡倾层面等一系列不利地质结构造成边坡台阶边坡局部破坏问题突出。为分析南帮边坡局部变形破坏机理与总体稳定性,基于结构面摄影测量技术,对南帮结构面进行详细测量,获取南帮边坡岩体结构特征;采用经验法、数值计算等方法分析了南帮边坡顺层破坏、局部倾倒落石形成机理;对总体边坡稳定性进行了分析。得出了总体边坡处于稳定状态,对局部区域提出了相应的防护措施。     

基于“三带”理论的沉陷区边坡失稳过程分析

地下开采扰动给沉陷区内边坡稳定性带来不利影响。以抚顺老虎台矿开采沉陷区内某边坡失稳破坏为例，分析沉陷区内边坡失稳的动态演化过程。根据开采沉陷学“三带”理论，将处于开采沉陷区的东露天边坡岩土体划分为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带和原生带4个特征区域,并分别计算出边坡处于3种“临界状态”时对应的地下开采深度。     

露天转地下挂帮矿开采边坡稳定性及失稳模式研究

为研究露天转地下挂帮矿的开采工作面倾角的布置方式对工作面上覆岩体应力与边坡失稳破坏模式的影响,以海南矿业公司露天边坡挂帮矿井采为例,采用理论计算和数值模拟相结合的方法对其进行了分析。结果表明:露天边坡下开采时工作面倾角的布置对边坡稳定性影响显著;工作面倾角由30°到-30°逐渐减小的过程中,工作面上覆岩体及露天边坡台阶变形量越大,边坡内上覆岩体内剪切应力集中程度和最大主应力集中程度越来越高,边坡失稳破坏的趋势增强;边坡围岩上部压力拱成拱机制较弱,开采工作面右端位移临界区域岩体的抗剪强度对边坡整体稳定性起到关键作用;露天边坡下开采边坡岩体不同区域可能发生的失稳破坏模式主要为张拉破坏—垮落破坏—剪切滑移破坏—剪切错动破坏—挤压鼓胀破坏。     

我国露天开采及其存在的主要工程地质问题

由于露天开采的发展,边坡的变形破坏日益增加。本文根据我国露天开采的实践,概叙了目前我国露天开采的现状,总结了露天开采工业的特点,主要是各类露天矿开采的发展极不平衡;露天矿的规模及开采深度较小及边坡的变形破坏愈来愈多。边坡的变形破坏,其基本原因在于受露天矿的各种工程地质因素的影响。露天矿的主要工程地质问题包括:矿区的地应力状态,特别是区域性地质构造应力场对露天边坡的稳定性具总体的控制作用;复杂的或比较复杂的岩体结构及岩层组合的介质结构特性,受地下开采影响的移动岩体上的露天开采问题及溶蚀岩体中的露天开采问题;以及显著影响露天坑边坡稳定性的地下水问题等。同时分析了由露天开采而引起的各种环境工程地质问题。这些对露天开采及露天矿边坡的稳定性评价具有一定的参考价值及实际意义。     

露天转地下开采诱发高边坡滑移机制研究

露天转地下开采过程中边坡稳定问题是矿山安全生产的关键技术和核心难题之一。以工程实例为基础,应用离散元数值模拟,选取合适的力学参数,运用3DEC、Matlab等软件系统,分析了地下开采对高大边坡稳定性的影响机制、滑移特点和后续变形发展趋势。研究结果表明：受露天与地下开采两者的复合采动作用的影响,滑移变形产生了叠加作用,地表的下沉曲线形成多个大小不同的下沉盆地,导致不同区域边坡岩体变形破坏程度也不同。根据数值模拟结果可知：地下采区的不同开采阶段诱发的移动角大小不同,开采厚度不同,上覆岩体的破坏程度也不同。所以,露天转地下开采中,边坡稳定性主要受到采空区处理方式和开采厚度等多重因素的影响;在边坡稳定性评价时,需要结合具体开采情况进行分析和评价。     

石碌铁矿北一采区露天转地下开采沉陷机理研究

露天转地下开采过程伴随着强烈的岩体移动及变形特征,引发开采沉陷问题,是露天转地下矿山安全管理方面的重点研究内容。以海南石碌铁矿北一采区为研究对象,采用FLAC3D数值模拟方法,建立考虑开采扰动的露天转地下力学分析模型,分析不同开采阶段下采区围岩、边坡岩体及地表岩层的位移、应力分布特征,根据塑性区变化特征和现场地表塌陷现象,揭示露天转地下开采沉陷机理。研究表明：边坡岩体中最大拉应力区主要集中在采场回采区与坡顶区域,并随着开采深度增加持续扩展,这将降低岩体稳定性。开采扰动下北帮、西帮处的边坡整体位移值相对较小,南帮东部、东帮至小英山区域岩体位移值随着开采深度增加而显著增大,尤其在开采-90 m至-105 m时,位移值急剧增加。塑性区主要出现在回采区围岩和东帮上方坡面及其部分坡顶后方区域。回采区围岩的塌陷进一步引起了崩落区和变形区岩体位移,沿塑性区边缘形成采坑裂缝,小英山后方区域拉伸破坏进而形成地表拉伸型裂缝,坡脚沉陷及岩体裂隙发育造成东帮边坡滑坡。整体上看,露天转地下工况下开采沉陷表现出强烈的向坡体临空面方向的水平位移特征。     

考虑多级采动效应的边坡失稳过程研究

应用RFPA强度有限元软件建立连续开挖模型和一次开挖模型,对比不同开挖模式下多级边坡损伤机理和损伤过程,分析多级边坡多次采动过程中局部化岩体损伤、破坏、失稳过程,再现了多次采动影响下多级边坡局部失稳效应。结合金川集团石英石露天矿多级边坡现场监测数据进行分析,在强度折减的过程中引入连续采动,实现真正意义上的强度折减和采动效应,使得数值模拟破坏机理和破坏过程与实际破坏过程更为接近。主要表现在一次开挖和连续开挖只是在时间步骤、空间位置、多级边坡结构稳定性分析上不同,其损伤过程、损伤机理基本保持一致。多级边坡连续开采在时间、空间效应的影响下主要以局部失稳破坏为主。     

全波列声波测井技术在露天边坡中的应用

岩体完整性对边坡岩体变形及边坡的失稳破坏起重要作用,其准确分析对边坡设计、治理等具有重要意义。针对土屋铜矿露天边坡工程的特点,开展了全波列测井技术的现场探矿钻孔声波测试工作,得出岩体完整性系数。同时论述了声波测试结果在评估岩体完整性及划分工程地质分区指导作用。     

珲春紫金曙光金铜矿露天矿边坡稳定性三维数值模拟

为研究珲春紫金曙光金铜矿露天采场整体边坡的稳定性，通过3GSM结构面摄像测量、点荷载试验并采用Hoek brown 准则获取边坡岩体力学参数并对进行岩体质量分级，结合露天矿中长期采剥计划建立露天矿开采的三维模型，利用FLAC3D并基于弹塑性本构模型进行露天矿边坡三维数值模拟分析，结果表明：①北帮边坡受断层构造及破碎带影响，岩体质量较差为IV级岩体，局部破碎区域为V级；②开挖至第6 a后，塑性区主要分布于北帮东侧边坡以及中部断层蚀变带区域；③开挖至最终境界，西北帮边坡深部的塑性区范围以及内部贯通程度明显增加，有较大的滑坡风险，应采取加固及疏干排水的防治措施。     

考虑能耗特性的岩桥型边坡动力失稳研究

边坡中的岩体是岩质高陡边坡稳定性的关键,而岩体由岩块和各种结构面组成。岩桥型岩质滑坡是大型边坡滑坡的主要类型之一,对于这类边坡,岩桥段起着关键的锁固作用。在分析边坡的稳定性时,可将岩体工程的整体稳定性问题简化为分析岩桥段的稳定性问题,针对岩桥段进行加固处理,就可以保证整个工程岩体的安全和稳定。以凹山铁矿为工程背景,搜索并确认出边坡的岩桥,通过对岩桥段块体的能量分布及承载能力进行分析,将块体中的能量分为势能、爆破振动能、破碎耗能、摩擦耗能以及失稳动能,每部分能量通过不同的理论或实验来获取。研究岩桥型边坡的动力失稳问题对于这类滑坡的稳定性评价及灾害防治有较好的指导意义。     

分层开采时断层滑动位移演化特征研究

本文结合义马煤田地质构造,以千秋矿21221工作面为工程背景,进行了采动影响下断层滑移失稳相似模拟实验研究,探究了煤层分层开采扰动对断层滑移失稳的影响特征规律。结果表明,煤层上分层开采时顶板已发生较大程度的松动及离层现象,下分层开采时,顶板岩层进一步发生垮落现象,下分层开采扰动引发上覆岩体垮落范围更大,使断层周围位移变化更强烈、上下盘错动更明显、煤岩体中积聚的应变能峰值更高;同时,断层滑移滞后于煤岩体中应变能的剧烈释放,应变能峰值"突降"现象可作为判断断层滑移失稳的前兆;煤层下分层开采较上分层开采时能量剧烈释放的时间更早,更易诱发冲击地压灾害的产生。     

露天矿裂隙岩体边坡离散单元法模拟分析

离散单元法能够分析节理裂隙岩体沿离散界面产生滑移、张裂、垮落等大变形问题,是岩石开挖工程中分析非连续介质问题的重要方法。徐东沟露天矿最终境界边坡上下部均由坚硬块状结构岩体组成,而边坡中部则为岩性较软的绿泥石英片岩构成,且为典型的顺坡向层状结构,分析表明,绿泥石英片岩构成的局部边坡区域位移较大,模拟开采至最终-348m水平时,水平位移最大达1.6m,垂直向下位移达1.4m,应用强度折减法得到边坡安全系数仅为1.05,开采出露后极有可能产生边坡失稳,影响矿山的安全生产。     

土地复垦诱发边坡浅层岩体劣化全过程监测试验研究

边坡系统作为一种天然的力学系统,其变形、开裂、失稳、滑移是一个复杂且难以测量的天然力学过程,常因浅层滑坡灾害而造成严重的人员伤亡和土地资源损失。因此,探索边坡浅层岩体在内外营力作用下诱发的岩体劣化规律及敏感参数是浅层滑坡监测预警的关键。采用自主研发的边坡滑动力NPR锚索监测预警系统,在新昌陈家山村开展了土地复垦诱发边坡浅层岩体劣化全过程监测试验。通过边坡地质调查,在关键监测点位安装边坡滑动力NPR锚索监测预警系统;采用现场标记法记录土地复垦机械开挖点与监测点的时空特征,并分析边坡浅层岩体劣化变形特征与滑动力监测曲线演变特征的相关关系,揭示该系统对陈家山村特定地质条件边坡稳定性的监测灵敏度和临滑预警时间。试验结果表明：针对陈家山村松散堆积层发育的边坡类型,在土地复垦开挖扰动作用下,滑动力监测曲线并未出现类似岩质边坡失稳破坏所呈现的缓升型“不稳定模式”和突升型“裂缝模式”,滑动力监测曲线随着机械开挖点距离监测点越来越近呈阶梯式突降型“多次滑移模式”;该系统在松散堆积层发育的边坡类型下的有效距离监测灵敏度为35 m,分析结果可为类似边坡稳定性监测预警提供参考。     

基于FLAC3D软件的极端恶劣环境下边坡稳定性分析

为了评价某西藏露天矿边坡在极端恶劣条件下的稳定性,以矿区边坡A-A剖面为典型研究对象,通过岩土力学室内试验和经验类比法确定岩体力学参数,采用ANSYS软件建立矿区边坡A-A剖面的计算模型,然后加载积雪和地震荷载,运用FLAC3D软件分析边坡的位移、剪应变增量和塑性区大小。结果表明：在开采过程中碎石土区域最大累计位移约为84.6 mm,岩质台阶面部位剪应变增量很小,为0.001以下,碎石土台阶边坡局部区域最大剪应变增量小于0.009 36,岩质台阶面部位以及碎石土边坡区域无塑性区,整体边坡以及局部碎石土区域台阶边坡稳定;在积雪和地震工况作用下,最大累计位移约为366.8 mm,岩质台阶面部位剪应变增量很小,为0.01以下,碎石土台阶边坡局部区域最大剪应变增量小于0.082,岩质台阶面部位有少量塑性区,碎石土边坡区域出现了较大的塑性区,其稳定性有所降低,但整体边坡仍能保持稳定。     

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。