降雨入渗条件下大型排土场边坡稳定性分析

为研究降雨入渗条件下排土场边坡稳定性,以某大型排土场为工程背景,通过室内土-岩散体渗透试验与直剪试验获取岩土堆积体力学参数。借助有限元软件,采用应力-渗流-边坡耦合模拟分析该排土场边坡在最大降雨量为360 mm/d,降雨时长分别为6 h、12 h、18 h与24 h条件下的排土场孔隙水压力与地下水位渗流场分布特征。研究了不同降雨时长下的安全系数时变规律,研究成果可为类似排土场的边坡稳定性评价提供参考。     

地下水和地震共同作用下的边坡稳定性分析

基于边坡的有限元模型,研究了地下水位变化对边坡地震动力响应和稳定性的影响规律。通过有限元仿真分析发现：地下水的存在使土层含水率增大,坡脚位置为地下水渗出位置,在渗透力和孔隙水压力的影响下,有效应力降低,导致边坡抗剪强度减小。随着水深的增加,地下水对边坡坡脚的剪应力和剪应变影响逐渐增大,且远场地震作用时在不同水深下边坡坡脚的剪应力-剪应变值滞回延伸较大,说明远场地震作用对边坡坡脚抗震能力的影响较大。无地下水时,通过拟静力法计算的安全系数值位于动力安全系数值的中部偏下,且动力安全系数的最小值比拟静力法的静力安全系数小;而随着地下水位的上升,拟静力法计算的安全系数值开始移向动力安全系数值的中部偏上。因此,地下水位较高时,按照拟静力法计算的边坡安全系数进行边坡的稳定性评估将具有一定的潜在风险性。     

降雨作用下和尚桥铁矿内排土场边坡稳定性分析

孔隙水压力是表征内排土场边坡渗流及稳定性演化的重要参数之一。为验证现有边坡设计参数的合理性，以和尚桥铁矿内排土场边坡为工程背景，基于Biot固结理论的直接耦合方法，运用Geo Studio软件进行数值模拟分析，研究内排土场边坡在降雨条件下的渗流规律及稳定性，分析降雨强度及降雨持时对边坡孔隙水压力的影响，得出不同降雨强度下边坡内孔隙水压力分布规律及其安全系数。结果表明：降雨入渗范围主要在排土场边坡表层以下3~5 m内；降雨入渗速率主要受到土体渗透系数与降雨强度相对大小影响；和尚桥内排土场边坡设计参数在持续强降雨期间仍能保持安全稳定，但需通过排水沟及时排出边坡表层未入渗的降雨。     

长历时降雨对高陡边坡排土场渗流影响分析及稳定性研究

高台阶排土工艺使得排土场呈现高陡边坡趋势,降雨则是诱发高陡边坡滑动的一个重要因素。以某多雨地区高陡边坡排土场为例,开展了长历时降雨条件下渗流演化规律及稳定性影响分析。研究表明：排土场堆积高度越大,降雨对内部孔隙水压力分布的影响越小;排土场稳定性在不同降雨时期受深层和浅层2种不同的滑动方式控制;降雨引起抗滑稳定系数的降低速率大于停雨后安全系数的升高速率。     

内排土场边坡近自然重塑渗流及孔隙水压力特征研究

为研究我国东部草原区某露天矿边坡在近自然修复模式下的渗流及孔隙水压力特征,以GEO软件中SEEP/W模块为父项,拟合SLOPE/W模块对该矿区强降雨条件下的边坡抗侵蚀特征,渗流路径变化情况以及孔隙水压力重分布情况进行模拟分析。结果表明：对原内排土场边坡进行反S型重塑后,边坡抗侵蚀特性提升明显,单台阶上部及下部区域台阶坡面角降低,区域内径流流速下降,降雨入渗程度增加;受坡面形态改变影响,原内排土场边坡各级台阶坡面处均出现水流渗出现象,水土流失程度较高;重塑后,15 m及20 m台阶重塑模型渗流密集程度增加,内排土场坡面未表现出明显出水现象;边坡顶部孔隙水压力实现重分布,负孔隙水压力分布范围增加,过渡区域面积较为均匀,有效缓解了因不同岩层渗透系数差异性而导致的边坡上部岩层局部积水现象。     

降雨入渗作用下排土场边坡动态稳定性分析

在排土场边坡设计中,通常采用传统的稳定性计算理论,仅考虑固体和饱和静水的作用,而没有考虑降雨入渗对坡体内非饱和带孔隙水压力变化的影响,即基质吸力变化对土体强度的影响,从而计算的安全系数偏高,很容易造成雨季排土场边坡失稳。为解决此问题,借助非饱和土力学理论,采用数值模拟降雨入渗时间域内基质吸力的分布状态,得到土体抗剪强度随降雨入渗的实时值;然后采用弹塑性有限元计算方法,得出边坡应力状态的力学响应;最终用应力有限元法计算整体排土场边坡随降雨入渗的动态稳定性安全系数。计算过程采用己被非饱和土力学界认可的GEO-Studio系列软件实现。计算结果表明,排土场边坡安全系数随降雨入渗基质吸力的降低而降低,随着蒸发作用基质吸力增大而增大。因此,在排土场设计时,要考虑降雨工况作用下的安全系数作为设计安全系数,并且在边坡坡顶和坡面设置截排水沟,有组织地将雨水排出排土场界限以外,进而保证排土场边坡的安全稳定性。     

基于达西定律的渗流边坡稳定性分析

为了研究长期降雨对新疆某露天煤矿采场南部边坡的影响,以及降雨后不同时间段边坡内部孔隙水压力的变化情况,采用达西定律、Van Genuchten模型及数值模拟的方法,对现状边坡进行降雨后的稳定性分析。研究结果表明:长期降雨影响采场南帮边坡内部的孔隙水压力变化不大,而上部边坡出现正孔隙水压力;长期降雨使得地下水位线上升,边坡黏聚力减弱,抗剪强度变小,导致边坡瞬态安全系数降低。     

软基排土场稳定性分析与工程应对措施

排土场软基是引起排土场失稳的重要因素。针对紫金山金铜矿北口排土场软基问题,分析在不同持续降雨条件下原设计的稳定性情况,提出相应的工程处理措施。研究表明,随着降雨持续时间的增加,紫金山金铜矿排土场的安全系数呈先增加后减小的趋势,引起该现象的原因主要是坡体内部的孔隙水压力的性质和大小改变了边坡散体间的相互作用力和强度。通过堆载大块石和碎石桩处理,有效解决排土场稳定性不足的问题,当堆载块石高度为60 m时,最小安全系数随碎石桩深度近似线性变化,当碎石桩深度不小于28. 3 m时,排土场在各种降雨条件下的最小安全系数才能符合规范要求。结果为保证排土场软基稳定提供参考。     

考虑地下水位变化的软岩边坡锚杆支护设计优化

为了分析地下水位对边坡稳定性的影响, 确定地下水作用下边坡锚杆支护方式, 通过FLAC^3D建立了数值模拟模型, 采用强度折减法计算了不同地下水位作用下的边坡安全系数及锚杆加固作用下的边坡安全系数变化情况。研究结果表明: 地下水对边坡稳定性存在较大影响, 适当增加锚杆长度和锚杆支护倾角能提高地下水作用下的边坡稳定性; 在不同地下水位下, 边坡锚杆支护倾角为20°时边坡安全系数达到最大; 在总锚杆长度一致的情况下, 适当增加边坡下部锚杆长度、减小上部锚杆长度, 能提高边坡安全性。     

某排土场边坡堆置全过程渗流稳定时变分析

目前对排土场边坡稳定性多以单一安全系数作为评价标准,难以全面反映排土场边坡堆置全过程稳定性演化的实际情况。对此,以福建地区某排土场边坡作为研究对象,在掌握其工程地质条件与气象资料的基础上,研究排土场边坡堆置全过程各阶段在降雨与蒸发作用下渗流稳定的时变规律。研究结果表明,在过程降雨量大时,排土场边坡基底会出现滞水,安全系数受其影响大;逆排工艺形成的排土场边坡,基底滑动安全系数随着堆置台阶增加呈阶段式大幅下降;排土场边坡安全系数具有滞后效应,最危险的时刻出现在降雨停止后的一段时间。研究成果对排土场边坡的稳定分析具有理论与实际意义。     

齐大山铁矿排土场增高扩容稳定性分析

由于露天矿开采量的增大和土地资源的紧缺,迫使企业在老排土场上进行增高扩容,由此引起的安全问题日益突出。以齐大山铁矿某排土场为例,分析验算该排土场增高扩容方案的可行性。通过室内实验取得的边坡散体力学参数,根据工程地质勘察成果建立排土场边坡模型,利用极限平衡法计算排土场分别坐落于基岩、黏土层之上,边坡体内无地下水,低水位、高水位情况下的边坡安全系数,获得了地下水对于排土场边坡安全的影响规律;尤其是当排土场坐落于黏土层之上时,边坡安全系数随着地下水位的不断升高而迅速降低,严重影响边坡安全。由排土场180~230 m不同高度的边坡稳定性分析可知,在180~220 m,排土场安全稳定性系数由1.122降到1.116;而在230 m,安全系数则增长到1.142。所获边坡稳定性随地下水位和边坡高度的变化规律为边坡安全性评价及整治方案确定提供了有力依据。     

某水库水位的下降对坝体边坡稳定性的影响

水位下降时,一方面坝体内部渗流场会发生变化,土体基质吸力也相应地改变;另一方面,坝体内部土体孔隙水压力、强度参数随水位变化也会改变。因此,库水位变化对边坡安全系数有重要的影响。基于geo-studio软件中的slope/w和seep/w模块来模拟库区水位线的降低和基质吸力对边坡稳定性的影响。结果表明：当水位快速下降的时候,坝体中水位没有相应降低,孔隙水压力没有及时消散,强度参数C、 φ几乎不变,但坝体外部水压力降低,其速率越快,边坡安全系数下降得越明显;水位线缓慢下降时,坝体内部孔隙水压力消散和外部水位线发生同步变化,随着坝体孔隙水压力的消散,坝体内部土体有效应力增加,边坡安全系数逐渐增大,边坡的稳定性相应地变好;与此同时,当坝体内部土体呈饱和状态时,基质吸力为零,基质吸力对边坡稳定性几乎没有影响,随着土体内部水位线的降低,土体由饱和状态逐步变为不饱和状态,基质吸力逐渐增大,坝体的安全系数又逐渐升高,稳定性也随之增强。     

软弱夹层物性特征对排土场边坡稳定性的影响研究

软弱夹层作为边坡岩体系统的薄弱环节,对控制边坡的稳定性具有关键作用。为研究软弱夹层的物性特征对排土场边坡稳定性的影响,以河曲旧县露天煤矿为工程背景,分别计算了天然状态、饱水状态、含软弱夹层时边坡的稳定性;基于此,探讨了软弱夹层赋存深度、倾角、厚度等物性特征对边坡稳定性的影响。结果表明:天然状态下排土场边坡处于稳定性状态,饱水状态下边坡稳定性处于基本稳定状态,边坡含有软弱夹层时稳定性难以得到保证;软弱夹层的存在会改变排土场边坡的潜在滑移面形态,由圆弧形破坏向上部类圆弧下部斜线的破坏形态转变;随着软弱夹层深度的增加排土场边坡安全系数逐渐增加,且存在临界深度;边坡安全系数随着软弱夹层倾角的增加逐渐降低,呈一次函数关系;边坡安全系数随着软弱夹层厚度的增加逐渐降低,呈二次函数关系。     

水位上升非饱和土边坡稳定性分析

针对渗水对黑岱沟排土场边坡稳定造成严重威胁开展研究,基于饱和-非饱和渗流理论,在考虑毛细水作用的基础上,采用FEPG软件模拟积水入渗导致边坡内部水位线上升的过程,并通过极限平衡法分析边坡安全系数随地下水位上升的变化情况。研究表明:随着地下水位缓慢上升,边坡稳定系数先减小再增大,门槛水位处边坡稳定系数最小。     

降雨作用下排土场边坡应力变化及稳定性研究

为分析不同降雨类型对露天矿排土场边坡稳定性的影响,以历时72 h的不同降雨类型为加载条件对排土场边坡进行seep-sigma-slope耦合分析。结果表明:边坡坡体内负的孔隙水压在降雨8~14 h内逐渐降低,在雨水入渗稳定后逐渐趋于一个稳定值;初期降雨强度大小对边坡稳定性的影响较大,其中雨型A作用下边坡最终安全系数最低为1.422,降低率达11.24%;排土场边坡x、y方向位移在降雨初期增加最快,之后增速渐缓。     

地震作用下排土场稳定性研究

为了探究地震作用对矿山排土场稳定性的影响,以南山矿业公司和尚桥铁矿典型排土场边坡为例,利用Geo-Studio数值模拟软件分析地震工况下不同土体对排土场边坡稳定性的影响。结果表明:在地震过程中,地震峰值加速度与边坡安全系数呈反比关系;3种试验参数下坡体最大位移均位于坡顶、坡脚部位;在地震作用下,坡脚边缘碎石土大范围地滑移可能影响该边坡的稳定性;岩土体中存在较高且密集的水平应力时,边坡更易发生变形和破坏;在地震模拟10s内的某一时刻边坡临界滑面的安全系数较低,存在一定的滑坡风险。     

地下水渗流作用下边坡稳定性及变形规律

针对地下水位变化易引发边坡失稳破坏等安全问题,基于有限元模型采用非线性动力时程分析方法研究不同地下水位渗流作用对边坡安全系数、位移和有效正应力的影响规律.研究表明:当地下水位较低时,地下水的升高对边坡安全系数影响不大,当地下水位变化达到一定高度后则对边坡稳定性影响较明显;随着地下水位的增加,边坡最大水平位移位置由边坡坡面中上部向边坡坡脚转移,且最大水平位移范围由边坡坡面向坡内扩散,表明地下水位升高不仅增加了边坡变形,还使边坡滑动面向边坡内部移动,增加了滑动规模;边坡坡面有效正应力随地下水位增加表现出减小-增大-减小的趋势,并在边坡坡脚处产生最大值,表明在地下水位影响下坡脚是边坡最容易破坏的位置,对边坡工程安全防护设计与计算具有指导意义.     

降雨条件下某堆浸场边坡稳定性分析及防治对策

基于饱和—非饱和渗流理论,利用Geo-studio软件中的Seep/w版块,模拟分析了降雨入渗条件下对某堆浸场边坡稳定性的影响。研究表明:(1)连续降雨会促使堆浸场坡体内部的初始地下水位抬升,同时会在坡体内部形成临时饱和区域,边坡稳定性降低,对其进行水平排渗后,可有效降低坡体内部地下水位,边坡稳定性增强;(2)在降雨初期,土体处于非饱和阶段,土体内体积含水量增大,基质吸力升高,边坡稳定性增强;(3)在饱和阶段,土体内孔隙完全由水充满,基质吸力为0,边坡稳定性处于不利状态;(3)降雨停止时,土体内孔隙水压力消散,负孔隙水压力增强,基质吸力增大,边坡安全系数升高。在上述分析的基础上,讨论了坡体排水工程、台阶排水沟、坡面防水等工程防治对策,有助于提高该堆浸场边坡稳定性。     

露天矿排土场边坡降水入渗规律试验研究

露天矿排土边坡的水主要来自大气降水,其对边坡岩土容重,孔隙水压力的改变具有动态特征。针对大气降水条件下露天矿排土场边坡稳定性问题,通过砂土相似模拟试验模拟了雨水在边坡中的渗流过程,纪录了各个时刻雨水在边坡内部的浸润图。相似试验结果表明:露天矿排土场在形成过程中大型机械对排土台阶顶部的压实作用对整个排土场边坡渗流影响十分显著;对于多台阶边坡,降雨经暴露的压实区迅速沿压实区进入边坡内部形成浸润区,渗透速率明显快于非压实区;压实区的存在直接将大气降水对边坡的影响从边坡表层导入边坡内部,对边坡稳定极为不利。数值模拟结果进一步证实了相似试验的准确性,同时揭示了压实区与非压实区渗透速率不同的内在原因。根据试验结论提出了提高露天矿排土边坡稳定性的建议。     

坡面张裂缝充水对平面滑动边坡稳定性影响研究

为了研究平面滑动边坡中张裂缝位于坡面上时边坡稳定性变化情况,根据极限平衡理论,建立坡面张裂缝参数关系式,通过改进水压分布函数获得各水压分布形式下张裂缝和滑动面的水压力表达式,运用Matlab编制程序,探讨不同水压分布形式下各参数对边坡安全系数的影响,以及不同水深条件下,各水压分布形式边坡滑动面临界倾角变化情况。研究表明,地下水位的升高使各水压分布形式下边坡安全系数变小,其中张裂缝与滑动面的连接点透水、滑动面在边坡出露位置不透水且滑动面和张裂缝中均有水压的水压分布形式变化幅度最大,地下水位的升高使该形式的临界倾角变大,使其他形式的临界倾角变小。