降雨对露天矿软弱基底排土场边坡稳定性的弱化效应

露天矿软弱基底排土场边坡在降雨工况下,岩体的强度、黏聚力和内摩擦角受严重影响,且岩体受地表水和地下水的静力和动力作用,降雨严重影响软弱基底排土场边坡的稳 定 性. 利 用 Geostudio 软 件 Bishop 法、Spencer 法、MorgensternＧPrice(MＧP法)、Janbu法和 Sarma法５种极限平衡条分法进行自然工况和降雨工况的二维排土场模型综合性数值模拟试验,通过 AHP法对边坡稳定性安全系数进行评价分析.结果表明:工程设计方案在各工况下的安全系数均较大;降雨对边坡稳定性的影响显著,李屋排土场边坡稳定性安全系数随雨量增加而减小.研究方法为软弱基底边坡稳定性分析提供了一套较为成熟的范例.     

基于堆置效应的排土场稳定性分析

为研究不同堆置方式的适用性,认识不同堆置方式时空效应对排土场稳定性的影响,以不同堆置方式形成的排土场概化模型为分析基础,研究排土场各区域堆置过程中安全系数的变化规律。研究结果表明,压坡脚式排土场适用于凹形山谷地区,堆置时应利用山谷的夹持效应,及时对坡脚进行加固;覆盖式排土场有较高的安全系数,适用性广,工程中应注意验算终了台阶的安全系数;工程中可灵活组合压坡脚式与覆盖式两种堆置方式,合理利用夹持效应、坡脚阻滑等空间效应,促进排土场的稳定堆置。研究成果对排土场的堆置稳定分析具有理论与实际意义。     

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。     

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。     

降雨条件下多级台阶排土场边坡渗流及稳定性分析

降雨是导致边坡失稳的主要因素之一。以滇中地区某磷矿排土场边坡为例,研究持续降雨对6^#排土场边坡的稳定性影响,基于饱和-非饱和土渗流理论,使用室内非饱和土静力三轴试验结合GeoStudio有限元方法,对持续强降雨条件下的饱和-非饱和渗流场的动态变化、变形破坏和稳定性进行数值模拟和计算。结果表明：降雨初期基质吸力越大边坡安全系数越高,但是降雨12 h后边坡岩土体趋于饱和后,安全系数基本不受基质吸力的影响,并与理论计算结果基本一致,边坡整体稳定性良好,与排土场实际情况相符;雨水不断入渗时多级台阶排土场塑性变形区域主要集中在坡脚台阶处。模拟结果总体可靠,可为持续强降雨地区多级台阶排土场以及对滇中地区矿山排土场安全生产提供参考。     

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。     

南美洲某铜矿排土场边坡稳定性研究#br#

为保证排土场安全生产，以南美某铜矿排土场边坡为例，应用极限平衡法模拟现状排土场边坡在降雨入渗前后以及地震工况下安全系数、渗流场变化规律，结果表明，在降雨入渗之前，排土场安全系数高于规范值，边坡处于稳定状态；降雨入渗之后，边坡体积含水率增加，土体发生软化，强度参数降低，边坡沿软弱层面发生滑动破坏，造成边坡失稳；在地震工况下，安全系数下降明显。在其基础上，利用MIDAS软件建立排土场边坡三维数值模型，并利用有限元法进行数值模拟，结果表明，排土场最易发生屈服的区域为坡角基底处，其物理力学指标较低，底部土体先发生屈服破坏，之后带动上部台阶边坡发生破坏，排土场破坏模式主要以深层滑动为主。2种计算方法结果得出边坡破坏模式不同，边坡发生破坏的趋势相近，体现了2种计算方法的合理性。     

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。     

尾矿库条件下排土场稳定性分析及治理研究

排土场的稳定性不仅与岩土物料的力学性质、排土工艺、排土场参数、地表水和地下水等因素有关,而且受基底岩土性质的影响较大。将部分或全部基底为尾矿坝的排土场定义为尾矿库条件下排土场。以某尾矿库条件下排土场为工程实例,借助SURPAC和FLAC3D软件建立该排土场的三维地质模型,采用试验的方法获得各组别岩土的物理力学参数;再借助FLAC3D软件分析或计算现状边坡的稳定性和安全系数。结果表明,排土场的边坡存在两处滑移风险区,降雨工况条件下边坡的安全系数为1.10,安全系数储备不足。制定了“滑移风险区卸荷+完善内部排水系统”的排土场治理方案,运用FLAC3D计算治理后排土场的安全系数,计算结果表明,治理方案实施后,排土场的边坡安全系数得到较大的提升,即治理方案的实施可提高排土场稳定性。     

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。     

分层排土场边坡降雨入渗过程及稳定性分析

针对岭南沿海地区露天矿山排土场边坡分层特征,基于分层边坡降雨入渗模型,计算在一定降雨强度下雨水入渗深度,采用有限元强度折减法计算得出安全系数,结合工程实例,用数值模拟确定不同降雨入渗条件下的体积含水率、降雨入渗深度以及安全系数的变化,进行边坡稳定性分析。结果表明:降雨强度与渗透系数的关系对土体体积含水率的分布影响显著,建立的分层边坡雨水入渗深度理论计算结果与数值分析得到的结果基本一致,表明该公式能较好地反映分层边坡降雨入渗过程,在降雨初期以及湿润锋到达土体分层界面时,安全系数降幅最大,随后安全系数降幅逐渐减小且趋于稳定。边坡整体稳定性良好,现场位移监测结果验证了计算结果的合理性。研究成果为分层边坡降雨入渗灾害防治提供理论依据。     

基于瞬态渗流作用下的堆浸场边坡稳定性分析

堆浸场长期在喷淋液喷淋作用下,一直处于饱和非饱和的状态,其边坡稳定性与其他类型的边坡稳定性有很大的区别。采用专业渗流场分析软件Geo-Studio开展了基于瞬态渗流场作用下的稳定性分析,并推荐了堆浸场最大堆置高度。研究结果表明：1）在长期喷淋液作用下,降雨对边坡稳定性仅产生一定程度上的影响,安全系数降低较小。2）随着堆浸场堆高增加,边坡安全系数逐渐下降,增加到120 m时,可满足许用安全系数。3）随着喷淋液不断的喷淋,逐渐在堆浸场内部形成渗流场,主要是从堆浸场顶部向下部渗流,形成的水位线不断下降。喷淋第35 d左右,喷淋液渗流到堆浸场的底部。随着堆高增加,边坡部分散体物料受喷淋液影响逐渐减小。     

考虑全生命周期的露天矿边坡时效稳定性分析

基于开挖岩体蠕变劣化效应对露天矿高边坡稳定性的影响,提出了全生命周期内边坡的稳定性模型。引入岩石强度劣化理论,推导了时间效应下安全系数的计算公式。考虑锚索的预应力损失和边坡蠕变现象,建立了预应力损失条件下边坡安全系数的表达式,分析了时间因素和锚索预应力损失对边坡稳定性的影响规律。以大孤山西井边坡为例,借助FLAC3D内置的FISH语言把劣化理论嵌入到强度折减法中,利用改进的强度折减法计算了边坡的时效安全系数。结果表明:岩石强度随时间延长呈“L”型劣化,使得蠕变型边坡的安全系数低于只考虑开挖的情况,与实际工程更加吻合,受锚索预应力损失的影响已加固边坡仍有失稳的风险。比选了4种锚索的加固调控方案,在满足全生命周期内安全生产的前提下,获得了经济效益最优的方案。     

基于赤平投影-强度折减法的露天矿边坡稳定性研究

露天矿山边坡稳定性是矿山安全生产的重要组成部分。基于赤平投影法对某矿山终了边坡进行稳定性分析,分析表明边坡在动载的作用下存在失稳的可能;故进一步基于强度折减法对边坡进行数值模拟。模拟结果显示:在爆破工况下,选取的剖面所在边坡安全系数分别为2.16和2.54,均大于允许安全系数1.18,地震+暴雨工况下安全系数分别为1.34和1.52,也大于允许安全系数1.18,即终了边坡处于稳定状态。但由于地震+暴雨工况下安全系数与允许安全系数较为接近,因此需在矿山生产过程中密切关注边坡的稳定性情况。     

采动作用下黑岱沟露天矿区岩土边坡稳定性研究

为确保露天矿区施工安全,以提升岩土边坡稳定性为目的,提出采动作用下露天矿区岩土边坡稳定性研究。以某矿区现场岩土边坡为研究对象,基于有限元强度折减理论折减露天矿区岩土边坡的抗剪参数,得到抵达边坡极限平衡的折减数为稳定性系数,实现露天矿区岩土边坡稳定性分析。试验结果表明,该技术可有效分析露天矿区岩土边坡的稳定性,岩土边坡单元在6 s之后的剪切应变量显著提升,坡脚砂岩的剪切应变量增速最高、在6～10 s的强采动阶段位移变化增速较快,边坡在滑面上与起点的水平距离为96 m之后的正、剪应力在滑面上急剧增大,安全系数也随之提升,坡脚倾斜度、降雨以及降雨强度均会影响露天矿区岩土边坡的稳定性。     

南芬露天铁矿下盘采动时边坡稳定性数值模拟

通过分析南芬露天铁矿下盘边坡的区域地质资料,确定出降雨和爆破震动为影响边坡稳定性的主要因素。根据前期研究成果,对5#坡体剖面建立数值模拟计算模型,同时导入SLOPE/W模块,分析爆破和降雨耦合作用对扩帮前后边坡稳定性的影响。研究结果表明：岩体扩帮采动前后孔隙水压力变化不大,但是在近似梯形岩体开挖之后,一部分自重应力被消除,对边坡的地应力产生了显著影响。扩帮采动后的边坡在耦合作用下整体安全性变差,但依然保持稳定。286~454 m段属危险性边坡,454~574 m段边坡保持稳定。     

降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响及治理对策

为研究降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响,基于饱和-非饱和渗流理论,分析了降雨入渗条件下边坡内部渗流场变化及其对边坡稳定性的影响。研究表明：①降雨入渗是饱和-非饱和过程,其内部体积含水率随降雨持续时间的变化而发生动态改变,在降雨初期,土体处于非饱和状态,黏聚力随着含水率的增大而增大,内摩擦角变化幅度较小,总体呈下降趋势,基质吸力增强,安全系数升高,对边坡稳定性有利;②随着降雨持续,孔隙水压力由负变正,黏聚力和内摩擦角随着含水率的增大而减小,基质吸力减弱,边坡稳定性降低;③降雨入渗终态过程为内部水位线升高,动静水压增加,土体有效重度降低,土体发生软化,力学强度参数降低,边坡稳定性随之降低,土体渗透系数与边坡安全系数总体成反比关系。在上述分析的基础上,结合土质边坡实例,应用强度折减法,分析了降雨入渗状态下边坡潜在滑动面、峰值位移随降雨持续时间的变化规律,认为降雨初期潜在滑动面由浅入深,峰值位移不断增大;降雨停止后,土体内部应力重新分布,土体由饱和转为非饱和,潜在滑动面、峰值位移发生逆变化。为防止降雨条件下边坡发生失稳破坏,针对性地提出了土质边坡治理建议,为非饱和土体边坡综合治理提供了有益参考。     

降雨对厚冲积层边坡稳定性影响

边坡稳定是露天矿山安全生产的前提,降雨是影响边坡稳定性的重要因素之一,特别是对于第四系冲积层厚大的露天边坡,研究降雨的影响更加重要。结合研山露天矿东帮水文地质信息,对不同降雨强度下,地下水位埋深的变化及埋深变化之后对厚冲积层边坡的安全系数和地下渗流场分布的影响进行研究。模拟计算结果显示,矿山早期施工的堵水帷幕降低地下水位的作用不明显,地下水位埋深持续偏低,边坡细砂层和砾石层中含水丰富,形成了连贯的地下水运输通道,坡面出现漏水现象,在大降雨时,边坡涌水量急剧增加,边坡安全系数明显降低,有可能会出现滑坡等灾害。根据这一情况并结合现场现状,提出了边坡疏干排水措施,提高了边坡的稳定性,保证了矿山的安全稳定生产。