排土场散体物料抗剪强度的安全系数反演分析

在初步判断排土场边坡所处的稳定状态的基础上设定一个安全系数,利用安全系数反演计算排土场散体物料的抗剪强度参数。以常用的Bishop圆弧法和余推力折线法作为排土场边坡稳定性计算的基本方法,构建非线性方程组,迭代求解,同时反演出排土场散体物料的抗剪强度参数。针对西南地区某个大型露天矿排土场边坡进行了实际反演分析,得出：含第四系表土较多的细粒散体岩石,反分析黏聚力c比三轴试验小0.026 MPa,而摩擦角φ则大3.94°;以粗粒土为主的坚硬辉长岩,反分析黏聚力c比三轴试验大0.021 MPa,而摩擦角φ则小4.06°。虽然2种散体岩土反演分析与试验结果都有差异,但是通过安全系数反演分析的结果,更能从整体上把握排土场散体物料的力学强度参数。该方法不像室内试验和现场试验那样受排土散体物料不均匀和离散性的影响,同时获得的抗剪强度参数可以作为后期动态排土规划稳定性分析的依据。     

排土场散体物料强度对边坡潜在滑动面的影响

高台阶或超高台阶排土场的散体物料块度分布呈现明显的粒径分级特征,物料强度力学特性随块度布组成不同而发生显著变化。通过室内直剪试验揭示排土场散体物料强度参数C、φ与块度组成规律。在此基础上,应用强度折减法,通过对排土场采取逐级分层的方式,研究其强度参数随高度变化时的边坡潜在滑动面及安全系数变化趋势。试验与数值模拟研究表明：其内摩擦角随粗颗粒含量的增多而不断增大,并呈现线性关系;黏聚力呈曲线变化,其总体变化趋势是不断减小的;边坡潜在滑动面随着散体物料分层的不断细分,潜在滑动面出口位置不断向上抬升,塑性区不断向上扩展,最终呈现稳定状态;安全系数随着层数的增加逐渐减小,减小到一定数值（1.125左右）后,随着层数的增加,安全系数又出现一定上升,但变化趋势趋向稳定。     

超高台阶排土场散体块度分布规律及其强度变化特性研究

超高台阶排土场散体物料具有典型的空间分级特征,其堆体的强度特性及稳定性主要受堆积物料块度空间分布特性的控制。因此,考察超高阶排土场堆积散体块度分布规律,研究其堆体物理力学性质,分析其发生失稳破坏的模式,是确定排土场稳定性的基础。紫金山北口排土场总高520 m,属典型的超高台阶排土场,在现场测定并分析其散体物料块度分布规律的基础上,制定了堆积散体物理力学性质测试实验粒度的级配方案,探究了排土场堆积体强度特征与散体物料块度组成的直接关系,揭示其内部演化规律,为该排土场制定合理的排土规划设计提供指导。     

露天煤矿内排土场台阶高度优化与稳定性研究

露天煤矿排土场台阶高度的提高对矿山有着积极意义,但排土场所容纳的物料非均质且离散性极强,并在高度增大后下部物料表现出的力学特性存有差异,因此在提高排土台阶高度的同时需要评价边坡安全稳定性,从安全的角度出发优化台阶高度。通过对新疆天池能源南露天煤矿内排土场所取得的散体物料进行室内试验与数值模拟,得到物料在不同固结压力下的力学特性。通过离散元数值模拟的手段,得到了不同区域不同高度下的排土场台阶安全稳定系数的变化规律。研究结果表明:固结压力的增大,试样内部的胶结程度会提高,力学强度增大;内排土场边坡失稳会出现圆弧形滑坡,初期表现为坡顶处不均匀沉降,后期为坡面颗粒大量滚落;强度折减在超过安全稳定系数后,坡面的颗粒会出现速度突变;安全稳定系数与台阶高度呈对数函数变化,最下部排土台阶稳定性均优于普通排土台阶,且在高度在75 m时都无法保持稳定。     

考虑粒径分级的排土场稳定性分析

为研究粒径分级对超高台阶排土场稳定性的影响,以弓长岭独木排土场为例,建立考虑粒径分级的2种边坡模型,利用有限差分软件--FLAC分析其稳定性,并研究散体物料粒径大小对稳定性的影响。结果表明：当考虑粒径分级或增加大粒径散体物料的含量时,排土场的安全系数明显增大。以此为依据,通过增加大粒径散体物料的含量和使散体物料按粒径由大到小沿排土场高度方向分层排放2种方法,进行排土工艺的改进,但需注意消除因粒径分级引起的坡内软弱层面。研究工作提供了2种有效的超高台阶排土场稳定性分析方案,对其他类似工程的研究具有重要的参考意义。     

某软弱基底排土场安全堆排控制措施

为实现南美某排土场安全堆排的目的，针对其堆排物料性质差、基底软弱的特性，通过相关试验获取了堆排物料、软弱基底的颗分曲线、抗剪强度、重度、平均固结系数等物理力学参数，基于此，基于地基承载力以及极限平衡法分析计算了第一台阶极限高度，分析计算了排土场整体稳定性的块石堆载预压覆盖层厚度，分析计算了堆排物料达到70%固结度的排土场堆排强度，即控制台阶参数、堆排强度以及采取堆载预压工程措施为排土场安全堆排控制措施。     

排土工艺对排土场的稳定性影响分析

排土场在自然堆放过程中,排土顺序、单阶台阶高度、堆积平台预留宽度以及整体边坡角是影响排土场稳定性的几个关键因素。针对紫金山金铜矿排土场的实际情况,室内实验获得了堆积散体材料的力学强度参数,通过数值模拟分析,研究了这几种因素对排土场稳定性的影响。结果认为：排土过程中,采用多台阶排土比单台阶一坡到底排放方式更有利;单阶台阶高度不超过30 m,平台宽度在20~30 m时,既可保证排土场的整体稳定性,又能最大限度增加排放库容。     

排土场物料抗剪强度参数反演分析应用研究

排土场堆积物料力学参数的合理确定是准确评价排土场稳定性和进行排土场灾害防治控制一项关键工作。由于排土物料的复杂性,使排土场散体强度参数的合理取值成为困扰岩土工程界的难题。本文以某矿山排土场所存在的一个现状临界滑坡为依托,采用参数反演方法验算某矿山排土场物料综合抗剪强度,从而为分析该矿山排土场边坡稳定性提供准确的参数。     

塑料含量对MSW强度特性影响及边坡稳定性分析

参考国内典型垃圾填埋场中城市固体废弃物主要成分,通过人工配制垃圾土样（MSW）,利用GDS三轴仪开展固结排水剪切试验,研究了不同塑料含量对垃圾土样强度特性的影响。试验结果表明,不同塑料含量垃圾土试样的应力—应变曲线全部呈现应变—硬化特性。随着塑料含量的增加,垃圾土的强度减小;垃圾土中塑料含量的增加对垃圾土试样黏聚力影响较为显著,表现为塑料含量增加,垃圾土的黏聚力呈明显的下降趋势,而对其内摩擦角的影响并不明显。同时,基于Geo-slope软件采用Morgenstern-Price方法开展了填埋场边坡稳定性分析,计算结果表明,垃圾土的塑料含量、渗滤液水位过高以及垃圾土自身抗剪强度较低,都会直接降低垃圾填埋场的安全系数以及稳定性,增加填埋场失稳的风险。     

基于分形理论的全覆盖式多台阶超高排土场边坡稳定性研究（增刊）

以广东省粤东地区某全覆盖式多台阶超高排土场为工程背景,基于分形几何理论对排土场散体物料的粒度分布规律进行研究,在此基础上,借助多维度稳定性分析方法对该排土场进行边坡稳定性开展研究,结果发现:排土场散体物料的分布具有良好的分形结构,且对于全覆盖式多台阶超高排土场的每个台阶其散体粒度分布规律相似,可以用一个剪切强度值来代替整个排土体的剪切强度;采用多维度边坡稳定性分析方法能更清晰的反映出排土场的稳定性情况。     

酸化土体坡脚的排土场边坡稳定性研究

长期酸化特性条件下的土体自身结构势必发生改变,散体物料物理力学性质也会发生相应变化,进而对排土场边坡的稳定性产生重要影响。基于室内筛分实验、三轴剪切实验,分析物料级配组成、强度参数变化,揭示土体与酸化时间的变化规律;应用强度折减法对边坡稳定性进行数值模拟分析。结果表明:土体黏聚力随酸化时间的延长逐渐衰减并趋于稳定,内摩擦角主要围绕一个数值上下波动,总体幅度变化不大;边坡潜在滑动面位置随着土体酸化时间的延长不断变化,塑性区不断扩展,逐步向底部台阶迁移,最终在底部台阶呈现稳定状态;安全系数前期下降明显,之后变化趋向稳定。     

改进排土工艺提高台阶高度

<正> 露天矿的主要生产环节为穿爆、采装、运输、排土。在排土生产中,排土场的台阶高度是排土场的主要参数之一,是排土场受土能力大小的重要因素。而排土台阶的高度又要依据排土场的类型,排弃岩石的性质和排土场地基的稳定程度等条件来确定。山坡型排土场能利用地形自然高差建造,基底也比较稳固,故其台阶高度比平地排土场要高。排弃坚硬的岩石于基底稳固的场地,排土台阶高度就可以高些。当排弃物过分潮湿;含有大量的粘土质软岩;排弃场地为表土层很厚的山坡、地下水位较高的平地、积水的洼地时,排土场的台阶高度就不能过高。为了减少占地或不占耕地,排土场应尽可能建在山地,应尽可能增大排土台阶的高度和采用多层排土。     

季冻区矿山排土场粗粒土冻融界面剪切性能研究

随着我国西部矿产资源的大力开发,季节冻融作用对于高寒高海拔地区矿山排土场的稳定性影响问题日益突出。以西藏某高海拔多金属矿山排土场为研究对象,利用可控温大型直剪仪开展了排土场粗粒土在全融状态下和冻融交界面的剪切试验,并考察砾粒组含量对两种状态下粗粒土剪切强度的影响。结果表明:对于全融粗粒土,其剪切应力—剪切位移曲线呈现应变硬化特征,而冻融交界面剪切应力—剪切位移曲线呈现应变软化特征。同一砾粒组含量条件下,相对于融土,冻融交界面抗剪强度约是其2倍,主要原因体现在两方面:一是冻融界面处冰的胶结作用增加了土体的粘聚强度,试验条件下这一贡献量值约在50～60 kPa;二是冻融界面处水分的润滑作用有所减弱导致滑动摩擦增加,且粗颗粒表面的冰包裹作用增强了颗粒之间脱离咬合的咬合摩擦,因此其内摩擦强度同样大于融土。随砾粒组含量增加,融土、冻融界面黏聚力显著减小,而内摩擦角显著增加,但相较于融土,冻融界面处黏聚力减小幅度较小而内摩擦角增加幅度较大。     

高台阶排土场粒径分布特征与抗剪强度特性

以南加排土场高台阶排土工程为例, 运用颗粒分析试验测定土体粒径分布规律, 并设计不同粗粒含量的重塑土样进行室内直剪试验。结果表明, 排土台阶自上而下, 粒径大于5 mm的粗颗粒含量由43.2%增至95.7%, 其中粒径5~60 mm的颗粒含量先增后减, 且最大含量58.6%位于台阶中下部; 台阶底部多为超大粒径块石并呈现为颗粒架空结构。级配组成不同的重塑土样在受剪切变形时, 剪切面萌生与扩展伴随有块石的旋转、咬合与翻滚, 出现塑性流动破坏。土样应变硬化与剪缩特征显著, 竖向荷载愈大, 硬化现象与剪缩变形愈加明显, 粗粒含量增多, 土样剪缩变形量减小。从排土台阶坡顶至坡底, 土体黏聚力减小而内摩擦角增大。     

高应力条件下排土场非线性强度参数及稳定性分析研究

通过在实验室内开展排土物料的大型高压静力三轴剪切试验,研究了高排土场物料应力-应变关系及非线性强度指标,为排土场稳定性分析提供基础力学数据。在此基础上建立了能够反映排土场实际边界条件的计算模型,并充分考虑高围压颗粒破碎现象对边坡稳定性的影响,其研究成果对高排土场堆排及加固具有一定的指导意义。     

不同堆置状态粗粒土剪切强度试验研究

为研究不同堆置条件下排土场粗粒土的力学响应规律, 开展了终排土体固结排水三轴压缩试验和在排土体快剪试验。研究结果表明, 土体固结排水三轴压缩应力-应变曲线呈现先弹性后屈服再弱硬化的规律, 体积-应变曲线有拐点, 低围压时先剪缩后剪胀, 高围压时以剪缩为主。在排土体快剪试验具有峰值强度, 100~400 kPa时, 峰值强度出现在剪切位移20%~30%之间, 且剪应力-位移曲线呈弱化趋势; 600~1 200 kPa时, 峰值强度出现在剪切位移30%~40%, 随剪切位移增加, 土体抗剪强度基本保持恒定或略有增大。不同堆置状态排土体抗剪强度参数取值各不相同。     

永平铜矿西部排土场排土方案及其稳定性分析

永平铜矿采矿场扩帮以来,西部排土场快速堆高,再加上扩帮排出的大多是粘土,排土场稳定性降低。通过排土场工程地质水文地质分析,排土场散体和地基土物理力学性质试验,在前人地基承载能力分析及FLAC3D模拟的基础上,对排土方案进行稳定性分析和对比,提出最终的排土方案和建议。     

排土场散体软岩重塑物理力学参数研究

为了研究蒙东地区露天矿软岩散体物料重塑进程中的物理力学参数变化规律,依据该地区露天矿不同的排土作业方式,分析了堆载压力叠加方式,设计了分级加载和连续加载2种软岩重塑试验方案,提供了具体的试验步骤进行重塑试样的制备,对软岩重塑试样的物理力学强度进行了测定,结果表明:重塑岩样的孔隙比随着重塑压力的增大呈负指数规律递减,密度随着重塑压力的增大呈幂函数增长,含水率随重塑压力的增大呈对数关系递减;重塑岩样的黏聚力随重塑压力的增大呈二次函数规律增长,增长的速度逐渐下降;而内摩擦角不受重塑压力的影响。     

本钢歪头山矿下盘排土场滑坡机理及高台阶排土合理参数

本文在歪头山矿下盘土场滑坡、排土工艺调查基础上，分析了排土场形成的三种滑坡模型，并对影响土场滑动的主要因素地形、表土、散体力性质及台阶高度、推进速度等进行了分析和敏感度计算。根据综合分析，提出了排土场台阶的合理高度及在考虑排土场稳定性，不影响排土场生产能力前题下，确定各排土线的有效长度。     

黄土地区土与混凝土接触界面大型直剪试验研究

通过改进的大型直剪仪进行粘土自身、粘土与混凝土4个含水率3个密度共64个试样的剪切试验.研究黄土地区土与混凝土接触界面抗剪强度随土体含水率以及土体密度变化规律,得到了不同密度土体在不同含水率不同正应力下土与混凝土接触界面的剪切应力应变曲线.由曲线可知土与混凝土接触界面的抗剪强度随土体含水率的增大均呈下降趋势、随土体密度增大呈增大趋势,表明土与混凝土接触界面的抗剪强度、摩擦角、粘聚力等力学参数与土体含水率以及土体密度密切相关.