基于折线滑动的岩质边坡非概率可靠性分析

矿山高陡边坡稳定性研究是露天开采中的一个重要研究课题,由于边坡岩土体构成复杂,用传统的定值求解安全系数的方法已经不能很好地描述岩土体参数的不确定性。通过对折线滑动破坏模式的分区进行相关岩石室内试验,并根据实际工程岩体的情况对室内岩石参数进行强度折减,同时对边坡体不确定性参数进行区间描述。根据折线滑动的破坏模式,结合传递系数法,推导折线滑动非概率可靠度指标求解的功能函数,结合不同的区间解法对功能函数进行求解,得出最终的非概率可靠度指标,从非概率的角度对边坡可靠性进行研究分析。     

基于CSIR分类的岩体强度随机分布参数研究

岩体边坡可靠性分析的关键问题是岩体强度随机分布参数的确定,通过考虑CSIR岩体地质力学分类中的部分指标为随机变量和评分值RMR与Hoek-Brown强度准则参数m、s的经验关系,采用Monte-Carlo随机抽样方法对大孤山露天铁矿南帮边坡岩体强度的随机分布参数进行了研究,获得了岩体强度的随机分布类型和参数,对边坡破坏的风险进行了评价,为获得岩体强度的随机分布参数提供了一条新途径。     

基于蒙特卡罗模拟的边坡可靠度评价

土坡稳定分析是十分重要的问题。定值分析法是目前工程设计中常用的分析方法,然而由于没有考虑实际存在的不确定性,得到的结果往往不能真实反映边坡实际状态。边坡可靠度分析法是在传统的确定性分析基础上发展起来的一种更符合客观实际的边坡稳定评价方法,它建立在概率统计基础上,以随机变量和随机过程为研究对象,因此更符合客观实际。边坡可靠度分析中的蒙特卡罗模拟,其收敛性与边坡极限状态方程的非线性,变量分布的非正态性等因素无关,适应性强,是一种有效的大型复杂边坡工程的可靠度分析与评价方法。采用条分法分析土坡稳定性,并通过蒙特卡罗法,对边坡可靠度进行分析,结合工程实例,讨论了土性参数的均值和变异系数对可靠指标的影响。     

基于可靠度理论的露天矿场岩体边坡稳定性研究

从露天矿场边坡的特点和露天矿场岩体边坡稳定性影响因素进行分析,研究基于可靠度理论的露天矿场岩体边坡稳定性。     

深厚冲积层盐害腐蚀下矿井混凝土井壁可靠度研究

盐害腐蚀导致混凝土和钢筋强度衰减,耐久性能劣化。提出用随机过程表达的混凝土与钢筋的抗力衰减模型,推导了基于抗力和荷载为随机过程的井壁时变可靠度功能函数,以此为基础推导出矿井井壁体系可靠度计算可以转化为确定井壁最弱单元可靠度。     

雪峰砂岩矿多滑面边坡稳定模糊可靠度分析

边坡工程稳定的不确定性问题研究包含随机和模糊两重属性。根据雪峰露天矿多滑面边坡特点,建立极限平衡为基础的功能函数和模糊可靠度计算方法,进行露天矿多滑面边坡工程的稳定性分析,结果表明该方法是科学和有效的。     

矿山边坡可靠度分析的研究

在边坡稳定性分析中，把岩体强度参数视为随机变量来处理，考虑到边坡工程的风险性，用工程类比法确定出整体边坡允许破坏概率和目标可靠度指标，从而选择最佳边坡设计方案。     

节理边坡岩体参数获取与PFC2D应用研究

边坡稳定是决定露天矿山安全生产的前提,应用颗粒流方法研究边坡稳定性的首要任务是获得合理的边坡岩体强度参数。研究了应用于颗粒流的节理边坡岩体强度参数获取方法,应用点荷载仪及ShapeMetriX3D岩体数字测量技术进行边坡岩体调查,由修正Hoek-Brown准则得到岩体强度参数,最后通过宏细观参数标定确定相应的颗粒流细观参数。结合河北钢铁矿业公司黑山露天铁矿工程实例,建立边坡颗粒流模型,研究了挂帮矿回采中岩体的变形、失稳、破坏的整个过程,并与现场勘测结果和相似试验结果对比,得到的岩体破坏模式相似。     

岩质边坡可靠性响应面法分析及其在露天矿山的应用

应用结构可靠度分析的响应面法进行边坡稳定性的可靠度计算，方法具有简化迭代过程和减少迭代次数，有效地提高计算精度和计算效率等优点。通过对雪峰露天矿山顺层岩质边坡的岩体结构力学参数进行分析，应用响应面法计算边坡可靠度，结果与实际情况基本相符。     

矿山岩体边坡强度参数选取研究

在进行岩质边坡稳定性研究中,通常需要边坡岩体的强度参数,而室内试验提供的通常是边坡的岩石强度参数。因此,如何将岩石参数转换成边坡稳定性分析所需要的岩体参数,对岩质边坡稳定性分析至关重要,对边坡稳定性分析的结果影响极大。为此,对国内外边坡研究中常用的强度参数转换方法进行比较分析,并指出其适用范围。同时,将现代BP神经网络方法引入边坡岩体强度参数转换,并应用于具体边坡稳定性研究,应用效果较好。     

基于FEM-RSM-GA的边坡可靠度计算方法研究

用随机有限元法计算实际边坡工程的可靠度和破坏概率需解决的关键问题是计算精度和运算效率。提出了基于FEM-RSM-GA的边坡工程的稳定性可靠度计算方法,以FLAC3D强度折减法(SRM)计算边坡工程的安全系数,建立响应面函数,利用遗传算法对可靠度指标和破坏概率优化求解。通过算例表明:该方法计算量小,用时少,可靠指标和破坏概率的相对误差分别为3%和6%,能满足实际边坡工程需求。     

渗水边坡岩体时变强度参数修正与稳定性分析

以某露天矿渗水边坡黑云片麻岩为研究对象,进行了不同浸水时间条件下黑云母片麻岩的常规试验,并结合Hoek-Blown准则估算了浸水黑云片麻岩岩体的时变强度参数(岩体等效黏聚力、岩体等效摩擦角),结果表明:估算的岩体等效摩擦角偏高,与《工程岩体分级标准》(GB50218-94)要求不符。在此基础上,应用FLAC3D软件进行了黑云片麻岩岩体的假三轴模拟试验,计算修正了浸水黑云片麻岩岩体等效摩擦角,选取了露天渗水边坡典型区段建立了三维数值分析模型,计算分析了渗水边坡不同时期的稳定性,为矿山边坡动态安全预警提供了理论依据。     

节理岩体边坡采动损伤与可靠性分析

为定量分析节理岩体边坡的采动损伤对边坡可靠性的影响,通过对大孤山铁矿下盘混合岩边坡进行现场勘测与模糊C均值聚类优化分析,确定了岩体2组优势节理的倾向、倾角、迹长和密度的随机分布参数。利用Hoek-Brown强度准则参数m和s与岩体质量分类指标GSI和扰动系数的关系,采用Monte-Carlo模拟抽样技术获得了节理岩体强度的随机分布参数。建立了节理岩体损伤与扰动系数D的联系,应用Kawarnoto损伤张量对采动损伤进行了数值分析,并根据Rosenblueth原理获得了扰动系数D以及反映时空效应和各向异性的岩体强度随机分布参数。基于此,定量分析了大孤山铁矿下盘混合岩节理岩体边坡采动损伤的时空变化特征及其对边坡稳定性的影响。结果表明,采场底标高从-87 m降至最终-450 m时,坡顶至-87 m水平同一高度滑弧可靠性指标相对下降7.7%,原因为采场下移导致节理岩体损伤加剧、强度降低所致,并且危险滑面逐渐向坡面偏移,与坡面近处岩体的损伤较大相关。     

基于FLAC平台的岩体边坡渐进破坏模拟分析

岩体边坡的强度不均匀性和局部应力集中是客观存在的,破坏往往产生于薄弱部位,而后逐渐发展造成岩体边坡的整体失稳。应用岩土分析软件FLAC~(3D)的单元力学参数赋值、单元破坏状态查询等FISH语言函数,编制了单元初始随机强度赋值与峰后残余强度置换的FISH语言程序,实现岩体边坡渐进破坏的FLAC~(3D)模拟。以大孤山露天矿东南帮边坡为工程背景建立了模拟计算简化模型,在-450 m水平开挖形成最终边坡体时有少量坡脚单元出现了塑性流动破坏,但不同强度随机样本边坡的数量和位置则有所不同,按传统评价方法可以判定边坡是稳定的。将进入塑性流动状态的单元置为残余强度后继续进行模拟计算,则坡脚破坏区逐渐增大,最后发展为边坡整体失稳。因此数值模拟时考虑岩体的强度随机性及峰后残余强度是非常必要的,岩体边坡的渐近性破坏模拟分析更贴近客观实际。     

基于Hoek-Brown法的岩体抗剪强度参数的可靠度分析

岩体力学参数的合理确定是岩体工程稳定性评价的难点和关键,Hoek-Brown法正是针对因各方面困难和条件的限制而提出的一种用于解决这一问题的比较有效、可行的方法。基于Hoek-Brown法原理,讨论了非线性莫尔包络线法、优定斜率法和最小二乘法这3种岩体抗剪强度参数(c、φ值)的确定方法和操作的关键问题。以尖山磷矿边坡矿岩体抗剪强度参数研究为例,根据可靠度分析原理,对非线性莫尔包络线法、优定斜率法和最小二乘法确定的c、φ值进行了可靠度分析计算,得出了不同保证率下的c、φ值。通过计算结果可知:非线性莫尔包络线法所确定的c、φ值具有80%～90%的保证率;优定斜率法达到90%的保证率;而最小二乘法却只有50%的保证率。比较结果表明:采用可靠度分析法在岩体抗剪强度参数确定方面是可行的,有利于抗剪强度参数的合理确定。     

考虑服务年限的露天矿边坡时变目标可靠度研究

为了建立可以反映时间效应的露天矿边坡目标可靠度,针对露天矿边坡的可变形性和安全等级要求,基于类比法与校准法建立了非煤露天矿边坡的目标可靠指标建议值,延性破坏的I,II,III级目标可靠指标分别为3.2,2.7及2.2,脆性破坏分别为3.7,3.2及2.7。基于岩土体强度参数时间效应特征,通过理论研究和数值计算分析了可靠度时变性,随着时间的推移,安全系数和可靠指标呈现下降趋势,衰减速度逐步变缓,然而,可靠指标可以反映失稳概率,表达边坡时变稳定性比安全系数更加敏感与直观。最后根据可靠指标的时变性特征,结合国内非煤露天矿设计规范,划分露天矿边坡设计服务年限等级,并提出服务年限修正系数,实现了考虑边坡安全等级与服务年限双重因素的露天矿边坡目标可靠度。     

锚杆杆体时变可靠度分析

通过对影响锚杆杆体强度衰减的主要因素———钢筋的锈蚀进行分析,得到了锈蚀规律。据此基于常规可靠性原理,建立了锚杆支护在使用极限范围内的时变可靠度分析的极限状态方程。同时为了利用现有的一次二阶矩计算公式,将时变随机过程转化为时段内的随机变量。并且以实际例子进行了验算分析。结果表明,随着时间的增长,可靠度整体趋于下降趋势。     

随机场模型下相关距离及参数变异系数对边坡稳定可靠度的影响

由于土体的不均匀性和不确定性,土性参数在空间上表现为各向异性。为了研究土性参数各向异性对边坡可靠度的影响,采用C++语言通过局部平均法对二维随机场进行离散,得到协方差矩阵;输入参数的均值与标准差,建立了边坡随机场计算模型。结合有限差分强度折减法和响应面法与Monte-Carlo法,对比分析了模型相关距离以及土体黏聚力变异系数对边坡可靠度的影响规律。结果表明:根据随机场计算模型,在相同土体黏聚力变异系数下,随模型相关距离增大,边坡失效概率变化随之增大;在随机场计算模型相关距离相同时,边坡失效概率随着土体黏聚力变异系数的增大而呈现出上升趋势;相较与水平方向,随机场计算模型中垂直方向的相关距离变化对可靠度的影响程度更为明显。     

岩体蠕变对露天矿边坡稳定性的影响

为了研究岩体蠕变对边坡稳定性的影响,评价露天矿边坡服务周期内的安全性,根据时效边坡理论及岩体蠕变规律,分析了边坡岩体力学参数的长期强度表达式;基于极限平衡法中的简化Bishop法,推导出了圆弧滑坡时效稳定系数的计算公式;得出了稳定系数随蠕变时间增长呈指数递减的规律。对哈尔乌素露天矿端帮靠帮开采过程的时效稳定性进行研究的结果表明：在相同岩性参数的基础上,随着边坡角的不断增大,端帮边坡的整体稳定系数呈线性下降,剪应变及应力集中于高陡台阶底部,塑性贯通区呈圆弧状;随着蠕变时间的增长,不同几何形状边坡的稳定系数均呈现相同的衰减规律。岩体蠕变特性会造成岩体抗剪强度及边坡稳定系数随时间延长而呈指数规律衰减。准确把握岩体蠕变特性,可预测边坡的有效服务时间,具有非常重要的工程价值。     

水岩耦合作用下研山铁矿东帮顺倾边坡稳定性研究

为全面了解地下水长期作用对含层理顺倾岩质边坡稳定性的影响规律,以研山铁矿东帮边坡N26勘探线所在边坡剖面为研究对象,结合不同饱水时间岩体抗剪强度参数弱化规律,对不同饱水时间作用下顺倾边坡稳定性进行分析。结果表明:饱水时间对岩体抗剪强度参数和边坡稳定性均具有显著影响,随饱水时间的增加,岩体抗剪强度参数和边坡安全系数均呈降低趋势,当边坡岩体饱水15,30,45,60,75d和90d后,边坡在安全系数为1.25的情况下,最终边坡角分别为37.5°,36.8°,36.1°,35.7°,35.4°和35.2°,研究成果为制定研山铁矿东帮边坡滑坡防治措施提供了依据。