露天矿软弱基底排土场边坡稳定分析及治理措施

为研究露天矿外排土场边坡稳定性,以某露天矿为例,依据工程地质勘察成果和排土场初步设计,确定排土场岩土体物理力学指标,并建立典型工程地质模型。根据典型工程地质模型,利用有限元方法进行边坡潜在滑坡模式分析,运用极限平衡理论进行稳定性计算。结果表明:排土场潜在滑坡模式为沿排土场基底(第四系)的"坐落滑移式"滑动,边坡稳定系数不满足安全储备系数的要求。最终确定了排土场边坡底部境界压脚治理措施,在保证边坡稳定的前提下,提高了排土场的收容量、减少了排弃物料的运距。     

露天矿内排土场堆叠过程中边坡形态优化

针对露天矿内排土场在堆叠过程中的边坡形态问题,以哈尔乌素露天矿内排土场为工程背景,应用刚体极限平衡软件定量分析了内排土场堆叠至不同高度时的边坡稳定性及其潜在滑坡模式,采用数值模拟软件FLAC~(3D)对内排土场边坡进行模拟分析,揭示了内排土场边坡的变形破坏形式及其滑坡机理。结果表明:哈尔乌素露天矿内排土场的潜在滑坡模式及其稳定性主要受基底弱层的控制;优化后排弃至1025平盘时边坡角度为18°、排弃至1095平盘时边坡角度为17°、排弃至1165平盘时边坡角度为16°、排弃至1200平盘时边坡角度为16°;内排土场边坡的滑坡机理为基底赋存的弱层在排弃物料的自重作用下产生塑性屈服,其与排弃物内部产生的滑裂面贯通时,边坡岩体发生剪切破坏并沿内排土场基底弱层挤出。     

将军戈壁二号露天煤矿外排土场软弱基底坐落-牵移式滑坡机理

以新疆天池能源有限责任公司将军戈壁二号露天煤矿外排土场软弱基底为研究对象,通过对研究区岩土进行常规力学实验及流变试验,确定了该露天矿排土场基底及排弃物料物理力学指标。结合理论分析,确定排土场边坡滑坡模式为坐落-牵移式并对滑坡机理进行分析。建立排土场稳定性分析数值模拟模型,模拟排土场边坡变形破坏形式,计算分析了排土场边坡稳定性,结果表明,排土高度为120 m时,潜在的滑移面贯穿排土场内部及软弱基底层,边坡稳定系数略低于安全储备系数。     

高陡永久硬岩土复合边坡稳定性分析与评价

为了保证选煤厂及附属设施服务期间内不受邻近高陡排土场边坡稳定性的影响,在建立排土场边坡及下部各层位实体模型的基础上,利用极限平衡数值计算软件求算不同工况条件下单台阶边坡、整体边坡的稳定性。计算结果表明:天然状态下排土场单台阶边坡、整体边坡稳定性满足稳定性要求;暴雨饱水条件下排土场边坡处于欠稳定状态;露天矿前期排弃的碎石、黏土物料对天然边坡的稳定性影响不大,对饱水条件下边坡的稳定性起控制作用。为保证排土场边坡长久稳定性,排弃终了后仍需做好边坡的防排水措施,并建议采取边坡压脚措施。     

基于PFC2D的排土场边坡稳定性研究

以刚果(金)卡莫亚铜钴矿1^#排土场边坡为研究背景,采用离散元PFC^2D数值分析软件建立了排土场边坡模型,并对排土场边坡5个不同剖面进行了稳定性数值模拟研究,得到了排土场边坡在自然状态和含水状态下的颗粒位移变化云图。结果表明,自然状态下,排土场边坡剖面1-1和2-2均为稳定状态; 剖面3-3、4-4和5-5稳定性较差,由于岩层关系,边坡容易顺着岩层发生滑坡。含水状态下,5个边坡剖面均为不稳定状态,且边坡强度较小,降水时易发生滑坡灾害。排土场整体破坏的滑面形状为近圆弧型,因此边坡滑动模式为“圆弧型滑动”。研究结果可为同类型排土场安全稳定性分析提供参考。     

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。     

排土场坐落-滑移式滑坡机理及数值模拟分析

针对新疆黑山露天煤矿外排土场局部滑坡现象,深入分析了坐落-滑移式边坡滑坡变形机理。根据该矿岩土物理力学指标,利用ANSYS软件,对典型的排土场剖面进行数值模拟,结果表明,该排土场物料堆积对采场边坡稳定性的影响较弱,上部排土场变形形式主要是基底不稳引起的顺层滑坡以及张拉作用引起的整体失稳。     

地震动力响应下某矿山排土场边坡稳定性分析

地震引起的边坡动力响应是诱发排土场失稳的主要诱因之一,本文以某矿山排土场边坡为背景,采用Geostudio软件模拟分析了Ⅷ级地震作用下某排土场边坡质点位移时程曲线、质点应变时程曲线以及安全系数时程变化曲线。研究结果表明：在地震力作用时间段内,该矿山排土场边坡最大质点位移、最大质点应变仅为8cm与0.0025,安全系数最小值为1.65大于规定的许用安全系数1.10,表明该排土场边坡处于稳定状态。     

降雨对排土场边坡渗流及稳定性影响研究

排土场是矿山采矿过程中,用来集中堆积废弃物的场所。降雨是排土场边坡滑坡失稳的主要原因之一。研究了降雨对排土场边坡渗流及稳定性的影响,结合某矿区排土场边坡工程实例,分析了不同雨型作用下,排土场边坡的渗流特征及稳定性。     

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。     

含弱层岩质边坡自振周期反演试验及数值验证

为了避免爆破所产生的振动波振动周期与含弱层岩质边坡自振周期产生共振效应,只有对含弱层边坡自振周期的准确估算才能够采取有效措施减小爆破振动对边坡的破坏程度。通过采用多次振动台模型试验,对边坡模型分别输入不同频率的简谐波进行激振,应用数字散斑方法对测点进行监测,根据试验结果反演含弱层岩质边坡自振周期。试验结果表明：同一边坡受不同频率振动波作用时,边坡破坏响应并不相同;当振动频率为35 Hz时,含弱层边坡发生共振,在边坡内形成拉剪破裂面并严重破坏并出现突然崩塌现象。而当振动频率为其他频率时,边坡坡顶产生一些细小的裂隙,在断层和软弱夹层附近出现较大的错动,但边坡整体稳定。由此反演该现场边坡的固有频率约为7 Hz。然后采用有限元软件模拟边坡振动台试验过程及对现场监测数据分析,也证实当振动频率为7 Hz时弱层边坡产生共振效应。振动台试验和数值计算及现场监测在边坡动力破坏特征上较好吻合。研究结果可为确定复杂结构边坡或建筑物的自振周期提供方法。     

软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理与控制

针对露天矿软弱倾斜基底排土场边坡变形失稳问题，以蒙东西二露天矿排土场边坡为工程背景，基于刚体极限平衡与三维数值模拟方法，揭示了不同基底倾角条件下排土场边坡稳定性变化规律，分析了软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理，并讨论了治理措施。研究表明：①排土场边坡稳定性与顺倾基底倾角呈负相关关系，与逆倾基底倾角呈正相关关系；②排土场边坡基底失稳过程可分为排土场沉降、局部剪切错动、局部剪切破坏、剪切裂缝扩展和贯通5个阶段；③排土场潜在滑坡模式是以排弃物料内部拉裂的圆弧形态为侧界面，以基底剪切滑移为底界面的切层-顺层滑动；④排土场边坡基底逆倾时的稳定性明显优于基底顺倾时的稳定性，极限平衡法分析结果与数值模拟研究结果具有良好的一致性，充分体现了软弱倾斜复合基底排土场的边坡失稳特征。在上述分析的基础上，进一步讨论了排土场边坡稳定性控制方案。针对顺倾基底明显不利于排土场稳定的问题，通过调整局部区段排土线的布置及发展方式和改变剥离物的排弃顺序有助于提高顺倾基底条件下排土场的稳定性。     

不同坡面形态滑坡的稳定性分析

为了研究坡面形态对滑坡稳定性的影响,设计3种坡度、2种坡高共6组试验,对不同坡面形态的滑坡进行了物理模拟试验,通过抬升试验模型槽模拟滑坡失稳破坏的过程,记录破坏过程和破坏时的临界破坏角度,分析了不同坡型滑坡的稳定性和破坏情况。试验结果表明,相同坡度、相同坡高的情况下,凸坡所需抬升角度最低,其稳定性最差,凹坡最高,其稳定性最好,且凸坡破坏时更易发生分级启动。从滑坡表面角度和滑体重量进行理论分析,对试验结果进行解释。采用稳定性计算获得不同坡度下不同坡面形态滑坡的稳定性系数,结果为凸坡稳定性系数最低,凹坡稳定性系数最高,计算结果与试验结果相同,由此可得在坡度、坡高、纵曲率均相同的条件下,凸坡稳定性最差,直线型坡次之,凹坡稳定性最好。     

内排土场几何参数对端帮稳定性的影响

为了研究当露天矿山的剥离量不能保证内排土场及时跟进采场的进度，不同的排土方案对端帮稳定性的影响。先从理论上分析了内排土场压帮原理和时效边坡微观机理下的临界破坏准则，并结合内蒙古某露天煤矿为研究对象，采用数值模拟方法，建立不同的模型，分析了不同几何参数下的内排土场对端帮稳定性的影响程度。结果表明:当剥离量不足、不能保证矿山内排土场的跟进，常规排弃方案致使坑底宽度越来越大时，内排土场排弃顺序应在满足露天矿坑底最小宽度的安全前提下，优先满足最下部台阶的排弃，能更好地提高端帮的稳定性，进一步保证矿山的安全生产。     

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。     

排土场边坡不同成因及动力稳定性分析的优化设计研究

松散体形成的排土场的边坡稳定性一直以来是科学界广泛关注的话题，因为根据排土场的堆积方式不同其所造成的边坡的应力应变形态也不同，产生边坡滑坡的风险也存在差异。为了详细的研究松散体堆积形成的排土场边坡的稳定性，采用室内岩石力学试验、FLAC3D数值分析法对3种不同堆积方式（压坡式、覆盖式和混合式）下形成的边坡展开研究，并以研究的各边坡的安全系数、最大剪应变、边坡的水平位移和最大主应力等数据为基础，构造判断矩阵，对3种不同堆积方式形成的边坡进行优选决策分析，经过多条件综合考虑，最终得出排土场采用压坡式排料形成的边坡整体稳定性最佳。     

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。