基于岩体冻融损伤特性的高海拔高寒地区露天矿边坡岩体力学参数修正方法研究

高海拔高寒地区露天矿边坡岩体的冻融损伤特性对边坡稳定性至关重要。以某高海拔高寒地区露天矿边坡为工程背景,深入分析了冻融循环作用下高寒地区岩体力学特性的变化规律,创新性的提出了基于岩体冻融损伤特性的高海拔高寒地区露天矿边坡岩体力学参数的修正方法,并运用于该露天矿边坡岩体力学参数的修正,得到了可反映岩体冻融损伤的力学参数组,为露天矿开采边坡角的确定和边坡稳定性分析提供了可靠的基础数据。     

某高海拔高寒地区露天矿边坡稳定性分析

某高海拔高寒地区露天矿最终边坡角采用BP神经网络预测模型所得结果为45°。为验证该预测值的合理性和露天矿设计边坡的稳定性,采用边坡冻融损伤岩体力学参数修正方法和有限元CAD-MIDAS耦合建模技术,详细分析了具有45°边坡角的露天矿冻融边坡的应力、位移分布规律。研究表明:边坡体内部应力和位移量较小,安全系数均大于1.1,满足设计要求,表明设计的45°边坡角较合理,利用BP神经网络预测边坡角的思路具有一定的科学性。     

露天矿岩体力学参数对终了边坡稳定性影响敏感性数值模拟

为研究岩体力学参数对终了边坡稳定性的影响,以云南某露天矿边坡为研究对象,采集岩样展开室内岩石力学实验,通过Hoek-Brown强度准则折减计算岩体力学参数,运用Midas GTS NX建立三维边坡模型,通过FLAC3D软件研究岩体的弹性模量、泊松比、凝聚力、内摩擦角以及抗拉强度等参数对露天矿终了边坡稳定性的影响,以此分析出岩体力学参数对露天矿终了边坡稳定性影响的敏感性。结果表明,岩体力学参数中凝聚力与内摩擦角在影响露天矿终了边坡稳定性中所占比重较大,弹性模量、泊松比和抗拉强度影响较小。研究结果为后续边坡稳定性研究供了依据,同时对边坡灾害治理与预防有一定的指导意义。     

眼前山露天矿边坡岩体损伤规律研究

综合运用损伤力学、断裂力学、FLAC-3D及三维节理网络模拟等理论与技术,建立了三维节理岩体损伤演化的分析模型和计算程序,使节理岩体损伤断裂分析与岩体边坡开挖数值模拟有机地结合在一起,为研究探讨节理岩体边坡损伤演化规律提供了一种方便实用的方法.通过对鞍钢眼前山露天铁矿南帮边坡的模拟分析,定量揭示了露天矿边坡节理岩体伴随采矿开挖的损伤劣化的演化规律,为评价露天矿边坡稳定性与可靠性的动态变化规律奠定了基础.     

齐大山铁矿露天边坡岩体力学参数确定

为分析齐大山铁矿东帮局部边坡稳定性,需获取边坡岩体力学参数。通过室内岩石力学试验得到3种岩性自然及饱水条件下的单轴抗压强度和抗剪强度,自然条件下的抗拉强度、弹性模量以及泊松比。综合Hoek-Brown法、费森科法及经验折减法对测得的边坡岩石力学参数进行折减,得出合理、准确的岩体力学参数。     

冻融作用下露天边坡岩石物理力学特性研究

通过模拟高寒地区自然条件,对牛苦头矿区露天边坡4种典型的岩石样本进行冻融循环试验,测定岩石的质量、强度变化特性,分析其外观特征、质量损失率及抗冻系数的变化。试验结果表明,岩样的质量在冻融状态下有较小降低,影响甚微;岩样在冻融初期其微观结构变化较大,冻融作用对岩石造成的损伤较大,而冻融后期其对岩石造成的损伤相对较有限。岩样在冻融作用后抗冻系数变低,矿区岩体抗冻性相对较强。试验结果为边坡稳定性研究提供基础数据,指导矿山以后的安全生产。     

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。     

鹿鸣钼矿岩体宏观力学参数确定与优化

以鹿鸣钼矿西-I区边坡为研究对象,采用宾尼奥夫斯基节理岩体地质力学分类法对鹿鸣钼矿岩体质量进行评价和分类,完成了鹿鸣钼矿北区和西-I区岩体质量评价与分级。根据岩体质量评价结果,通过国际通用的Hoek-Brown经验方程将岩石力学参数转变为岩体力学参数,包括岩体的体积模量、剪切模量、内摩擦角、黏聚力、抗压强度和抗拉强度等,为边坡稳定性的计算提供了参数条件。     

司家营铁矿东帮边坡岩体力学参数确定及稳定性分析

为全面了解露天矿边坡的地质情况和获取可靠的岩体力学参数,进行边坡的稳定性分析,结合司家营铁矿东帮现有的地质资料,利用现场勘查、地质钻孔、孔内电视等技术手段补充调查地质信息,通过3GSM摄影测量技术、点荷载实验分别获取结构面信息及岩石力学信息,采用BQ岩体质量分级和广义Hoek-Brown强度准则,获得了边坡稳定性计算分析所用的基本参数;并以边坡典型剖面为例,计算坡面安全系数。结果表明：东帮N9-N15区域原设计最终边帮达不到安全系数要求,应注意疏干排水并采取必要的治理措施,确保该矿东帮稳定性。     

高海拔地区金属矿排土场稳定性分析及关键参数优化

针对高海拔地区金属矿排土场稳定性问题,以西藏甲玛矿区角砾岩排土场边坡为依托,采用FLAC3D数值模拟软件,基于有限差分法并结合强度折减理论,利用冻融损伤修正后的岩体力学参数,得出了在当前排土工艺下边坡的位移变化规律、应力变化特征、剪应变速率和塑性区的分布特征,分析了其稳定性,并进行了关键参数优化。研究表明:①高海拔这一因素易导致岩体在冻融循环作用下损伤劣化;②滑坡产生的过程可归纳为:当排土场形成之后,坡体内部出现塑性破坏区,伴随着剪应变带逐渐扩大,边坡内的塑性破坏区面积也增加,剪切塑性区将会大面积出现在斜坡的前缘上,其塑性区基本贯通,滑坡产生;③角砾岩排土场边坡在当前排土工艺下有沿着近似圆弧滑面向坡脚滑动的趋势;④确定的最优关键参数为单台阶高度40 m,组合台阶宽度40 m。模拟结果与现场破坏情况具有显著的一致性,且优化后的排土工艺提高了排土场的稳定性,对于类似排土场边坡稳定性研究具有一定的借鉴意义。     

某露天矿山破碎岩体高陡岩质边坡稳定性的数值模拟研究

露天矿山高陡岩质边坡的稳定性严重威胁着矿山的安全生产,尤其是对于地质条件复杂、地层分布不均匀且节理裂隙发育的变质岩和侵入岩形成的破碎带发育的边坡更是如此。为确保某矿山的安全生产,通过力学试验的方法确定了岩石的物理力学性质,通过Hoek-Brown强度准则将岩石的力学性质转化为岩体的力学性质并对岩体的质量进行了评价。同时,采用FLAC3D数值模拟技术将高陡岩质边坡进行数值研究。结果表明：终了边坡的安全系数为1.31,边坡总体上处于稳定状态,但是通过对边坡中部的最大主应力分析可知,边坡中部随着开采的进行,可能存在冒落、垮塌或滑坡的风险,针对边坡存在的风险提出了预防措施。研究为矿山的安全生产提供了科学指导,同时为相似矿山的边坡处理提供了科学依据。     

露天矿边坡稳定性与岩体参数敏感性研究

根据安太堡露天矿西北帮边坡工程实践,运用极限平衡理论的方法,借助Slide软件,探讨了进行边坡稳定性分析的3个关键问题,并采用4种极限平衡方法进行了该边坡稳定性的计算和分析;研究了岩体黏聚力、内摩擦角和容重参数对边坡稳定性影响的敏感性,探讨了边坡稳定性规律,提出了相应的加固措施。结果表明：采用路径搜索方法确定边坡最危险...     

庙沟铁矿露天边坡岩体参数试验分析

针对庙沟铁矿露天采场边坡岩体强度低、稳定性差的特点,在系统的现场工程地质、水文地质、岩体结构与岩性分布调查和矿岩物理力学性质试验基础上,结合符合现代岩石力学原理的数值模拟和极限平衡相结合的方法,依据所得岩体力学参数,应用Geo-slope进行岩体参数反演分析,确定了符合实际的边坡岩体力学参数指标,为保证该矿加陡扩帮分析的合理性和可靠性分析提供了依据。     

兰山采场南帮边坡岩体结构面探讨

通过对兰家火山露天矿边坡岩体中结构面的探讨,论述了不同类型的结构面对边坡稳定性的影响程度,从而阐述了露天边坡开展岩体结构面调查研究的重要性。     

爆破动荷载作用下露天矿岩质边坡稳定性及支护研究

露天矿边坡的稳定性对于矿山安全生产具有重要意义,在爆破作用的长期影响下,岩体会造成损伤积累,降低边坡的稳定性。因此,以攀西地区某露天矿为研究对象,通过现场监测所得的爆破振动速度,基于FLAC3D数值分析软件,研究爆破动荷载作用下岩体的变形特征及动力响应特征,确定危险区域的同时设计锚索进行支护分析爆破动荷载作用下锚杆的轴力特征及多次爆破作用下预应力损失规律。研究结果：边坡在爆破动荷载作用下坡底产生局部剪切破坏且沿上部逐渐发展,在多次爆破作用下预应力持续降低,最大预应力损失比为18.05%,且预应力损失趋势逐渐降低,因此进行支护设计时建议初始预应力值应为设计值的1.2倍,研究结果对于指导露天矿施工具有一定的借鉴意义。     

大尺度边坡岩体开裂解体破坏规律试验研究

边坡岩体失稳破坏要经历开裂、贯通、解体、滑移全过程,捕捉每个环节表层变形和深部滑面力学变化规律及特征,是探索滑坡监测预警准则的关键.本文采用恒阻大变形锚索(NPR)深部滑动力自动监测系统和地表位移监测系统,在南芬露天铁矿采场下盘开展了人工开挖诱发滑坡的现场试验,目的是探索滑坡发生前后,边坡岩体开裂解体破坏和深部滑动力的变化规律和时间效应.试验结果显示:在人工开挖扰动作用下,边坡岩体表层出现裂缝的时间要滞后于深部滑动力突变时间,即当滑动力突降4h后,边坡表层岩体初始开裂6mm(长200cm);当滑动力突降96h后,表层岩体裂缝宽度达到74mm(长1306cm);当滑动力突降168h后,边坡完全崩解滑移.证明该类型边坡从深部力学失衡到表层解体破坏,至少需要7d时间.这一成果为该地区滑动力监测预警准则建立提供科学依据.     

某大型露天矿岩质高陡边坡稳定性分析与评价

随着矿产资源的开发利用,露天矿山向深部开采工程中所遇到的岩质边坡稳定性问题也相应增多,特别是大型露天矿高边坡问题表现尤为突出。以某大型露天采场岩质边坡为研究对象,通过边坡岩体结构稳定性评价、边坡稳定的极限平衡法分析和有限元法,对其现状和设计终了边坡进行定性与定量的稳定性评价。     

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。