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。     

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。     

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。     

降雨条件下全段高排土场边坡稳定性实验研究

露天矿排土场主要面临着滑坡和泥石流的严重威胁,排土场稳定性问题不仅是一个安全问题也是一个经济问题。堆载和降雨是影响排土场稳定性最重要的2个因素,但目前精准、高效的排土场滑坡监测预警一直是一大难题,亟待开展相关方面的研究。针对以上问题,以辽宁本溪南芬露天铁矿Ⅱ号全段高排土场为研究对象,以监测光纤组成监控网对Ⅱ号全段高排土场的相似物理模型开展堆载及降雨模拟实验。结合不同堆载条件下排土场变形的数值模拟和降雨影响下模型材料的电镜扫描结果,以物理、数值模拟及宏观、微观多重手段相交叉融合的方式进行不同堆载和不同降雨条件下排土场不同位置的变形分析,得出排土场变形与堆载增量呈正相关,但深度的增加使边坡变形敏感度降低;与单位降雨时长呈正相关,但随着降雨总时长推移排土场发生排水固结,变形量减小使得二者呈负相关的时空演化规律。数值模拟计算结果显示堆载作用下排土场边坡形成贯通滑动面的过程;微观分析结果表明排土场边坡在降雨影响下泥质胶结材料冲刷流失,颗粒间接触力减小,排弃物间隙变大形成潜在滑动面。堆载增加使降雨在边坡内部产生的潜在滑动面扩大最终形成贯通的滑动面。结合物理模型实验结果对滑动面进行精准定位,最后依据...     

降雨入渗条件下大型排土场边坡稳定性分析

为研究降雨入渗条件下排土场边坡稳定性,以某大型排土场为工程背景,通过室内土-岩散体渗透试验与直剪试验获取岩土堆积体力学参数。借助有限元软件,采用应力-渗流-边坡耦合模拟分析该排土场边坡在最大降雨量为360 mm/d,降雨时长分别为6 h、12 h、18 h与24 h条件下的排土场孔隙水压力与地下水位渗流场分布特征。研究了不同降雨时长下的安全系数时变规律,研究成果可为类似排土场的边坡稳定性评价提供参考。     

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。     

降雨对排土场边坡渗流及稳定性的影响

以降雨时期排土场的稳定性为研究对象,结合唐山某排土场堆积特征和地区气象条件,基于Geo-studio软件中SLOPE/W、SEEP/W等多个模块的不同算法,估算理论派生土体的土水特征曲线和渗透系数函数,计算了矿山排土场边坡在天然状态时的最小安全稳定性系数,分析了不同降雨状态下排土场边坡渗流特征。研究结果表明：一定的降雨强度下,随着降雨时间的增长,排土场坡体内的浸水面深度逐渐增加,孔隙水压力增大,安全稳定性系数在逐渐降低,边坡将向不稳定状态演变;降雨强度增大,会使边坡稳定性系数降低的速度增加,随着降雨强度和降雨时间的持续增加,边坡终将向不稳定状态演变。     

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,...     

降雨入渗及地震作用下边坡稳定性研究

边坡滑坡给社会经济和人民生命安全带来了巨大威胁,降雨和地震是边坡滑坡的两大诱因。以云南省某矿山边坡作为研究对象,取样后在室内进行岩石力学实验,得到后期工作所需的岩石力学参数,利用霍克布朗准则推导出岩体的力学参数,运用理论计算和数值模拟分析降雨和地震对边坡稳定性影响,结果表明：1）在降雨入渗作用下,边坡出现滑坡主要是静水压力造成的;2）在地震作用下,当地震峰值加速度为0.1g时,有效塑性区主要位于边坡中下部,当增大地震峰值加速度,其范围向坡脚移动,当加速度为0.3g时,塑性区出现贯通趋势。     

降雨条件下排土场边坡损伤的电阻率变化特征研究

为了研究降雨条件下排土场边坡的损伤破坏,设计了降雨渗流条件下的排土场边坡模型。根据岩土体三相介质理论和麦克斯韦电导率公式,对降雨边坡损伤电阻率变化进行了研究,推导了同时考虑宏观与微观变化的降雨边坡损伤-电阻率-孔隙率的关系表达式,与Archie公式对比验证了模型的合理性。采用高密度电阻率法测量不同降雨时刻的边坡岩土体视电阻率,反演了降雨边坡内部损伤的形成过程。对比了不同含水率条件下的边坡视电阻率变化,依据岩土体电阻率理论分析了降雨边坡软弱面和裂隙发育的视电阻率变化特征。试验结果表明,降雨条件下排土场边坡岩土体为非饱和—饱和的动态循环过程;视电阻率与边坡内孔隙和裂隙中的含水率呈负相关关系,水分入渗过程中的视电阻率降低,裂隙发育过程中的视电阻率升高;在边坡损伤破坏过程中,视电阻率在裂隙发育和水分渗流耦合作用下发生改变,原有“缺陷”点邻近区域的视电阻率发生突变和波动;突变多发生于“缺陷”点邻近区域渗流饱和后的干湿循环过程,可以依据探测所得视电阻率突变和异常波动判断边坡内部的损伤情况。     

不同雨型下降雨入渗及其对排土场边坡稳定性影响研究

降雨入渗是影响边坡稳定性的重要因素,以某矿山排土场高陡边坡为研究对象,基于饱和-非饱和渗流理论研究了不同雨型降雨条件下边坡渗流场的变化特点;采用非饱和土强度准则与极限平衡法对边坡的稳定性进行分析。结果表明：不同雨型降雨入渗时,边坡暂态饱和区的范围不同,后峰型最大,等强型最小;不同雨型降雨条件下对边坡稳定性的影响程度亦不同,后峰型降雨对边坡稳定性影响较大,等强型降雨对边坡安全系数的影响相对较小。     

降雨对露天煤矿排土场边坡稳定性的影响分析

为研究降雨对煤矿排土场边坡的影响,根据石圪图露天煤矿的实际情况,首先采用Bishop法和Spencer法对在自然状态下排土场边坡局部、整体稳定性及可能存在的排弃物料内部圆弧滑动和沿基底滑移模式分别进行了定量的安全评估。通过数值模拟分析排土场边坡在非降雨条件下的稳固情况,随后在确定边坡渗流模型的边界条件下,根据Geo-studio软件多个模块对排土场在不同降雨类型条件下的孔隙水压、位移、稳定系数等进行分析。结果表明,在自然状态下石圪图露天煤矿排土场边坡稳定性良好;在受不同降雨类型影响下,排土场边坡孔隙水压会随着降雨时间的增加而表现出明显变化,并在土体体积含水率稳定后趋于稳定;其中3种降雨类型会使排土场边坡安全系数小于安全储备系数1.45,存在滑坡的可能。     

庙儿沟排土场边坡稳定性研究

对常年流水庙儿沟建成底部渗水排土场进行稳定性分析。在渗流分析、动态规划法确定潜在滑面基础上，开展全方位、多途径测试和分析，并进行弹塑性有限元与极限平衡研究，据此作出了稳坡决策。     

降雨作用下矸石山边坡稳定性弱化成因研究

将矸石散体归属为非饱和土,基于非饱和土抗剪理论研究了降雨作用下边坡抗剪强度变化过程及弱化机理,采用FLAC对降雨前后工况下矸石山边坡的稳定性进行了数值模拟分析。分析结果表明,在雨季随着持续降雨,矸石山边坡基质吸力明显降低,抗剪强度显著弱化,在非雨季边坡则具有一定的抗剪强度;降雨后矸石山边坡的变形速度、位移以及剪应力增量均明显增加,滑动趋势的范围有所增大,边坡稳定性及安全储备明显降低,易发生滑坡事故。进行了实际降雨作用下的矸石山稳定性的现场监测试验,试验得出的结论与理论分析及数值模拟基本一致。     

地震作用下排土场稳定性研究

为了探究地震作用对矿山排土场稳定性的影响,以南山矿业公司和尚桥铁矿典型排土场边坡为例,利用Geo-Studio数值模拟软件分析地震工况下不同土体对排土场边坡稳定性的影响。结果表明:在地震过程中,地震峰值加速度与边坡安全系数呈反比关系;3种试验参数下坡体最大位移均位于坡顶、坡脚部位;在地震作用下,坡脚边缘碎石土大范围地滑移可能影响该边坡的稳定性;岩土体中存在较高且密集的水平应力时,边坡更易发生变形和破坏;在地震模拟10s内的某一时刻边坡临界滑面的安全系数较低,存在一定的滑坡风险。     

长历时降雨入渗对多台阶排土场边坡稳定性影响研究

降雨是边坡滑坡失稳的主要诱发因素之一。由多相土石混合料构成的人工排土场边坡因其滞水蓄水特性,在长历时降雨条件下极易发生滑坡事故。以充沛雨量地区某排土场为例,分析了长历时降雨造成现状单台阶高陡边坡临界失稳的原因。在此基础上,以经优化设计后的多台阶边坡为例,运用非饱和土力学方法,开展长历时降雨条件下瞬态渗流场演化规律及其对边坡稳定性影响研究。研究结果表明,长历时降雨条件下,单台阶浅层滑坡较深层滑坡更易发生失稳,下部台阶边坡受降雨影响的程度较上部台阶更大,停雨阶段各台阶边坡稳定性恢复速率相对较缓。优化控制排土段高和坡度、修建截排水设施等可有效维护排土场边坡的稳定性。     

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。     

准东露天矿排土场边坡稳定性研究

通过对几种极限平衡法的对比分析,针对准东露天矿排土场的岩体特征,采用简化Bishop法对其进行了稳定性计算,并进行了滑坡机理分析,对排土场边坡的稳定性作出了科学评价。     

水浸基底排土场边坡稳定性研究

针对饱和软土基底,结合露天煤矿排土场动态排弃的特点,基于流固耦合理论,采用FLAC3D软件对排土场在排弃过程中的超静孔压的动态变化规律进行研究;同时,考虑基底地下水补、径、排等外因,采用Visual MODFLOW软件对地下水流场进行动态模拟,得出坡体及基底中静水压力的动态变化规律;最后,结合坡体中超静孔压、静水压力两方面的影响因素,对水浸基底条件下的排土场边坡的动态稳定性进行了深入研究。     

露天煤矿外排土场边坡稳定性研究

对朝凯煤业露天矿外排土场边坡稳定性进行研究,并利用GEO-slop软件和Morgenstern-Price方法定量评价了现有边坡参数,对外排土场排弃参数进行优化,对今后排土场的边坡稳定性提供依据。