流固耦合-强度折减法在尾矿坝稳定性分析中的应用

基于流固耦合理论,采用有限元强度折减法对某尾矿库坝体的渗流稳定性进行了分析,计算出尾矿坝的抗滑安全系数并与尾矿坝相关规范推荐的瑞典条分法和Bishop方法计算结果进行了对比。结果表明：采用瑞典条分法和Bishop方法得出的临界滑动面与强度折减法得出的等效塑性应变贯通区的位置大致相同;采用强度折减法计算出的安全系数与以上2种极限平衡法的计算结果基本吻合。这说明采用有限元强度折减法求解尾矿坝抗滑安全系数是可行的;此外,有限元强度折减法得出的塑性贯通区位置可以为极限平衡法搜索临界滑移面提供初始滑动面,便于准确搜索临界滑移面的位置,同时大大减少了搜索工作量。     

基于强度折减法的露天矿边坡稳定性分析

基于有限元强度折减理论,使用phase2数值模拟软件模拟分析露天矿边坡的稳定性,结果表明,通过对岩体边坡模型进行强度折减,边坡体塑性区从坡项至坡底贯通时边坡体破坏,故认为折减系数即边坡的安全系数,在数值模拟中则表现为计算的不收敛性,为露天矿山生产准确判断边坡体的破坏和确定安全系数具有实际的指导意义.     

露天煤矿含水边坡稳定性弹塑性有限元计算方法

为了确定能使边坡保持稳定的边坡含水率,主要考虑了含水率对边坡强度参数的影响。把边坡岩土体看作是理想弹塑性的Drucker-Prager材料,边坡的破坏准则以计算的收敛性为依据,边坡的稳定性用强度折减提取的稳定系数来衡量。采用大变形理想弹塑性有限元法计算了不同含水率的边坡体分别对应的稳定系数。结果表明,边坡塑性区从坡脚萌生,随着重力加载进行,塑性区从坡脚以带状向坡顶方向扩展,最终形成滑坡体的滑面;含水率提高使边坡岩土体的强度参数降低,进而降低了边坡的稳定性,边坡的稳定系数在一定含水率水平以下才有意义;理想弹塑性有限元结合强度折减法和计算收敛性判据可以很好地给出一定边坡稳定系数的含水率。     

含缓倾软弱夹层矿山高边坡滑动面位置与空间形态反演

滑动面确定是边坡治理中的关键问题,传统的勘探技术在滑动面勘测识别确定过程中往往存在耗时、耗力、对坡体造成损伤、具有安全隐患等问题。为克服传统滑动面确定方法的局限性,以四川黄山含缓 倾软弱夹层石灰石矿山高边坡为例,在边坡应急治理条件下,基于工程地质分析法、空间解析几何法、极限平衡法及强度折减法的综合应用,提出了一种以工程地质分析法为前提判断,空间解析几何法与极限平衡法 为计算分析手段,强度折减法为检验保证的滑动面反演方法。首先根据工程地质分析判断出边坡整体及局部的破坏模式,其次利用空间解析几何法确定了滑坡体前后缘位置滑动面的空间形态,最后采用极限平衡法对 边坡稳定性系数反复试算,进而反演出滑动面的具体位置,并基于有限元强度折减法对滑动面反演结果进行了分析验证。结果表明：边坡整体沿软弱夹层滑动,前后缘位置为圆弧滑动破坏,滑动面位于775 m平台到软 弱夹层垂直距离为26 m的位置;有限元强度折减法计算的边坡稳定性系数为1.00,与滑动面反演结果基本一致,验证了该方法的可行性和准确性。研究结果为边坡滑动面的确定提供了一种新思路,对于类似边坡滑动 面快速识别与确定及危岩体的应急治理具有一定的借鉴意义。     

RFPA2D在内排土场边坡稳定性分析中的应用

利用东北大学岩石破裂与失稳中心开发的岩石破裂过程分析系统RFPA2D,对宝日希勒露天煤矿内排土场的边坡稳定性进行数值模拟分析,直观地得到了坡体的滑移破坏面,采用强度折减法模拟了岩体变形、破坏,直到边坡岩体发生滑坡的整个过程。算例的模拟分析证明RFPA2D能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及相应的稳定安全系数,对于复杂的边坡稳定性分析是非常实用的。     

雨水反复浸蚀对露天矿边坡稳定性影响分析

为了研究雨水反复浸蚀作用对边坡稳定性的影响,根据不同强度的降雨,对边坡台阶和坡面进行雨水浸润范围的划分,利用ABAQUS有限元软件并采用更有效的参数折减方式对雨水的反复浸蚀作用进行模拟。结果显示:采用经过调整的参数折减方式使得内摩擦角的折减路径更贴近反正切函数曲线;在划分边坡浸润区后,经过强度折减,边坡主要沿着坡面浸润区发生破坏。虽然边坡内部大多都在强度范围之内,但边坡的安全系数逐步越低;随着边坡浸润区范围的扩大,坡脚处的塑性区域逐渐减小,边坡也从整体失稳破坏过渡到局部浸润区产生滑移体,不会再产生传统的塑性贯通区。     

基于FLAC~(3D)的边坡开挖稳定性数值模拟

基于城市边坡稳定的重要性,结合实际地层组合的边坡地质条件,本文利用FLAC~(3D)数值模拟软件建立模型,对比分析开挖前后塑性破坏发展趋势、边坡稳定系数变化规律、水平位移和竖向沉降变化情况;结合有限元强度折减法分析某一安全系数下,边坡内的应力场、应变场、塑形区的变化,并基于库伦摩尔判定准则,确定边坡的极限平衡状态和潜在滑移面的位置;通过布置监测点,检测在某一安全系数下,滑动面不同位置的应力、应变、滑动横竖向位移的变化曲线,并绘制不同位置上的应力、应变、位移变化曲线;通过数值模拟与理论计算相结合的方法,综合模拟分析该边坡在开挖前后各个位置潜在的危险程度,为相似边坡工程提供理论参考。     

船梁子不稳定斜坡的非线性强度折减分析

自20世纪70年代以来,强度折减法逐步被用于评价岩土工程稳定性。对于线性的Mohr-Coulomb准则,由于其抗剪参数的折减物理意义明确,得到了学术界的一致认可。Hoek提出的非线性半经验Hoek-Brown强度准则,也已被岩石工程所广泛应用,然而关于其强度参数的折减,国内外存在着较大的分歧。首先,介绍了非线性强度折减技术的基本理论;然后,在船梁子斜坡稳定性分析中,分别采用非线性强度折减法和极限平衡理论进行计算,并对两种方法得到的边坡安全系数及破坏滑移面进行比较,分析表明,非线性强度折减技术和极限平衡理论结果基本吻合;最后,通过与等效Mohr-Coulomb法的结果对比分析,验证了非线性强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的合理性和适用性。     

灰岩矿露天边坡滑动模式及稳定性计算分析

针对矿山开采设计阶段露天边坡稳定性定量分析问题,对河南省大型露天灰岩矿边坡特征、边坡潜在滑动模式及滑动面形态进行了分析研究,并采用极限平衡法和强度折减法对其进行了稳定性计算,结果表明灰岩矿露天边坡稳定性系数为1.48~2.12,整体稳固性好,平面形破坏较圆弧形破坏稳定性系数偏大;强度折减临界破坏时近似为圆弧形破坏,两种方法计算结果接近,与现场终了边坡稳定状态吻合。     

有限元强度折减法在土质边坡中的应用

通过有限元强度折减法,使边坡达到破坏状态时,滑动面上的位移将产生突变,产生很大且无限制的塑性流动,有限元程序从有限元方程组中找到一个既能满足应力一应变关系和强度准则的解,通过有塑性区贯通,塑性应变可以分别得出安全系数、可能滑移面.从某计算例子开始,分别由Spencer法与有限元强度折减法所得安全系数进行比较,所得结果之间误差为2.5%,在误差控制范围内,说明有限元强度折减法在土质边坡中的应用是能够满足实际要求的.     

复杂环境下软岩变形破坏机理与控制技术研究

在分析了复杂环境下软岩巷道的强烈持续塑性流变破坏特征和支护异常困难的基础上,对复杂环境软岩变形破坏的应力转移过程和力学机制进行了研究。通过古汉山矿软岩巷道工程实践,控制了巷道强烈变形,保持了巷道的稳定。为类似复杂工程环境软岩分析计算,明确了软岩巷道支护控制对象;提出了塑性区发育控制原则;提出了提高巷道浅部围岩的力学性质和残余强度的支护方法。并为类似条件下的巷道控制提供了成功经验。     

弱胶结砂质泥岩渐进性破坏力学特性试验研究

为深入揭示弱胶结砂质泥岩渐进性破坏力学特性,对干燥与自然状态砂质泥岩试样进行渐进性破坏单轴压缩试验研究。结果表明:与硬脆性岩石相比,该类岩石裂纹密度低,自稳能力差,峰前岩石体积膨胀变形过程延长,峰后变形破坏呈现局部阶段性塑性流动特征和延时效应,渐进性变形破坏过程持续时间显著缩短;岩石弱胶结特性表现为:1峰前重要应力门槛值与峰后残余应力明显劣化;2岩石刚度与抗变形能力弱化显著;3岩石宏观破坏特征是环向剪切破坏面、张性破坏面、剪切滑移面共同作用的结果,与裂纹渐进性演化特征、层理密集程度及强度相关;4干燥状态岩样力学特性与硬脆性岩石近似相同,含水状态岩样峰前重要应力门槛值、弹性模量、峰后残余应力具有不同程度劣化,侧向膨胀变形程度提高。巷道围岩治理应加强初次支护强度并及时补强,控制围岩张拉破坏与剪切破坏,提高围岩刚度和抗变形能力。     

弓长岭露天矿顺坡断层影响的数值分析

对弓长岭露天铁矿北帮岩体边坡建立了FLAC计算简化模型,采用弱化法和Interface法对走向顺坡断层进行了模拟分析。数值模拟采用摩尔-库仑模型并分10步进行开采,分析了受断层影响产生的岩体内应力与位移的不连续性,确定了边坡表面岩体、断层破碎带充填物及断层附近岩体的塑性流动区、塑性卸载区和拉伸破坏区的产生与发展的演变规律,并对比分析了弱化法和Interface法模拟断层力学行为的适应性与优缺点。     

岩质高边坡破裂面的分析及综合应用

岩质高边坡 ,存在着一个急需解决的基础理论问题 ,即边坡岩体潜在滑动面的有效确定。该文结合工程实例 ,综合分析研究了岩质高边坡的潜在滑动面。首先根据室内测试和岩体力学参数估算结果 ,运用摩尔-库仑破坏准则计算边坡岩体的破裂角 ;其次 ,运用弹塑性有限元数值模拟方法进行了变形破坏规律研究     

复杂地形环境下岩土工程勘察及其稳定性分析

为提高岩土工程勘察的稳定性,分析了复杂地形环境下岩土工程勘察及其稳定性。采用探地雷达系统,在复杂地形环境中获取岩土工程的雷达探测图。选取山西某露天矿作为研究对象,根据雷达探测图,分析矿区岩石成分的力学参数,建立计算模型。利用强度折减法,模拟岩土工程的滑坡现象,完成岩土工程勘察的稳定性分析。研究结果表明,坡面上的小危险段首先发生破坏,然后出现崩落,并在坡脚处形成显著的拉裂面,且逐渐向上扩展,在边坡处形成破裂带;当持续发生破坏时,破裂带贯通整个坡体,最终导致坡体塌落失稳,发生滑移破坏现象;坡体在破裂带出现之后才会出现位移,且位移随着滑移破坏的增大而不断增大。该方法可有效分析岩土工程勘察的稳定性,为岩土工程的建设提供了相关依据。     

考虑全生命周期的露天矿边坡时效稳定性分析

基于开挖岩体蠕变劣化效应对露天矿高边坡稳定性的影响,提出了全生命周期内边坡的稳定性模型。引入岩石强度劣化理论,推导了时间效应下安全系数的计算公式。考虑锚索的预应力损失和边坡蠕变现象,建立了预应力损失条件下边坡安全系数的表达式,分析了时间因素和锚索预应力损失对边坡稳定性的影响规律。以大孤山西井边坡为例,借助FLAC3D内置的FISH语言把劣化理论嵌入到强度折减法中,利用改进的强度折减法计算了边坡的时效安全系数。结果表明:岩石强度随时间延长呈“L”型劣化,使得蠕变型边坡的安全系数低于只考虑开挖的情况,与实际工程更加吻合,受锚索预应力损失的影响已加固边坡仍有失稳的风险。比选了4种锚索的加固调控方案,在满足全生命周期内安全生产的前提下,获得了经济效益最优的方案。     

考虑塑性区强度参数劣化的圆形巷道冲击地压临界条件研究

针对大量冲击地压事故发生于巷道的实际情况,综合考虑开挖面空间效应、中间主应力效应、塑性区剪胀特性、塑性区强度和变形参数的变化5个影响因素,得到了巷道围岩应力与位移分布规律,基于统一强度理论和塑性软化本构模型,应用扰动响应判别准则,建立圆形断面巷道冲击地压发生的临界条件,结合试验模拟验证分析,结果表明:巷道冲击地压的临界条件与围岩支护方式、初始强度参数及塑性区强度参数的变化密切相关;临界塑性半径、临界载荷均随支护力的增大而单调增加;在开挖面附近,虚拟支护力较大,巷道围岩以发生弹性变形为主,发生冲击地压概率较低,只有在距开挖面一定距离位置处,虚拟支护力逐渐降低,巷道围岩出现塑性区,且塑性区达到一定值时,冲击地压才具有发生的可能性;临界塑性半径随初始黏聚力增大而降低,临界载荷随初始黏聚力增大而增加;当塑性区黏聚力劣化较快时,容易发生冲击地压。     

多级边坡局部安全稳定性分析的变尺度搜索策略

为提高常规方法在分析多级边坡局部安全稳定性时的效率，采用变尺度搜索方法，即将边坡的搜索区间分为几个小区间，分别在各个小区间内进行局部搜索得到一系列危险滑动面，将所得结果作为初始值放入和声库，结合和声搜索算法进行最小安全系数以及临界滑动面的确定，对变尺度搜索方法的区间个数进行讨论，同时将新策略的结果与常规策略以及强度折减有限元方法的结果进行对比分析，发现提出的新策略在搜索精度和效率方面具有较强的优势，可以用于多级边坡的局部稳定性分析。     

甲基卡锂辉石矿露天边坡稳定性研究

针对康定甲基卡锂辉石矿东南西北4个方位形成的高度不等的露天边坡的安全稳定问题,在开展现场工程地质调查、对边坡工程地质进行岩组划分、分区和对各个分区的破坏模式进行总结的基础上,采用极限平衡分析方法、二维有限元数值模拟分析以及强度折减法对设计情况下露天边坡稳定性进行分析。通过对2个分析剖面、3个边坡稳定性分区在3种工况下边坡稳定性的极限平衡分析得出,边坡整体安全系数均大于许用安全系数1.20、1.15和1.10,并运用二维有限元数值模拟分析得出,强度折减法计算的安全系数与极限平衡分析法的结果相近,边坡的滑动模式与极限平衡分析采用的边坡滑动模式一致,证明极限平衡分析的结果具有可靠性。最后得出在现有设计情况下甲基卡锂辉石矿露天采场最终境界边坡整体是稳定的,现有台阶坡角较为合理。