层次分析法-可拓学模型在岩质边坡稳定性安全评价中的应用

为解决境界外驻留矿体的开采技术难题,综合运用物元概念的可拓学理论与层次分析法,建立多层次多指标的岩质边坡稳定性综合评价模型,对边坡稳定性进行评价,得出安全等级标准及评价指标量值.运用层次分析法确定影响边坡稳定性的安全评价指标的权重系数,根据可拓学理论构造经典域物元、节域物元和可拓集合中的关联函数,建立岩质边坡稳定性安全评价的层次分析法-可拓学模型,得到岩质边坡稳定性安全评价结果.经计算,岩质边坡稳定性综合安全评价的级别特征值为2.19,安全等级为Ⅰ级,边坡稳定性处于极稳定状态.研究结果与矿山以往运用RMR法和BQ法计算的评价结果一致.     

基于强度折减法的岩质边坡稳定性分析

将强度折减技术与快速拉格朗日元法相结合,对某岩质高边坡进行了稳定性分析评价,并与极限平衡法分析结果进行了比较.结果表明,基于强度折减的快速拉格朗日元法不需要假设滑动面形状位置,确定的最危险滑移面是一条具有一定宽度的滑移带,与实际情况极为吻合,它能合理简便地确定边坡的稳定性系数,是进行岩质边坡稳定性评价的有效方法.     

基于连续随机变量函数的岩质边坡稳定分析

考虑到岩质边坡相关参数的随机性,基于连续随机变量函数,假定滑动面摩擦角φ、表面黏聚力c等服从正态分布;张力裂缝中的水深Zw、地震加速度比α等服从指数分布,推导出岩质边坡稳定性安全系数分布公式;并使用Matlab演算模拟;其结果与蒙特卡洛模拟(MC)结果基本一致。敏感性分析显示滑动面摩擦角对于有平面滑动的岩质边坡稳定性影响最大。     

运用AHP-FUZZY法判定岩质边坡稳定性

在综合分析岩质边坡稳定性评价因素的基础上,对岩质边坡稳定性影响因素进行系统分类,提出一种岩质边坡稳定性预测评价的方法,即系统决策和模糊数学相结合的层次分析-模糊综合评价法(AHP-FUZZ-Y).该方法考虑了影响岩质边坡稳定性的多种因素,并对各种因素的重要性进行分析,给出不同的影响程度权值,从而避免单一判据和主观臆断所带来的局限性.     

缙云抽水蓄能电站节理岩体边坡开挖稳定性综合评价

边坡稳定性一直是工程建设中重点关注的问题,在边坡开挖前需要进行详尽的研究.针对缙云抽水蓄能电站开关站边坡开挖工程,通过现场勘查、室内试验、运动学分析、极限平衡分析和离散元模拟等手段,对边坡的岩体结构特征、岩体质量、边坡变形破坏模式和稳定性进行了详细研究,结果表明:①开关站边坡岩体完整性中等到好,岩体质量中等,满足作为开关站建设要求;②运动学分析显示边坡开挖后可能的破坏模式为平面滑动、楔形体滑动和倾倒变形模式;③极限平衡分析表明开挖后边坡安全系数较高,边坡整体较为稳定的,发生大规模滑动的可能性较低;④离散单元模拟结果显示边坡开挖后在坡顶近地表块体有发生剪切变形的可能性,而台阶开挖处块体可能发生局部拉张破坏,在施工中应及时采取有效的支护和预防措施.本研究成果可以为类似的抽水蓄能电站边坡开挖稳定性评价提供方法参考.     

多重影响因素下的边坡稳定性评价方法及应用

 在边坡稳定性评价方法基础上,分析了边坡稳定性评价方法的某些缺陷,讨论了影响边坡稳定性的因素,并对影响边坡稳定性的几类指标进行分析和归类.从地质条件、自然环境、工程设计等角度考虑,建立了一种考虑多重影响因素并结合层次分析法(AHP)和模糊数学的边坡稳定性评价方法,利用该方法对某露天矿山边坡进行了稳定性评价.新分级体系下的边坡稳定性分级结果表明,中区和南区下盘边坡是潜在不稳定区域,需要进一步分析,而上盘边坡的稳定性明显好于下盘边坡的稳定性,这与CSMR的分级结果相近,验证了指标分类的合理性以及该评价方法的可行性.     

竹城公路层状岩质边坡的稳定性研究

为了研究竹城公路层状岩质边坡的稳定性及防治措施,通过现场调查和赤平投影分析边坡潜在变形滑动机理;利用UDEC软件建立层状边坡数值计算模型,分析开挖过程中岩土体的变形情况;根据变形破坏模式提出层状岩质边坡的长短锚杆交替复合支护结构.研究结果表明:浅层滑动和楔形体滑动破坏是该公路边坡的主要破坏模式;开挖完毕后左侧边坡存在稳定性隐患;当边坡开挖到第4步时,将发生滑移破坏;长短锚杆交替复合支护结构充分利用了锚杆和岩土体的受力特性,有效加固了边坡.     

基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数确定

地质强度指标(geology stresgth index,GSI)系统和Hoek-Brown破坏准则能反映岩体所处的地质环境,估算出节理化岩体的强度参数。然而,对于具有卸荷特征的岩质边坡,以往GSI的取值缺少对卸荷裂隙与坡面间空间关系的考虑。借鉴边坡岩体质量评价系数(CSMR)系统中对边坡破坏方式和结构面产状的修正方法,以西南某水电站坝肩边坡为例,提出基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数。     

基于GA-ANFIS的边坡稳定性评价

自适应神经模糊推理系统将模糊推理的可解释性和神经网络的自适应、自学习的能力结合起来,克服了边坡岩体的不确定性问题带给边坡稳定性分析的巨大困难,同时针对模糊推理系统内部参数设定的合理性问题,建立了基于遗传算法的自适应模糊推理评判模型。结果表明,GA-ANFIS评判模型结果与现场监测情况吻合,从而使其成为边坡稳定性评价的一种有效方法。     

西部地区深卸荷边坡稳定性分析与评价

为研究西部地区岩质边坡的稳定性,以青海浪加水库库区的一个库岸为例,运用二维刚体极限平衡分析方法对库岸边坡进行稳定性分析,并分析水位平均变化速率对岸坡稳定的响应,以及进行平面滑动岩坡稳定性分析,评价结果较为客观地反映了工程实际情况,对该类地区岩质边坡稳定性进行分析预测具有一定的指导意义和参考实用价值.     

土与强风化岩双元边坡圆弧-平面破坏模式与支护设计方法

为了探究土与强风化岩边坡中强风化岩不破坏的临界坡率及稳定性判断方法,基于济南地层,得出适用于数值模拟的土层参数,并利用强度折减法求出边坡的临界坡率,为施工提供参考。针对强风化岩不破坏的边坡,运用改进的瑞典条分法求出边坡安全系数解析解,并利用滑移线场法求出滑移线,为安全系数解析解的应用提供依据。结果表明,岩层厚度超过边坡高度1/2或坡率大于1:0.5时,强风化岩一定破坏;解析解得出的安全系数偏小,有利于工程安全;针对土与强风化岩边坡,文中结果可确定边坡破坏区域,设计支护方案。     

节理岩质边坡变形破坏的RFPA模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope,对节理岩质边坡的稳定性进行了模拟分析,直观地得到了坡体的滑移破坏面,同时求得安全系数·研究了岩体中节理贯通率、几何位置、倾角以及节理间岩桥长度等因素对边坡变形破坏模式、安全系数大小的影响,证明了节理是控制岩质边坡破坏的主要因素·RFPA-Slope对节理岩质边坡破裂过程的模拟对于理解边坡的破坏形成机理具有重要意义,算例的模拟分析说明RFPA-Slope能够较为准确地预测节理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实用的·     

强降雨作用下岩质边坡失稳的尖点突变分析

根据岩质边坡的地质力学模型,综合考虑降雨、应变软化、水致弱化等因素,给出岩质边坡软弱夹层介质的本构关系,从系统能量的角度出发,建立尖点突变模型,经过数理推导得出岩质边坡失稳的判据。通过实例计算表明：运用刚性极限平衡法计算得边坡稳定性系数Kc为0.989,小于1,即边坡不稳定;运用尖点突变理论计算得边坡系统的控制变量a为0.078,大于0,即边坡稳定,与实际相符。说明本文给出的强降雨作用下岩质边坡稳定性的判据正确,并优于刚性极限平衡法。     

基于重度增加法的岩坡破坏过程流形元分析

考虑岩体边坡滑动大变形破坏特性和现有研究分析手段,提出利用第一作者团队开发研制的Geo SM A-3D,在现场岩体结构信息采集的基础上,建立岩体边坡空间数值模型,实体表征岩体三维模型;利用现代数值流形法(NMM)模拟岩体大变形破坏分析手段,在块体理论的基础上,运用有限元分析中经常用到的重度增加法,不断增加岩体的重度,直到岩体边坡中的"关键块体"产生滑动,使边坡发生大变形破坏;同时以最危险"关键块体"水平位移随重度增加发生突变为破坏依据,对边坡的安全系数进行评定.实例分析某边坡工程的破坏过程,实现了岩体边坡大变形数字表征,为边坡支护提出解决方案,为工程施工和边坡灾害的处置提供参考和借鉴.     

流固耦合作用下节理岩质边坡失稳过程的RFPA模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope对渗流与应力耦合作用下的软弱互层岩质边坡稳定性进行了数值模拟分析,数值模拟不但直观形象地给出了边坡的渗流场、应力场、破坏区分布,而且得到了边坡滑移破坏面的萌生、扩展、贯通以及坡体整体失稳的渐进破坏过程,同时求得安全系数。并与无地下水的稳定性作了比较,结果表明,地下水渗流的作用使坡体位移增大,边坡安全系数减小,明显加大了滑坡范围。对实例的分析说明,RFPA-Slope能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及计算相应的稳定安全系数,本文方法对于边坡,特别是对于复杂边坡的稳定性分析具有实用性。     

边坡整体和局部失稳的风险研究

边坡失稳可分为整体滑动和局部失稳两种情况,传统分析计算方法多通过单一的安全系数来衡量边坡失稳的风险,难以充分考虑不同边坡的破坏风险。针对边坡问题的复杂性,提出非均质边坡和岩质边坡的失稳风险应通过由整体安全系数和局部安全系数组成的区间来衡量,并采用强度折减的方法和数值程序进行具体的安全系数计算。通过边坡实例研究表明,所提出的方法能充分反映边坡发生不同程度破坏的可能性,得到的安全系数区间更加可靠。     

诱导冒落法回采挂帮矿引发的边坡失稳

在露天转地下过渡期利用诱导冒落法回采挂帮矿时将引发边坡大规模失稳,这将对坑底的露天采矿、露天运输系统以及地表设施和建筑产生威胁.岩体结构对边坡失稳的发展有着关键的控制作用,通过非连续变形分析(DDA)方法研究了不同边坡岩体结构下,采用诱导冒落法回采挂帮矿时引发的边坡失稳过程.通过7组岩体结构各不相同的边坡模型,得到三种边坡失稳模式:滑移失稳、倾倒失稳、复合失稳,不同的边坡失稳模式导致不同的边坡破坏程度及破坏规模.最后以海南铁矿为背景,对诱导冒落法回采挂帮矿引发的边坡失稳过程进行了实例分析,为挂帮矿的开采设计和边坡失稳风险预测及预防提供技术支撑.     

边坡工程的模糊破坏可靠度分析

本文论述了边坡“破坏”这一概念本身所具有的模糊性,提出将边坡破坏按模糊准则划分为苦干等级,并给出了各破坏等级的隶属函数。结合边坡工程中存在的随机性,定义了边坡工程对于各破坏等级的可靠度,得出了相应的计算公式,为边坡稳定性评价提供了一条新的途径。文末对一个实际边坡进行了可靠度计算和稳定性评价。