某匝道边坡稳定性分析与评价

文章通过对该段边坡工程地质条件及采空区的研究,分析评价了采空区性质、影响范围及稳定性等,结合地形地貌、岩性、挖深、采空区及水文地质等条件,采用定性和定量的方法分析评价边坡稳定性,并提出处治建议.     

采空区对边坡稳定性的影响

采空区对地下开采与露天开采转换过程中的边坡稳定性存在一定的影响。为了研究空区对边坡稳定性的影响规律,利用强度折减法分析多种情况下边坡的稳定性。研究结果表明:空区在坡脚附近,边坡的安全系数降低达20%左右;边坡中部的空区对边坡的稳定性影响取决于空区几何中心相对于滑动面水平位置,空区几何中心在滑动带内将引起边坡稳定性增加,空区几何中心在滑动带外将引起边坡稳定性减小;空区在边坡脚下部时,在距边坡脚水平距离一定范围内,空区会引起滑坡体体积增大,边坡安全系数降低;在距边坡脚水平距离某一范围内的空区,由于自身顶板松动区的出现导致边坡体的下滑力降低,使边坡的安全系数增加;同一高度的空区,距坡面水平距离的不同会引起边坡滑动面位置发生改变;空区几何中心距离滑动面超过一定距离后,边坡的稳定性不再受空区的影响。该规律对地下开采与露天开采转换过程中的边坡工程施工具有一定的实践指导意义。     

基于MIV-BP网络与粗糙集的边坡敏感性分析

结合BP神经网络与MIV算法,提出一种新的边坡稳定性影响因素敏感性分析方法.运用MATLAB程序对边坡的稳定性的影响因素进行敏感性分析,通过对选取的48个边坡工程实例进行神经网络模型的有效验证.并在MIV-BP网络分析的基础上,将其主要因素采用FCM算法离散属性数据,将边坡稳定性影响因素敏感性转化为粗糙集理论中属性重要性问题,综合分析结果表明:各因素对边坡稳定性的敏感性由大到小依次为内摩擦角、凝聚力、容重、边坡角、边坡高度、孔隙水压力比.     

废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性评价

为准确探明废弃铁矿老采空区的赋存特征，科学评价采空区稳定性，有效防控地表塌陷灾害，以顿丘铁矿老采空区为工程背景，研究了废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性。通过开展地球物理勘探和钻孔钻探，获得采空区的平面及层位分布，构建老采空区三维地质模型，实现采空区赋存特征的立体展现；采用采空区地表变形监测、临界载荷影响深度计算和采空区深厚比分析3种方法评价老采空区稳定性。结果表明：顿丘铁矿2#矿体群开采形成的采空区平面面积为4992.5 m2；采空区分为采空纯空区和采空回填区2种形式，层数为2~4层，埋深为38~152 m，厚度为1.6~45.7 m，其中，纯空区最大厚度为10.8 m；2#矿体群开采形成的采空区整体稳定性较差，存在塌陷风险。可见研究方法和结果对铁矿老采空区探测和治理具有一定指导意义。     

挂帮矿充填法开采对高陡边坡及采场围岩稳定性的影响

以大冶铁矿高陡边坡下2#挂帮矿回采为工程背景,首先采用GEO--SLOPE软件对挂帮矿开采中边坡稳定性进行了分析;然后通过现场监测及模型相似实验相结合的手段,研究矿柱及围岩的应力及位移变化规律,探讨了挂帮矿充填法开采对采场围岩稳定性的影响.研究表明挂帮矿所在露天初始边坡经过扩帮及内部开采后,安全系数平均值由1.274下降至1.005,边坡稳定性较差;目前空区采场矿柱及围岩稳定性较好,但必须对现有采空区进行充填,改变空区及矿柱应力集中状态,才能进行矿柱及顶底板矿石回采.     

考虑坡顶交通量影响的路堤边坡失稳敏感性分析

目前对边坡稳定影响因子敏感性的研究主要是针对边坡的内部因素,在分析路堤边坡稳定时,车辆荷载等外部因素对边坡稳定的影响不容忽视.本文同时考虑内部因素和外部因素,选择边坡土体重度γ、边坡土内摩擦角φ、边坡土粘聚力C、边坡坡度θ及交通量Q作为边坡稳定安全系数敏感性分析的影响因子,5个因子都具有广泛的分布随机性.以金鞭公路某标段路堤边坡为例,制定了5因子5水平的正交试验方案,利用传递系数法分别计算不同工况下的边坡稳定安全系数,再利用SPSS统计分析各影响因子对路堤边坡稳定安全系数的敏感性.研究结果表明:路堤边坡稳定性受内部因素和外部因素共同作用,影响因子敏感性大小依次为:边坡坡度θ边坡土内摩擦角φ交通量Q边坡土粘聚力C边坡土体重度γ.本研究可为该边坡失稳治理设计提供依据.     

通径系数法边坡面层破坏敏感性分析

边坡开挖后面层土体发生破坏受多种因素影响,不考虑外力作用以及几何参数,就边坡本身而言主要受制于黏聚力、土体重度和内摩擦角等因素。首先在各因素可行的范围内,采用明德林解计算土体物理参数中单个因素变化的情况下该边坡的破坏范围。参照边坡稳定性敏感分析,采用通径系数法对上述曲线进行分析,以水平破坏距离之比作为评价指标,得到影响边坡的因素敏感性由大到小依次为:黏聚力、内摩擦角、土体重度。     

露天转地下开采岩体稳定性三维数值模拟

露天转地下开采围岩应力和工程尺度同时影响着地下工程和露天边坡的稳定性.通过三维数值模拟,揭示了露天边坡内地下开采采场周围和边坡的力学环境,探讨了围岩移动变形、应力分布和破坏机理,分析了边坡稳定性状况.研究表明,在扰动边坡下进行地下开采,坡脚处的局部弧形破坏区将进一步恶化,但不会影响边坡的整体稳定性.由于边坡的卸荷作用,导致采场上覆岩层成拱机制减弱,采空区覆岩存在整体垮冒的可能性.     

强降雨条件下含软弱夹层土坡稳定性影响因素敏感性分析

为了分析强降雨条件下含软弱夹层土坡稳定性影响因素的敏感性,结合长沙-湘潭高速公路某路堑左侧边坡现场调研资料,基于饱和-非饱和渗流理论,建立了含软弱夹层土坡数值分析模型。选取夹层倾角、夹层厚度、夹层埋深以及夹层层数这4种内在影响因素,分析了各因素变化对边坡稳定性的影响规律。研究结果表明,长沙-湘潭高速公路某路段路堑左侧边坡软弱夹层倾角的临界θ值范围为30°~35°;在降雨阶段,边坡安全系数随着降雨历时的增加而逐渐降低,雨停后安全系数又随着入渗雨水的消散而缓慢升高,但回升速率明显低于下降速率;在强降雨条件下,软弱夹层内在因素的变化是导致边坡稳定性降低的主要因素,其中连续降雨方案的影响程度较大;无论是否考虑降雨条件,软弱夹层内在因素变化对边坡稳定性影响的敏感性都为:夹层层数夹层倾角夹层厚度夹层埋深。     

基于层次分析法的采空区失稳影响因子分析

地下采空区一旦失稳,将导致冒顶、片帮、突水、冲击地压、地面塌陷、地面沉降等多种形式的灾害,给人类生产、生活带来重大危害。影响地下金属矿采空区稳定性的因素众多,且相互之间关系复杂,所以对影响采空稳定性的因素进行分析是很有必要的。文章运用系统工程的理论和方法研究采空区稳定性问题,列出影响采空区稳定性的主要因素。针对某铅锌矿实际,运用AHP对采空区稳定性影响因子进行分析并计算权重。最后在此基础上给出了针对性的措施与建议。     

基于断裂力学倾斜煤层底板采动破坏深度研究

为掌握倾斜煤层开采后采空区底板破坏情况,基于断裂力学理论,构建倾斜煤层采后空间底板应力求解力学模型,结合应力场与双剪强度理论,推导底板采动破坏深度求解公式,并应用实例进行验证.依据求解公式分析了底板破坏形态及影响因素,结果表明：倾斜煤层底板采动破坏区域分布具有非对称性特征;破坏范围及深度主要受工作面赋存状态和底板岩性影响,其中破坏深度与工作面斜长、采深和底板内摩擦角正相关,与底板黏聚力呈反比;随着倾角的增大破坏深度呈现先升后降趋势,而随着测压系数的增大破坏深度呈现先降后升趋势.该文研究成果可为倾斜煤层承压水防治、邻近煤层开采提供一定的理论指导.     

采空区建筑地基稳定性评价研究

以东方龙泉建筑工程为例，基于刚体极限平衡原理。采用力学分析方法确定了建筑荷载作用下采空区上覆岩层的临界厚度．同时。由现场勘察和地质资料，建立了采空区场地的工程地质模型和三维数值模型，应用FLACm揭示了采空区场地在自重场下和建筑荷载作用下的三维应力场、位移场和破坏场的变化特征。分析了地表残余变形倾斜值、最大水平位移及曲率等，对采空区场地地基进行了稳定性评价。得出谊场区在建筑物荷载作用下采空区地基处于稳定性状态．该评价方法对类似工程有重要指导意义和借鉴价值．图6，表1，参7．     

露天煤矿岩质高边坡下充填开采研究

为研究在露天煤矿岩质边坡下开采对边坡稳定性的影响,以阜新矿区某露天煤矿边坡为研究对象,采用相似材料模拟进行边坡下充填开采的研究,并使用有限元软ADINA建立三维模型,采用有限元折减法计算了未开采、全陷开采和充填开采边坡的安全系数。研究表明,充填开采后边坡的安全系数明显大于全陷开采的安全系数,充填开采能有效地控制露天矿岩质边坡的移动和变形,边坡的位移值沿坡脚向坡顶方向逐渐减小,对边坡稳定影响较大的因素为坡顶边缘位置的水平移动和水平变形,在露天煤矿岩质边坡下进行充填开采是切实可行的。     

底摩擦模型模拟露天转地下开挖采空区影响下边坡变形破裂响应特征及其稳定性

以云南磷化集团晋宁磷矿6号坑口东采区深部缓倾斜中厚磷矿层露天转地下开采为工程背景,利用底摩擦模型实验仪,进行了不同露天坑境界顶柱厚度边坡高度下的底摩擦模拟模型实验.结果表明:边坡的变形破坏响应特征可分为边坡岩体小范围微破裂和松动→边坡岩体局部范围失稳破坏→边坡岩体整体向采空区滑落失稳破坏三个阶段,边坡岩体变形破坏模式主要是采动边坡岩体向采空的拉裂、破断和滑移破坏.在边坡高度一定情况下,随着露天境界顶柱的厚度由30 m逐渐减小到20 m和10m,边坡的稳定性与境界顶柱的厚度呈正比关系,20～30m是露天境界顶柱比较合理的厚度.在境界顶柱的厚度一定情况下,边坡高度由60 m增大到108 m,边坡的稳定性与坡高的厚度呈反比关系,108 m边坡转入地下开采后是不稳定的.     

地面堆载对高后果区埋地管道承载能力的影响

为了分析地面堆载对高后果区埋地管道承载能力的影响,采用ANSYS workbench有限元软件建立了堆载-土壤-管道应力状态分析三维模型,采用堆载体直接加载在地基土壤上,分析管道在堆载下的承载能力响应,采用理论计算验证了模型的可行性,分别探讨了堆载高度、管道埋深、堆载距离、管径、壁厚和土壤泊松比因素对管道承载能力的影响。结果表明,堆载下管道应力最大出现在堆载下方,并且向管道两边递减,堆载范围内的承载能力明显减弱。堆载高度和堆载距离对管道承载能力的影响最大,堆载距离的微小改变可以明显提高管道的承载能力,堆载高度的增加同时又导致管道承载能力减弱,通过堆载高度和堆载距离的变化规律可以用来判断,在管道极限承载能力范围内,不同堆载位置下的极限堆载高度。在一定堆载高度下,管道存在一个临界埋深,此时管道承载能力最大。管径、壁厚和土壤性质对管道承载能力有影响但较小。通过本文的研究可以为判断高后果区埋地管道占压下安全状态提供指导。     

岩体诱导冒落的数值模拟

采用RFPA分析软件,针对不同回采深度、不同节理分布,并考虑彼此综合作用,模拟了采场顶板的冒落过程.结果表明,采场顶板冒落轨迹近似拱形抛物线,冒落高度大约为开挖推进跨度的40%~60%.通过对比分析,得到以下结论:侧压力越大,开挖步距越大,则冒落高度越小;深埋高应力岩体冒落区形状由抛物线渐变为层状;水平节理岩体的冒落形状由抛物线形渐变成马鞍形;竖向节理冒落呈尖塔形.研究对实现低成本高效率开采、消除地下安全隐患、科学诱导采空区冒落具有理论和工程价值.     

渑栾高速采空区路段覆岩赋存状态与处治对策

为保障车辆的安全运营,在建设采空区上方高速公路之前,查明高速公路下伏采空区的覆岩赋存状态尤为重要.以渑栾高速采空区路段为研究对象,综合采用现场钻探、理论分析和高密度电法分析此区域下伏采空区深部的覆岩破坏与浅层的扰动情况.结果表明:基于关键层位置的理论方法更适用于分析本区下伏采空区的覆岩破坏高度,研究路段仅K4+790～K5+070路段的采空区位于地表下方10～20 m,其余路段的采空区赋存深度均超过100 m,并以此为基础,提出了渑栾高速采空区路段的处治对策.研究成果可为类似工程的设计与建设提供借鉴意义,具有一定的参考价值.     

临近水库浅埋煤层防水煤柱留设宽度数值模拟

留设防水煤柱是临近水库煤层保水开采最为有效的方法,而如何确定防水煤柱留设宽度是当前迫切需要解决的问题.分析保水开采问题的流固耦合机理,建立流固耦合作用的控制方程,以张家峁矿井常家沟水库周边4-2煤层开采为工程依托,采用数值模拟研究煤层采动对库岸边坡变形和孔隙水压力的影响规律,分析浅埋煤层开采覆岩采动破坏特性与岸坡失稳模...     

沉积型铝土矿采空区矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳分析

基于沉积型铝土矿采空区失稳多为沿结构弱面滑移剪切破坏的特征，借助能量耗散理论和突变理论，构建矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳模型，研究受结构弱面影响的系统失稳机制，分析各内控因素对采空区稳定性的影响.结果表明:采空区突发滑移失稳是由支撑系统的内控因素和外控因素协同作用的结果.外控因素既定条件下，各内控因素敏感度由大到小依次为:采空区跨度b，矿柱宽度a，软弱带厚度B，结构弱面倾角θ，矿柱屈服区宽度c.软弱带厚度B和结构弱面倾角θ的敏感度略小于采空区跨度和矿柱宽度的敏感度，在实际工程中，应密切关注结构弱面因素的影响.晨光铝土矿工程实例验证了计算结果的可靠性.研究成果可为此类矿山采场参数设计提供依据.     

近距离采空区下大断面巷道顶板稳定分析

近距离采空区下大断面巷道顶板受煤层开采和巷道掘进两次采掘扰动,为研究两次扰动对巷道顶板稳定性的影响,以任楼煤矿Ⅱ8224切眼巷道为工程背景,利用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,对采空区卸荷影响深度和巷道采掘扰动特征进行分析。结果表明：采空区卸荷影响深度的理论计算结果、数值模拟计算结果与钻取岩芯分析结果三者一致,受卸荷影响范围内的岩层会向上隆起;采空区下大断面巷道顶板的下沉时间为14d,最大下沉速度仅为15 mm/d。得出结论：采空区卸荷对煤层底板的扰动破坏影响深度为5.2 m;受采空区卸荷影响,巷道顶板下沉时间、下沉速度和下沉量较小。