风化岩质边坡破坏概率及其数值方法

由于矿山岩体的复杂性,影响露天矿山边坡稳定性的诸种因素均难以精确观测。根据露天矿山工程实际情况,本文主要考察风化破碎的一类岩质边坡失稳问题;把矿山岩体视为宏观均质各向同性介质,依此建立评价边坡稳定程度的力学和数学模型,计算边坡的破坏概率。为此,文中对破坏概率的计算问题给出了一种新的数值方法,进而可对边坡破坏概率进行定量地计算分析,为评价边坡稳定性提供科学之依据。     

边坡岩体力学参数反分析方法

为了提高数值计算结果的可靠度,基于正交设计、差分法和人工神经网络建立了新的边坡岩体力学参数反分析方法. 按照正交设计要求,选定反演参数的水平,确定数值模拟方案;用FLAC2D差分程序计算得出相应的神经网络分析样本;对RBF神经网络进行训练;利用现场监测位移,对某露天矿边坡岩体的力学参数进行神经网络反分析. 反分析结果与理论值的误差很小,满足精度要求,表明该反分析方法的可行性和精确性.     

岩体弱面注浆对边坡稳定性影响的模型及数值分析

针对实际工程中岩体边坡加固技术的不足,从边坡稳定内因出发,基于提高边坡岩体自身抗剪强度的思想,提出了压力注浆加固的方法.从力学机理出发,研究了注浆胶结体对加锚弱面力学性能的影响,在力学基础上为注浆工艺提供了论证.通过ANSYS建立数值模型,利用本文自编ANSYS-FLAC3D转换程序导入FLAC3D进行数值分析,在分别改变弱面抗剪强度参数c、φ值的条件下,得到c、φ与安全系数K之间的关系.分析结果表明,通过注浆提高弱面的c、φ值,能够从本质上提高边坡的稳定性.研究结果为岩体边坡压力注浆加固方法提供了可靠依据.图9,表1,参10.     

过渡期开采矿山的有限单元法数值模拟

研究数值模拟在露天转地下过渡期开采矿山的应用,是一项很有价值的工作.着重探讨了有限元数值模拟的方法和技巧,如边界条件的确定、岩体力学参数的确定以及模型的建立等等,并结合石人沟铁矿进行了验证,提出了相应的保证边坡稳定的防护措施.     

过渡期开采矿山的有限单元法数值模拟

研究数值模拟在露天转地下过渡期开采矿山的应用，是一项很有价值的工作。着重探讨了有限元数值模拟的方法和技巧，如边界条件的确定、岩体力学参数的确定以及模型的建立等等，并结合石人沟铁矿进行了验证，提出了相应的保证边坡稳定的防护措施。     

基于岩体波速的强度参数预测与边坡稳定性评价

为有效利用岩体波速信息快速确定边坡稳定性问题,首先根据国标BQ法(岩体分级标准)提供的岩土体物理力学参数表,建立了由岩体波速估算强度参数的数学关系式,并根据工程实验数据验证了强度参数预测公式的适用性;然后通过数值模拟实验,构建了基于岩体波速的新型岩质边坡稳定性图表;研究发现坡角和坡高等坡形参数对坡体稳定性的影响几乎与岩体质量无关,进而提出坡形影响因子来量化坡形对边坡稳定性的影响程度。分析了标准坡形条件下(坡高25 m,坡角45°),波速与边坡安全系数的关系,发现安全系数随岩体波速的增大而增大,近似呈"S"形变化趋势,通过回归分析建立了标准坡形条件下波速与安全系数的关系式,最终结合坡形影响因子提出一种基于岩体波速预测边坡稳定性的方法,并且通过算例验证了该方法的可行性。     

基于三维点云的岩体结构面自动分类与参数计算

结构面间距是岩体稳定性和力学特性分析中的一个重要参数，在岩石力学、采矿工程、边坡监测等领域的数值计算中广泛应用.本文以岩体边坡露头为研究对象，基于非接触测量获得的三维点云数据，提出一种基于密度聚类的结构面细化分类方法；在结构面粗略分组提取的基础上，通过投影变换、散乱点拟合等算法，求得结构面间距和岩体体积节理数.设计开发了结构面细化分类及间距等参数计算与分析原型系统，实际案例分析表明，本文方法可有效实现结构面的自动细化分类，并能够计算出间距等相关参数，可为岩体质量分级和岩体稳定性分析等提供方法支撑.     

金沙水电站坝肩挠曲边坡稳定性及其影响因素研究

针对四川省金沙水电站坝肩挠曲体边坡地质条件的特殊性,基于地勘资料,研究了其地质构造特点、成因机制及失稳破坏模式,运用Hoek-Brown准则对挠曲体边坡岩体力学参数的合理取值进行了分析,并对其稳定性及影响因素进行了研究.研究结果表明:坝肩岩体层间能干性相差大是挠曲体形成的根本原因;对于挠曲边坡,在地勘及室内实验的基础上,运用Hoek-Brown准则确定岩体力学参数是合理的;结构面连通率及降雨条件下挠曲体充水对其稳定性影响显著,随饱和度和连通率的增加,稳定系数均先平稳下降,后急剧下降.依据研究成果,对坝肩挠曲体边坡提出了加固建议,可为类似工程提供参考与借鉴.     

基于高斯过程优化与FLAC3D数值计算的岩体力学参数反分析方法

为了解决大型地下工程中岩体力学参数反分析的高计算代价问题,将适用于高计算代价优化问题的高斯过程优化方法与FLAC3D数值计算相结合,提出一种新的岩体力学参数反分析方法。研究结论表明,与传统的参数反分析方法相比较,高斯过程优化方法的数值计算重分析次数显著降低,计算耗时明显减少,更适用于高计算代价的岩体参数反分析问题。     

群锚对断层的加固机理分析及工程应用

应用前文“群锚加固机理数值试验研究”中的力学模型与分析思路，对断层在群锚作用下的加固机理与效果进行了试验分析与探讨；并应用该模型与数值分析方法，对李家峡左岸泄水道边坡的开挖与锚固进行了三维分期开挖与加固的数值仿真分析。文中验证了预应力对实际边坡的加固效果，分析了加固后边坡的局部与整体的稳定性态与安全储备。     

节理岩体力学参数确定的数值试验方法

为解决现场或室内试验条件下难以测试大尺度岩体并确定其参数的问题,总结提出了应用数值试验方法确定节理岩体宏观力学参数的方法流程.即将节理岩体单元离散为岩块和节理两种类型,通过室内试验分别研究其力学特性,再把岩块和节理进行组合形成岩体,通过数值计算得出节理岩体的力学特性.将这套方法应用到贵州省某高速公路岩质边坡的岩体参数优化分析中,研究了试件尺寸、各向异性、岩块及节理力学参数等对岩体宏观力学参数的影响.数值试验方法为工程节理岩体参数的确定和优化提供了一种新的思路.     

露天矿边坡损伤与可靠性变化规律的数值分析

以鞍钢眼前山露天铁矿南帮节理岩体边坡为工程背景,综合应用FLAC-3D、损伤力学、断裂力学和可靠性分析等多项理论和方法,系统研究了露天矿边坡的节理岩体伴随采矿开挖的概率损伤分析程序,定量揭示了边坡岩体概率损伤分布及演化规律。综合考虑节理、岩石和岩体初始损伤状态的抗剪强度,结合露天矿开挖的FLAC-3D模拟与损伤断裂力学分析,根据Monte-Carlo原理和极限平衡理论建立了露天矿节理岩体边坡的三维稳定性和可靠性动态评价模型,探讨了眼前山铁矿南帮 21 m铁路运输平台的节理岩体边坡在矿山不同开采深度的稳定性和可靠性的动态变化规律。     

岩质边坡非线性有限元法基本理论探讨

边坡稳定性分析是确定边坡是否处于稳定状态,是否需要进行加固与治理,防止其发生破坏的重要决策依据。目前,边坡的稳定性评价方法一般可分为数学模型方法、物理模型方法与监测模型方法等三类。在边坡稳定性分析中,最关键问题包括：岩体松弛区划分方法及各松弛区参数的确定;开挖等效荷载的分析及讨论;开挖引起渗流场变化及其力学效应的研究等。本文对有限元数值方法在分析岩质边坡稳定性中的非线性问题进行理论的探讨。     

爆破扰动下露天矿边坡岩体力学参数确定

 在矿山巷道工程和边坡工程稳定性分析中,岩体力学参数选取会对结果产生重大影响。通过现场大型原位试验方法可以确定出符合工程实际的岩体力学参数,但存在工程浩大、费用高昂,受到多种环境和技术条件限制。一般采用Hoek-Browm准则对室内岩块试验获得的力学参数进行工程处理,常用的Hoek-Brown准则在处理边坡岩石力学参数都是忽略爆破震动对露天矿边坡的影响,而爆破扰动是影响稳定性和岩体力学参数的主要因素。利用非线性方程来表征受扰动修正系数K_m、K_s与完整性系数K_v之间的关系,建立了Hoek-Brown准则经验参数m_b、s的一种改进取值方法。以新疆东戈壁露天矿东边坡为例,采用Hoek-Brown准则爆破扰动下的修正公式及前人公式进行分析计算,结果表明,由该方法确定的介于扰动和未扰动之间的岩体力学参数更符合实际。     

大顶铁矿露天采场边坡稳定性分析与优化设计

针对大顶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岩石物理力学性质试验基础上,采用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,进行边坡稳定性和设计优化研究,并推荐了该矿的边坡设计方案.总体边坡角比原设计平均提高3°以上.     

露天矿山高陡边坡变形破坏的工程地质模型

我国的大多数大中型露天矿山已经或即将进入深部开采.随着边坡的加高加陡,露天边坡稳定性维护的难度和采场破坏的概率越来越大.由于矿体赋存条件的制约性,矿山边坡的变形破坏模式与地质构造特征、岩体结构特征的关系极为密切.本文通过系统地现场工程地质调查和实验研究,基本掌握了水厂铁矿的地质构造特征与工程地质条件.边坡变形破坏机理和主要破坏模式,建立了水厂铁矿高陡边坡地质模型,为采用极限平衡分析和数值模拟相结合的方法进行边坡稳定性分析和设计提供依据.     

基于层次—集对理论的边坡稳定评价模型

以某露天采场为研究对象,选取层次分析和集对理论相结合的方法对该露天矿山的边坡稳定性进行系统全面的评价。首先对影响该矿山边坡的因素进行分析,得到影响较大的16个评价指标,并以此建立了该露天矿山边坡稳定性风险评价指标体系。再运用层次分析和集对理论分析相结合的方法确定各评价指标的权重值,得到边坡稳定性评价等级。通过定量分析方法对露天矿山边坡工程的稳定性进行了全面评价,能够为露天矿山边坡灾害的治理工作提供一种新的思路,从而有效预防边坡灾害。     

露天矿高陡边坡岩体参数获取与稳定性评价方法研究

针对露天矿高陡边坡岩体参数难获取和稳定性易变化的问题,本文以攀枝花露天矿高陡边坡为研究对象,采用非接触式无人机摄影测量技术获取研究区域的三维模型,统计结构面的分布情况,结合室内岩石力学试验数据,采用国家BQ标准进行岩体质量分级,并给出边坡岩体强度力学参数建议值。在此基础上,通过有限单元法分析了矿区在开采条件下边坡的稳定性动态演化特征,并对开挖过程边坡的稳定性做出了评价。结果表明:随着矿区的开采,边坡在开挖面附近由于卸荷作用发生位移回弹,最大位移增量为33.2 mm;塑性区主要集中在断层和矿岩界面附近,以剪切屈服为主;边坡稳定性随着矿区的开采逐渐降低,直至达到临界稳定状态。采用锚索对边坡进行加固,并采用塑性区面积占比对加固前后的稳定性进行评价,评价系数α由加固前的0.4降低至加固后的0.05,证明了加固措施的有效性。本文相关研究可为露天矿高陡边坡岩体参数取值和稳定性评价提供参考。     

用ANSYS分析煤体在燃烧前后边坡稳定性

为了解决边坡在燃烧后稳定性遇到的挑战,依据岩石力学和弹性力学理论,建立了煤层燃烧的应力应变模型。将岩体简化为弹塑性煤层的底部与岩体底边的交界出现了应力集中现象,考虑边坡沿弧形滑动。分析岩体的位移和应力分布规律,建立边坡稳定性的条件。岩体介质作为一种非线形材料,具有非线形的应力应变关系,采用基于弹塑性本构模型的有限元法,借助计算软件ANSYS求解岩体中煤层在燃烧前后对边坡稳定性的影响。     

边坡岩体破坏判据与滑块机制研究

本专题研究目的在于改变目前已经应用了几十年的、以刚体力学平衡为基础的极限平衡边坡稳定分析方法，开发新的基本参数试验、采集方法和更为符合矿山边坡实际情况的稳定分析方法，以及建立露天矿山边坡数据库，为提高边坡研究水平，保证矿山经营更为节约和安全作出贡献．...