倾斜煤层露天矿顶帮稳定性分析及空间形态优化

针对倾斜煤层露天矿顶帮稳定性及空间形态问题,应用二维刚体极限平衡与三维FLAC3D数值模拟计算分析相结合的方法,对平庄西露天矿倾斜煤层顶帮边坡进行稳定性分析及空间形态优化.研究结果表明:平庄西露天矿滑坡模式为局部切层-顺层组合滑动且发生在A弱层的底界面;整体最终边坡角为25°,452水平标高以下局部边坡角可达到62°;倾斜煤层露天矿顶帮边坡随边坡倾角的增大,稳定性系数Fs呈线性减小规律;通过刚体极限平衡与三维数值模拟相结合的方法,能够准确分析潜在滑坡模式,提高倾斜煤层露天矿顶帮边坡倾角,确保边坡稳定安全,增大煤炭资源回采量.     

露天矿顺倾软岩边坡三维稳定性分析与形态优化

针对霍林河北矿一采区东北帮压煤的安全回采问题,借助FLAC3D,基于强度折减理论,模拟研究了不同空间形态条件下的边坡稳定性,揭示了开挖位置、开挖角度和追踪距离对顺倾软岩边坡空间破坏模式与稳定性的影响.研究结果表明:东北帮边坡沿21煤底板弱层发生以椭球面为侧界面的切层-顺层滑动;横采内排可以安全有效地回采东北帮压煤;在横采条件下,减小追踪距离对控制边坡稳定具有重要的意义,边坡的稳定系数随着追踪距离长度的增大呈负指数规律减小;能够满足边坡安全要求的东北帮横采开采位置为留设岩柱50 m,开挖角度70°,追踪距离不应超过100 m.     

塔尔煤田Ⅱ区块露天矿到界边坡形态优化

针对露天煤矿到界边坡形态优化问题，以塔尔煤田Ⅱ区块露天矿北帮到界边坡为工程背景，综合考虑安全、技术、经济三方面因素，在分析边坡断面形态效应的基础上，基于极限平衡法提出一种近水平露天煤矿边坡自下而上的分段优化方法。采用该方法对塔尔煤田Ⅱ区块露天矿北帮边坡形态进行优化，优化前后对比可见，整体边坡角提高3°，回收煤炭增加6.332 4×10⁶ t。研究结果表明：合理利用边坡的断面形态效应与三维效应，可在保证安全的前提下最大限度回收边坡压煤。研究结论可为类似的边坡形态优化提供借鉴。     

考虑土体非均质性的三维土坡稳定性上限分析

基于极限分析上限法,构建了三维土质边坡牛角状对数螺旋锥体破坏机制.通过与经典文献解答的对比分析,验证了方法的可靠性.探讨了忽略土体体积压缩耗能对三维土坡稳定性系数的影响,并分析了不同坡角、不同内摩擦角和不同宽高比三维土坡稳定性随土体非均质性变化的规律.计算分析结果表明,在内摩擦角较大而坡角和宽高比均较小的情况下,土体体积压缩耗能需要考虑;而在内摩擦角和坡角均较大或仅内摩擦角较小的情况下,土体体积压缩耗能可以被忽略.三维土坡稳定性随非均质性的增强而下降,当坡角越小或内摩擦角越大时,边坡稳定性受土体非均质性的影响越大;边坡宽高比反映边坡的三维效应,三维效应强的边坡的稳定性受土体非均质性的影响越大,其稳定性系数在土体非均质性很强时小于三维效应较弱的边坡.     

露天矿含断层逆倾边坡滑面确定方法及应用

受顺倾断层及弱层双重作用下的露天矿边坡变形破坏机制复杂性影响,提出了含断层逆倾边坡最危险滑面的确定方法.结合白音华四号露天矿工程实际,应用自主研发的刚体极限平衡软件,确定了该矿首采区顶帮含断层及弱层边坡的最危险滑面位置与形态,对到界边坡参数进行了分阶段优化,并通过数值模拟对该方法的可靠性进行验证.研究结果表明:提出的含断层逆倾边坡滑面确定方法与数值模拟结果较接近,可在工程实际中推广应用;白音华四号露天矿顶帮边坡的滑移模式为圆弧-断层-弱层所组合形成滑面的组合滑动,优化后整体边坡角为23°,第三系以上局部边坡角为18°.     

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.     

露天矿含断层复合边坡稳定性

针对露天矿在开采到界过程中边坡含有断层,到界边坡上部存在外排土场,边坡在到界过程中存在的边坡稳定性具有复杂性问题,结合乌兰图嘎露天矿一采区西帮边坡的工程实际,基于极限平衡理论和数值模拟手段,研究了断层位置对露天矿采场以及采场-排土场复合边坡的滑坡模式及稳定性的影响规律,确保了西帮到界过程中煤炭资源的安全回采.结果表明:断层的存在导致西帮到界边坡的稳定性明显降低,但断层与到界边坡的相对距离对采场边坡稳定性的影响并不明显;当断层存在时,复合边坡的稳定性随着煤柱留设长度的增加,呈现先减小后增加的趋势,到达一定距离后,断层对边坡的影响消失.     

基于有限元折减强度法与极限平衡法结合的岩质边坡稳定性分析

 基于露天矿岩质边坡的稳定性分析及边坡角优化的需要,提出采用有限元折减强度法与极限平衡法相结合的方法对露天岩质边坡进行稳定分析,并对算例中的最终边坡角进行了优化。该方法首先利用有限元折减强度法计算出边坡内部塑性区,并假定塑性区为边坡潜在的滑动面,从而能够确定滑动面的倾角范围。此后再以此滑动面倾角范围为分析起点,结合极限平衡理论计算出在不同边坡角下的边坡安全系数。通过绘制安全系数随边坡角的变化曲线,即可找出满足安全阈值的最优边坡角。最后,采用该方法对兰伯特角铁矿中部矿区上盘边坡角进行了优化,证明了该方法的可行性。     

基于极限分析理论坡面荷载作用下三维边坡稳定性分析

基于极限分析上限法理论,考虑坡面荷载作用的影响,研究了三维土体边坡的稳定性.通过求解土体内耗功率、重力功率、坡面荷载功率,推导三维土体边坡在坡面荷载作用下的稳定系数计算表达式.编制了稳定系数计算程序,分析了内摩擦角、坡角、坡面荷载、宽高比对边坡稳定的影响规律.坡面荷载边坡稳定系数随着坡面荷载的增加几乎呈线性增加,在较小宽高比时,边坡表现出明显的三维特性,在较大宽高比时,可以忽略边界的约束作用,用二维分析结果代替三维分析结果,为坡面受荷载作用边坡稳定性分析提供理论基础.     

程家沟铁矿露天采场下盘边坡岩体稳定性研究

运用赤平极射投影的方法，对程家沟铁矿露天采场下盘边坡岩体进行稳定性分析；推算稳定边坡角为４５°；经块体理论极限平衡分析；该边坡稳定；可作为边坡设计的依据。     

凤山县城区石灰岩矿山岩壁阴刻角优化设计

根据岩质边坡的岩体结构特点,概化出岩质高边坡阴刻角优化模型,建立基于极限平衡计算最优阴刻角的方法。将这种方法运用于广西凤山县城区石灰岩矿山高边坡治理的实践中,为其阴刻角设计提供依据。通过岩体类型和岩体结构对岩壁阴刻影响定性定量的分析;并采用三维数值模拟分析了阴刻深度对岩壁稳定性影响,给出了治理工程的理论阴刻深度为2 m,从而确定了阴刻角设计的影响因子,分别是发育节理的产状、黏聚力和摩擦角、块体的重度、边坡坡角和阴刻深度。根据极限平衡原理,建立了阴刻岩壁块体的极限平衡计算模型;并进行阴刻角的优化计算,最终确定最优阴刻角为53.8°,运用到治理设计中;同时该实例也充分证明了该计算模型作为一种计算最优阴刻角简便途径的有效性和实用性。     

煤矿采掘场边坡角确定及其稳定性分析

为确定平朔煤炭工业公司东露天煤矿采掘场的边坡角,首先选取了计算断面,对采掘场边坡稳定性进行了估算,得出了稳定性估算结论;又对台阶塌落宽度与重型设备走行位置至台阶坡顶的安全距离进行了分析,确定了台阶坡面角;最后对影响露天矿边坡稳定的其他因素进行了分析。     

含刚性抗滑桩的土质边坡三维稳定性分析

抗滑桩是常用的边坡加固方法,但由于桩-土相互作用的复杂性,难以用经典方法计算边坡稳定性和桩位、桩长、桩距。采用强度折减法,对抗滑桩加固的三维非均质边坡进行弹塑性分析和破坏过程模拟,得出边坡的稳定安全系数和潜在滑动面,在此基础上进一步研究了桩位和桩长、桩距对边坡稳定的影响。研究表明:在潜在滑动面进行布桩时,抗滑桩与坡脚间水平距离为未加固边坡潜在滑动面水平距离的2倍时,稳定安全系数达到最大;抗滑桩嵌入稳定深层的长度宜为2/3倍桩长;三维稳定性分析能有效观察到排桩间的土拱效应,当桩间距为4倍桩径时,桩间土拱起到了较好的阻滑作用。     

元宝山露天矿内排土场压脚挂帮并行建设方案

针对内排土场发展建设速度与收容量问题,以元宝山露天矿内排土场为工程背景,基于露天矿开拓开采设计理论和边坡稳定性分析理论相结合的方法,建立内排土场形态的动态控制思路及流程,分析元宝山露天煤矿内排土场边坡动态稳定性,优化设计内排土场发展过程中各工程位置的空间形态,提出一种有利于快速占据内排空间的内排土场压脚挂帮并行建设方案.研究结果表明:采场南帮到界边坡从局部到整体均能满足安全储备系数1.2的要求,可实行挂帮排土;南帮到界边坡挂帮排土至471水平,且平盘宽度为180 m时为挂帮内排的极限位置;内排土场压脚挂帮并行排土方案能够加快内排土场建设速度,且在排土初期时可排弃空间远远大于正常排土方案.     

支持向量机在边坡稳定分析预测的应用

目的提出一种基于改进算法的支持向量机模型(PSO-SVM),利用边坡的参数分析预测边坡稳定性.方法利用支持向量机有效解决小样本、高维数、非线性等问题的优势,建立粒子群算法(PSO)优化的支持向量机模型,粒子群算法优化支持向量机参数,模型中边坡几何参数和强度参数:边坡角β、边坡高度H、岩石容重γ、黏聚力c、内摩擦角φ以及孔隙水压力ru作为输入参数,边坡稳定性系数FS和边坡稳定状态S作为输出参数.结果 PSO-SVM模型与网格搜索算法(GS)、遗传算法(GA)优化SVM模型以及人工神经网络ANN模型相比,具有更高的分类精度和更强的预测能力.结论 PSO-SVM模型能够准确地获得边坡的稳定性系数,评价其稳定性,在边坡稳定分析和预测中具有良好的实际应用价值.     

深凹露天矿高陡边坡稳定性分析与设计优化

以首钢水厂铁矿为依托工程,在系统的边坡工程地质勘查、岩体结构、水文地质调查与渗流场分析、矿区地应力场测量和矿岩物理力学特性测试的基础上,采用固-流耦合的有限差分法、离散单元法和极限平衡分析法相结合的方法,进行了水厂铁矿高陡边坡稳定性的系统分析研究和边坡优化设计,使水厂铁矿各分区的总体边坡角提高了1～6°.     

基于有限元极限分析的桩基础荷载下边坡稳定性

为探讨桩基础荷载作用下边坡稳定性变化的一般规律，提出相应的稳定性系数计算方法. 首先，概述有限元极限分析方法，并引入某陡坡段桩基础工程实例，验证了该数值分析方法的合理性；其次，通过对桩顶水平荷载、黏聚力、桩坡相对位置等因素进行归一化处理，给出了不同工况时桩基础荷载下边坡稳定性系数计算方法，并将其以表格形式表示；然后，在探究桩基础荷载下边坡破坏模式的同时，引入荷载影响因子表征桩顶水平荷载对边坡稳定性系数的影响，并提出了桩基础荷载下边坡稳定性系数半理论半经验方法；最后，探讨了桩顶水平荷载、边坡坡比、内摩擦角、黏聚力及桩坡相对位置对边坡稳定性系数的影响. 结果表明边坡稳定性系数与内摩擦角及黏聚力正相关，与桩顶水平荷载负相关.以上分析可为陡坡段桥梁工程设计提供参考，具有一定的理论及工程应用价值.     

研山铁矿露天爆破振动监测及分析

研山铁矿东帮边坡局部围岩风化比较严重,存在顺层层理面和垂直裂隙,在生产爆破等不利因素作用下有明显滑坡失稳可能。为了确保边坡的安全,需要进行爆破振动监测并提出相应的控制措施。通过对监测数据进行分析回归,得到爆破质点峰值振动速度及振动主振频率公式。结合东帮岩体力学性质,采用应力波理论确定东帮边坡临界质点振动速度为17.2 cm/s,安全允许振动速度为5 cm/s;同时给出了安全允许距离与最大同段药量之间的关系,为矿山生产爆破设计提供参考。     

马兰庄铁矿沙河山采区边坡稳定性

研究了马兰庄铁矿沙河山采山区边坡稳定性，对包括岩体结构面调查分析，岩石力学试验分析以及边坡稳定性等进行综合分析，最后得出了新的最终边坡角。若按此最终边坡角重新圈定采场境界，可获得显著的经济效益，环境效益和社会效益。     

含水弱胶结外排土场边坡稳定性研究

弱胶结软岩物料具有强度低、胶结差的特点,对边坡稳定性具有重要影响。为了分析含水弱胶结软岩对排土场边坡稳定性的影响,依据五林油页岩露天矿地质及实际生产情况,结合边坡稳定性计算的Bishop方法,分析了台阶坡面角、含水率、平盘宽度和台阶高度4个主要因素对含水弱胶结软岩排土场边坡稳定性的影响,并采用正交试验方法建立了4因素3水平正交试验模型,通过数值模拟确定了不同因素对边坡稳定性的影响程度,最后对排土参数进行了优化。结果表明:台阶坡面角、含水率、台阶高度与边坡稳定系数呈负相关,平盘宽度与边坡稳定系数成正相关,且平盘宽度对弱胶结外排土场边坡稳定性影响的敏感程度最高,其余依次为台阶高度、台阶坡面角、含水率,确定最佳排土参数为:台阶高度18 m,台阶坡面角23°,平盘宽度15 m.