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.     

基于弹性滑体的边坡失稳尖点突变模型研究

针对含软弱夹层边坡,其滑面介质的应变软化和水致弱化将对边坡稳定带来不利影响.本文通过分析边坡滑体变形及能量积聚对边坡稳定的影响,并根据土剪切变形发生的机理,提出了不同滑面介质位移与滑体高度的函数关系,推导了含软弱夹层边坡的修正力学模型和尖点突变模型.在构建边坡的尖点突变模型时,通过改变势函数积分的上下限把滑体对边坡稳定的影响考虑在内,推导了滑面在不同应变状态下与边坡失稳点对应滑体高度的关系式,分析了边坡出现滑体发生整体平面滑动失稳和滑体溃屈或弯折破坏失稳两种表现形式.通过突变分析发现,考虑滑体作用的边坡系统突发失稳必要条件为k≤2-3/m,对比简化滑体为刚体的突变分析大大缩小了判定边坡突变失稳的条件范围.本文模型是考虑滑体自身变形和能量积聚的初步尝试,为进一步研究边坡稳定奠定了基础.     

板裂介质围岩的流变屈曲研究

针对板裂和似板裂介质结构围岩体的流变特性，建立了粘弹性围岩岩层的屈曲模型。给出了可描述巷道围岩蠕变特征的岩板松弛模数，及在一定载荷作用下粘弹性岩板的屈曲和后屈曲，临界载荷特性曲线。分析计算表明，当岩板的压应力水平增大到亚临界屈曲状态时，由于材料的非稳定蠕变特征将引起岩层的分岔失稳，围岩发生后屈曲破坏。后屈曲模态幅值可作为岩层破坏的位移判据及时间判据。     

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.     

顺层围岩地下洞室的粘弹性稳定

应用粘弹性薄板的稳定方程和Laplace变换方法,采用承受平行于中面的均匀压力的四边简支的岩板力学模型,根据岩板屈曲变形时的特点及其边界条件,研究了地下洞室中外层岩板向临空面变形并导致层间脱离的状况,导出了岩板结构与时间相关的临界载荷和临界应力的解析式。结果表明岩层的稳定性与岩体的流变性质密切相关,在一定载荷下或应力水平下,随时间延长会发生滞后失稳,表现出了与弹性性态不同的特性。分析了某工程地下洞室层状岩体的稳定性,通过分析比较说明文中分析方法的有效性。     

修正的广义开尔文粘弹塑性岩石本构模型变形参数特性研究

广义开尔文流变模型被广泛应用于描述岩质边坡开挖过程中岩体的粘弹性变形分析.由于岩质边坡在开挖过程中岩体的变形是粘弹性和塑性变形综合作用的结果,因此广义开尔文流变模型不能较好地表达岩质边坡在开挖过程中的变形.文章针对岩质边坡在开挖过程中边坡岩体表现出来明显的粘弹塑性变形特征,采用FLAC3D数值软件对符合修正的广义开尔文粘弹塑性本构模型的岩石试件进行单轴压缩数值试验,获得该粘弹塑性本构模型变形参数的基本特性,为岩质边坡开挖岩体粘弹塑性本构模型的选择提供参考.     

煤岩体蠕变-渗流耦合数值模拟

针对煤岩体具有流变性,蠕变是流变的主要形式问题,遇水后煤岩力学性质发生显著变化,造成煤岩体的变形和失稳,导致重大工程事故的发生。基于等效连续介质模型和流变学的理论,建立煤岩体流变场与渗流场耦合作用下的流变模型,推导相应的直接耦合总体控制方程,并应用于解决煤岩体层状边坡长期稳定性;基于FEPG软件平台,编制蠕变破裂-渗流耦合模块,分析煤岩体层状边坡各设定监测点随时间演化应力变化规律,以及其监测点水压随时间的变化,位移的变化规律,并对模型监测点在蠕变破裂和蠕变破裂-渗流耦合两种情况下的水压变化进行了对比分析,为煤岩工程的长期稳定性提供理论方法和实际预测依据。     

基于离散元的边坡弯曲倾倒渐进破坏特征分析

发生弯曲倾倒的边坡一般存在一组优势的陡倾不连续面,岩层在自重或外力作用下向临空面弯曲变形,表现出明显的柔性特征。基于物理模型试验建立了相应的离散元计算模型,模拟了边坡弯曲倾倒的渐进失稳过程,系统剖析了岩体弯曲倾倒的力学机制和破坏特征。结果显示,塑性区贯通是边坡弯曲倾倒失稳的必要非充分条件,悬臂岩柱在弯折过程中其内部应力表现出明显的不均匀性。进一步探讨了关键力学参数对倾倒破坏面的影响规律,具体表现为破坏面倾角随节理摩擦角的增大而增大,而节理黏聚力和岩体抗拉强度对其影响并不显著。研究成果可为倾倒边坡的分析设计提供科学参考。     

岩石的非线性流变损伤模型及其应用研究

文章从损伤角度研究岩石在拉压作用下变形破坏的非线性特性,基于割线模量法定义损伤变量,建立岩石非线性流变损伤本构方程,并通过拉伸模拟计算及边坡损伤计算分析验证损伤模型。     

地面堆载下高压电塔变形失稳原因数值分析

针对广州市南沙软土地区高压铁塔在堆土荷载作用下的变形破坏现象，运用Abaqus有限元软件，并考虑软土的高灵敏特性，对扰动区软土进行强度折减，对堆载作用下软土地基高压铁塔基础的变形破坏行为进行模拟，揭示邻近堆土荷载作用下深厚软土层中塔基变形的影响机理。结果表明，受扰动地区的浅层淤泥在地面填土荷载产生的附加应力作用下发生破坏、流动，此外铁塔东面为河涌、河流，地势比铁塔桩基础顶面低，形成临空坡面，淤泥层更易发生剪切破坏并往临空面流动，从而导致塔基产生更大的变形以致高压电塔失稳。     

关于岩质边坡切向临空（层面外倾）破坏模式的探讨

从岩质边坡赤平投影图可知：当岩层倾向与边坡坡向呈切向时，边坡稳定性受岩层层面的影响小，但工程实践中却出现了多起岩质边坡切向临空（层面外倾）破坏的案例。需要对理论分析与工程实践截然相反的原因及切向临空（层面外倾）的破坏模式进行深入的讨论，以防止类似情况继续发生，否则它将威胁人员及财产安全。经过详实的现场调查与分析，确定切向临空（层面外倾）的破坏模式等同于顺向临空，产生顺向滑动失稳破坏，而不是沿边坡坡向滑动。提出排水、削方减重、支挡、改善滑动面（带）的岩土性质等治理方案，解除灾害安全隐患。     

公路岩质边坡稳定性的数值模拟分析

边坡因失稳而发生滑坡灾害会造成严重的人员伤亡和经济损失,为探究岩质边坡失稳破坏机理,进而对边坡进行针对性治理。本文以贵州省境内某高速公路边坡为研究对象,通过单轴压缩试验分析了该边坡的岩层岩性,并利用真实破坏过程分析方法（realistic failure process analysis）对该岩质边坡进行了数值模拟。研究表明：破碎带对边坡稳定性影响显著,支护前后边坡滑移面均出现在破碎带与基岩的接触面。锚索支护极大地提高了边坡的安全系数,无支护时边坡安全系数为1.1,边坡较不稳定;支护后边坡安全系数为1.64, 边坡稳定。边坡失稳破坏过程伴随着声发射能量的变化,支护前后均表现出缓增-激增-平缓的演化规律,因此,边坡发生灾害过程可以通过能量监测实现预警预报。研究结果对贵州省高速公路边坡失稳机制的研究和滑坡灾害防治具有重要的指导意义。     

基于颗粒流法的含软弱结构面岩质边坡稳定性分析

软弱结构面的分布情况对岩质边坡失稳破坏的形式有较大影响,主要是因为软弱结构面的存在一定程度上影响了岩质边坡抗剪强度薄弱面的分布。采用颗粒流法对岩质边坡的失稳破坏过程进行模拟,并预加不同分布形式的软弱结构面,研究了软弱结构面的分布深度及倾角对边坡破坏形式的影响。研究结果显示,浅层软弱结构面对边坡稳定性威胁最大,随着分布深度的增加,其影响也越来越小;随着预加软弱结构面与坡体中部初始滑裂面夹角的增大,岩质边坡失稳破坏的程度也在增大,由局部的破坏转变成崩塌破坏。     

深埋超大断面局部近水平岩层结构垮塌失稳机理

针对深埋超大断面隧道穿越近水平岩层的围岩稳定性问题,建立了局部近水平岩层结构力学模型。认为局部岩层的垮塌失稳为掌子面后方应力重分布形成的均布竖向荷载,及水平荷载作用下结构力学模型的弯拉脆性破坏和剪切塑性屈服过程。通过针对依托工程验证了深埋超大断面隧道,建立局部近水平岩层结构力学模型,分析围岩垮塌失稳的合理性和可靠性;并提出了超大断面深埋隧道近水平围岩失稳后的合理处理措施。研究成果可为深埋超大断面隧道局部近水平岩层结构垮塌失稳及其治理提供理论支持。     

水平软弱夹层黄土滑坡形成机制及启动角度

人工坡脚开挖引发不少滑坡地质灾害,当含有水平软弱夹层时将会进一步加快坡体失稳.为了研究具有此类地层结构黄土边坡在坡脚开挖后变形破坏形成机制和失稳破坏启动角度,以山西省吕梁市临县"5·3"大型黄土滑坡为研究对象,采用现场调查、理论分析和数值模拟等手段展开研究.研究结果表明,实际滑坡主要由坡脚工程开挖导致关键阻滑块体缺失所...     

基于极限平衡法的岩质边坡结构面贯通性质研究

结构面影响着岩质边坡稳定性,而结构面的贯通性质是研究结构面的重点。针对某岩质边坡工程,利用Slide极限平衡法软件,从结构面倾角、贯通率和贯通形式出发,研究贯通性质对岩质边坡稳定性的影响。计算结果表明:结构面的贯通形式对坡体稳定性无明显影响;当坡体处于稳定状态时,结构面倾角越大,坡体安全系数越大;当坡体处于失稳状态时,结构面倾角越大,坡体安全系数越小;当结构面的倾角和贯通形式一定时,结构面贯通率越大,边坡安全系数越小,坡体容易发生失稳破坏。     

煤矿开采引起覆岩移动变形规律的数值模拟研究

以霍州辛置煤矿2204工作面为背景,通过数值模拟开采沉陷过程,分析采动覆岩移动的规律和松散层厚度、采深采厚比对覆岩移动及变形的影响。     

岩质高边坡加固时机研究

为了研究某高速公路岩质边坡的稳定性及防治措施,利用FLAC3D有限差分软件建立岩质边坡数值计算模型,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岩质边坡加固方法尤其是加固时机的优化方案。研究结果表明:如果边坡采用一挖到底的开挖方式,随着边坡开挖强度不断增大,将出现明显的变形滑动面,最终会导致开挖边坡失稳;而对边坡进行适时锚固支护,岩土体的强度将明显提高,变形位移明显减小,保证了边坡在开挖过程中以及开挖后的长期稳定性。     

准噶尔盆地玛北斜坡带油气成藏研究

对风城油田和玛北油田进行成藏分析,认为烃源岩主要为玛湖凹陷的二叠系风城组,其次为佳木河组;输导层主要为断层、层内渗透层和不整合面;两个成藏期分别是三叠纪末和侏罗纪末—白垩纪;存在两种类型的成藏模式,一是三叠纪—源内—不整合—断控原生油气藏成藏模式;二是侏罗白垩纪—源上—不整合—断控次生油气藏成藏模式。在此基础上,通过对烃源岩、储集层、盖层、圈闭条件的研究,指出乌尔禾油田—夏子街油田—玛北油田接合部PJ地层油气藏为下一步勘探方向。     

基于正交试验的岩质边坡稳定性研究

近些年来,岩质边坡的变形失稳问题一直备受岩土工作者的关注。通过对岩质边坡在一定地质环境条件下的本构问题研究,利用变形的有限性分析判断边坡是否稳定。结合多目标权重分析模型综合分析边坡失稳的影响因素,通过正交实验推断出各影响因素对边坡变形速率的作用程度,进而对不同边坡进行稳定性评价。通过定性分析与定量分析的结合,并用岩石破坏准则加以判断,对滑坡的区域危险性进行预测,从而得出岩质边坡失稳的危险等级。