某露天矿岩质高边坡地震动力响应及稳定性分析
岩质高边坡开挖爆破动力响应规律及控制措施研究
岩质高边坡开挖爆破动力响应规律及控制措施研究露天矿在不断开采的过程中,会形成高陡边坡,高陡边坡在生产爆破荷载的作用下易失稳,威胁矿山工人及周边居民生命财产安全,不利于矿山可持续开采,降低了矿山的经济效益。
因此,研究爆破荷载作用下高陡边坡的动力响应、动力稳定性,提出爆破振动危害控制措施是十分必要和迫切的。
本论文依托磷矿高陡边坡——云南尖山磷矿高陡边坡工程实例开展研究,主要包括高陡边坡的静力稳定性、边坡爆破振动响应、边坡动力稳定性以及爆破振动减震措施等方面内容。
论文具体研究内容为:(1)基于尖山磷矿边坡工程地质,通过现场试验及室内试验研究,得到了边坡岩体相关物理力学参数;(2)采用有限元强度折减法,研究了尖山磷矿边坡在不同坡比及含有软弱夹层情况下的静力稳定性;(3)研究了爆破振动荷载作用下45度边坡不同高程点处的动力响应特征;(4)研究了不同爆心距下边坡坡脚振动响应特征;(5)研究了相同爆破条件下坡角分别为45度、55度和65度时边坡的振动响应特征;(6)分析了边坡在有无软弱夹层情况下的动力响应特征;(7)分析了总装药量一定、集中装药与分散装药微差延时对边坡动力响应的影响;(8)开展了尖山磷矿高边坡开挖爆破振动三维数值模拟,并将数值模拟结果与实际监测结果进行比较。
(9)针对磷矿高边坡,研究提出了相应减振控制措施。
论文研究结果表明:(1)边坡坡度为45度时,边坡无明显高程动力放大效应,响应速度、位移和应力在边坡下部衰减较快,在边坡上部衰减很慢;(2)爆心距越大,边坡振动响应速度、位移和应力越小,但不是随爆心距呈线性减小,爆心距对减震效果影响较大;(3)相同爆破条件下,边坡越陡,爆破振动响应速度、位移和应力越大,但对爆破减震效果影响较小;(4)总装药量一定及其他爆破条件相同时,分散装药微差延时爆破的减震效果较集中装药爆破的减震效果明显。
(5)高边坡开挖爆破振动三维数值模拟结果与实际监测结果较吻合;(6)在高边坡设置减震缝时的减振效果显著,平均减振率可达50%以上,在不影响开采综合效益的情况下,建议采用减震缝进行减振。
某露天煤矿边坡失稳破坏模式与稳定性分析new
某露天煤矿边坡失稳破坏模式与稳定性分析new某露天煤矿边坡失稳破坏模式与稳定性分析黄明利,管晓明(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘要:针对某露天矿边坡工程,介绍了工作帮和非工作帮边坡工程背景和滑坡现状,结合地形与地貌、工程地质和水文地质条件,分析了影响边坡稳定的主要因素及破坏模式。
结果表明:持续的降雨和大规模露天开采是滑坡的外在因素,不利的地貌特征、岩土体的自身性质较差及软弱层构造是其内在因素,滑坡破坏模式表现为顺层滑坡、圆弧滑坡、圆弧-顺层滑坡和崩塌4种形式。
运用基于有限单元法的MIDAS GTS 软件构建了边坡三维地质模型,采用强度折减法计算了稳定系数,进行了稳定性分析和评价,并采用毕肖普法对几种工程性质较差的土层进行了边坡台阶高度参数的优化分析。
结果表明:工作帮坡顶砂土位移较大,上部3个台阶均可能发生局部滑坡,稳定系数为1.4125,表明边坡整体保持稳定;非工作帮坡脚的高岭土层位移较大,滑坡结构面类型为高岭土层,加之地表重物堆载加剧滑动,稳定系数为0.8625,表明边坡已经发生失稳破坏。
泥岩1和泥岩2在开挖高度为6米时可基本保持稳定;而砂土和粘性土层建议在低于6米台阶高的情况下进行开挖;粉砂岩1在台阶高为8米时都将保持稳定。
关健词:露天矿边坡;影响因素;破坏模式;稳定性分析;台阶参数优化中图分类号:TD 824 文献标识码:AAnalysis of instability and failure mode and stability of anopen-pit mine slopeHUANG Ming-li,GUAN Xiao-ming(School of Civil Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China) Abstract:For an open pit slope engineering, describes the work to help and work to help non-landslide slope engineering background and status, combined with the terrain and topography, engineering geology and hydrogeological conditions, analysis of the main factors affecting slope stability and failure mode. The results show that: Continuous rainfall and large-scale open-pit mining is to slide the external factors, unfavorable topography features, the nature of rock and soil of their own poor and weak layer structure is the internal factors, landslide damage along the landslide model performance, round landslide arc, arc - bedding landslides and avalanches four kinds of forms. Use based on the finite element method MIDAS GTS software build three-dimensional geological model of the slope, calculated using a stable strength reduction factor for the stability analysis and evaluation, and the Bishop method of using several engineering properties of soil were less Slope step height parameter optimization analysis. The resultsshowed that: work to help offset the larger sand hill, the top three steps are possible local landslides, stability factor of 1.4125, indicating that the overall slope stability; non-working to help the larger slope of the kaolin layer displacement, landslide surface structure type of kaolin layers, coupled with increased sliding surface heap load weight, stability factor of 0.8625, indicating that the slope unstable failure has occurred. 1 and 2 in the mudstone shale excavation height is 6 meters will be basically stable; the proposed sand and clay layers below 6 m in the case of high-level excavation; siltstone in steps 1 to 8 meters high will remain stable.Key words: open-pit mine slope;stability;limit equilibrium method;path search method;parameters sensitivity;slope reinforcement1工程概况某露天煤矿位于内蒙古中东部大兴安岭南段西坡,在西乌珠穆沁旗东北78km处,煤炭年生产量达700万t。
浅析岩质边坡在地震条件下的稳定性影响因素
浅析岩质边坡在地震条件下的稳定性影响因素摘要在岩土工程之中,边坡的稳定性,一直是一个重要的课题。
其中,岩质边坡由于其内部结构复杂程度高,影响因素多,尤其在地震作用下影响其边坡稳定的因素更加复杂,因此一直都受到广大学者的关注和研究。
岩质边坡在地震作用下,影响其稳定的主要因素可分为内因和外因两大类,两大因素的共同作用,是导致边坡失稳的主要原因。
本文分别从内因和外因这两个方面进行介绍。
关键词地震荷载岩质边坡稳定性1、引言在当前,岩质边坡在地震条件下的稳定性分析仍然是岩土工程界与地震工程界的热点研究课题之一。
受我国是多山地区这一特殊地理环境的影响,我国存在着大量的自然边坡[1],这些边坡的稳定问题严重威胁着国家和人民的财产和人身安全。
但因其复杂性也给人们的研究带来了困难,尽管如此,仍受到大量学者的重视,并取得了丰硕的成果。
本文从内因和外因两个方面总结归纳了岩质边坡在地震条件下的稳定性影响因素。
2、内因分析[1-7]2.1断层的影响断层按照地震时是否能放出能量分类,有发震断层和非发震断层两类。
对于边坡稳定性,断层的影响,主要体现在以下方面:一是对边坡的整体性及连续性产生了破坏;二是断层带内的岩石一般破碎严重,风化程度也较高,这就为地下水活动提供了较好的场所,降低了边坡岩体的强度及抗变形能力;三是断层可以对地震波进行反射拉伸,从而在反射波的影响下,岩体可能会受到破坏,引起边坡的失稳。
2.2 岩体结构的影响在地震条件下,结构不同的岩体,它们呈现的反应往往是不一样的。
比如强度较高、整体性较好的块状结构的岩体,它们的力学特性与均质弹性体较为相近,地震发生时通常不易产生稳定破坏。
但如果边坡岩体中存在影响边坡稳定的结构面时,在发生较大强度地震时,可能会导致范围较大的崩塌的发生;当岩体结构为镶嵌型时,在地震的作用下,可能会导致边坡局部产生落石和崩塌,但大规模的失稳一般不会发生;边坡坡度及岩体的内摩擦角,是影响层状岩体结构边坡稳定性的重要因素,当层状岩体中发育有影响其稳定性的节理时,在地震发生时,边坡可能发生沿层面的崩塌或滑动现象;对于碎裂结构的岩体,其抗剪强度一般较低,在地震发生时,可能会产生局部的落石和崩塌,但大规模的失稳一般不会发生;稳定性很差的散体结构的岩体,极容易在地震的作用下发生破坏,通常表现为在烈度较高的区域内会发生岩石滑落及规模较小的滑动,更有甚者可能会发生大规模的滑坡。
岩质高陡边坡稳定性分析评价
岩质高陡边坡稳定性分析评价xx地质海上工程勘察院xx年xx月xx日1、引言随着xx市城镇建设进程的加快,有限的建设用地资源已经无法满足城市建设的需要,为了充分利用土地资源,大量高层建筑将倚山而建,建筑场地内普遍分布有高陡边坡,其安全与否,直接关系到坡底公路、建筑物以及人民生命财产的安全。
因此,对高陡边坡的稳定性评价已经成为确保建设场地及相关建筑物安全的关键环节之一。
本文仅以xx市xx路高陡边坡为例,阐述一般岩质高陡边坡稳定性评价的分析方法,为边坡的加固设计提供科学的参考依据。
2、建设边坡场地概况2.1场地地理位置、地形地貌及工程概况边坡场地位于xx市xx区xx市科学技术局信息中心东侧,xx路西南侧原xx锅炉机电工程公司院内。
边坡位于构造侵蚀低丘坡麓,山体植被茂盛,最大高差31.60m。
由于人工开挖山体形成长约172.00m的人工边坡。
边坡形态呈“S”形,坡底场地拟建三栋高层建筑物。
该边坡工程安全等级为一级。
根据边坡形态将该边坡划分四段,详见表1(边坡基本情况一览表)边坡的外貌特征详见照片1、照片2、照片3、照片4。
边坡基本情况一览表表1BC 38.00 27.00 斜交24 72 151°∠67°55°∠64°55°∠43°Ⅲ沿陡倾、临空的结构面塌滑,沿竖向结构面剪切破坏坠落,块体重一般1-5吨CD 39.00 42.00 斜交0 58 152°∠48°42°∠55°42°∠65°Ⅲ沿外倾结构面滑移,沿竖向结构面剪切破坏坠落。
DE 51.00 30.00 斜交40 60 156°∠52°45°∠66°70°∠48°Ⅲ由不利组合面切割,块体失稳坠落,块体重小于1吨照片1 xx市xx路边坡AB段照片2 xx市xx路边坡BC段照片3 xx市xx路边坡CD段照片4 xx市xx路边坡DE段2.2区域地质构造边坡场地所处大地构造单元为xx准地台xx台隆复州台陷复州~xx凹陷区内。
某大型露天矿岩质高陡边坡稳定性分析与评价
中 国 矿uppl Jun. 2017
某大型露天矿岩质高陡边坡稳定性分析与评价
张 波,刘来新,陈金祥,吴文杰
(北京爱地地质勘察基础工程公司,北京 100144)
摘 要:随着矿产资源的开发利用,露天 矿 山 向 深 部 开 采 工 程 中 所 遇 到 的 岩 质 边 坡 稳 定 性 问 题 也 相 应增多,特别是大型露天矿高边坡问题表现尤为突出。以某大型露天采 场 岩 质 边 坡 为 研 究 对 象 ,通 过 边 坡 岩体结构稳定性评价、边坡稳定的极限平衡法分析和有限元法,对其现状和 设 计 终 了 边 坡 进 行 定 性 与 定 量 的稳定性评价。 关键词:岩质高边坡;极限平衡法;有限元法;稳定性评价 中 图 分 类 号 :TU753 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1004-4051(2017)S1-0162-06
采场矿体以北 端 仰 起、向 南 倾 伏 的 向 斜 构 造 赋 存于西峡 口-宫 店 子-二 马 复 式 向 斜 之 内,矿 体 全 长 1 150 m,走 向 55°,倾 向 北 西 。 矿 体 剖 面 形 态 为 倒 转 向斜,西翼为倒转 翼,产 状 陡,倾 角 75~85°;东 翼 为 正常翼,产状缓,倾 角 50~60°。 向 斜 转 折 端 矿 体 明 显 增 厚 ,北 部 仰 起 ,由 北 向 南 逐 渐 延 深 。 2 工 程 地 质 与 水 文 地 质 2.1 岩 组 和 岩 性
岩质 边 坡 是 人 类 生 存 和 各 类 工 程 建 设 活 动 中 常见的自然 地 质 环 境 之 一 。 [1] 当 前,随 着 矿 产 资 源 的开发利用,露天矿 山 向 深 部 开 采 建 设 中 所 遇 到 的 岩质边坡稳定性问 题 也 相 应 增 多,特 别 是 大 型 露 天 矿高边坡问题表现尤为突出。由于矿体赋存条件 的制约性,露 天 矿 山 开 采 深 度 不 断 增 加,边 坡 高 度 逐渐加大,致使露天 岩 质 边 坡 稳 定 性 维 护 的 难 度 和 采场破坏的概率越 来 越 大,给 矿 区 生 产 和 生 活 带 来 了巨大的危害和经 济 损 失,影 响 岩 质 边 坡 稳 定 性 的 各种因素综合集成,而不是简单的代数 叠 加 。 [2-3] 本 项目在调查边坡工程地质和水文地质情况基础上, 分析结构面 特 征,确 定 边 坡 破 坏 模 型,采 取 极 限 平 衡计算分析同有限 元 分 析 相 结 合 的 方 式,对 现 状 边 坡和终了边坡进行稳定性评价。
地灾治理中岩质高边坡的稳定性分析
地灾治理中岩质高边坡的稳定性分析摘要:现代工程地质研究表明,地灾治理中岩质边坡的稳定性需要结合工程地质建设条件作为主要前提。
工程师可以认真分析和控制影响岩质边坡稳定性的各种要素,及时对工程地质要素进行综合分析和评价,从而确定边坡的稳定性和有效性。
关键词:地灾治理;岩质高边坡;稳定性分析就现代工程建设的内容而言,岩质边坡的稳定性分析评价工作的内容较多,其涉及了工程地质学、岩体力学和计算科学等多种方法,属于多学科交叉,是岩土工程研究的重点内容。
目前国内影响岩质边坡稳定性的因素和评价方法很多,突出的问题是忽略了边坡的地质环境条件,没有将边坡的内部结构与外部诱发因素结合起来。
现在采用案例分析的方式来探讨地形、环境对边坡的影响,希望能够提高边坡的稳定性,提供更合理的分析思路。
1.项目研究概述本工程案例选取A项目a段标段的开挖内容,在区域中存在一系列的岩质边坡问题,其中起止里程的最大开挖深度为21.5m,存在一处深挖高路堑边坡,且属于互通立交的起点以及高速公路的左侧等。
整体上,边坡的内部节理发育较为理想,其中有一条挤压破碎带,两组节理面和层面也被切割层坡体岩石,整体坡面呈现出碎块状。
首先,可以观察到整体地形。
该地区地形属中、低山地貌,地势相对平坦,植被发育不差,植被数量较少。
坡度段为脊部,后缘地形逐渐减小,坡向和脊向也呈35°斜角。
整个中部地势较高,两侧有小沟壑,坡度角度小于45°。
其次,观察地层岩性。
整个岩体为变质泥岩、砂岩、页岩,三个岩体交错排列(如图1所示)。
其中变质泥岩为弱风化、褐黄色,岩体较为破碎,呈薄层状。
整个层理面部分清洁,可以看见光滑丝绸,内部也有大量黏土矿物;变质页岩为棕褐色,弱风化,岩石相对破碎,片理结构理想,含大量碳酸盐岩有机质;变质砂岩呈灰黄色,岩石破碎,在岩石的断口处有砂感。
(图1 地质灾害治理过程中岩质高边坡稳定性分析)观察地质构造,边坡为大角度倾斜边坡,边坡体为一侧倾斜的单斜构造,整个岩层的产状态为25-78°;岩体节理发育明显,分布均匀,尺寸穿透力强,间距多集中在10-15cm。
露天矿排土场边坡稳定性分析及评价机制
78研究与探索Research and Exploration ·监测与诊断中国设备工程 2019.09 (上)人类社会在进行生产和建设的过程中,不可避免地会进行一些开采工作。
尤其是露天采矿工程,由于挖掘岩土体会导致大量剥离物的产生,以至于排土场成为露天采矿工程中非常重要的一部分。
因为影响排土场边坡稳定性的因素复杂,导致排土场在建设的过程当中常常有事故发生,也由此可见,矿山相关管理者为了保障矿山的生产效率以及矿山能够安全稳定地运行,排土场的建设稳定也是一个需要顾及的重要问题。
1 露天矿排土场的形成及可能导致的灾害露天矿排土场的主要作用是放置采矿工作中产生的大量泥土沙石等废弃物,以确保矿山有序开采有用的矿石,是一个大型的由人工堆积的松散物体。
由于排土场建设的不当不仅会带来安全隐患,引发一些安全事故的发生,如泥石流、山体滑坡,等等,同时还给环境保护工作带来了极大的困难。
由于地质条件、气候条件等存在差异,引发排土场失稳的因素不同,产生的灾害也有不同。
排土场内部滑坡、沿地基接触面滑坡和沿排土场地基软弱层滑坡是排土场失稳的三种主要模式。
比较常见的排土场滑坡主要是由排土场内存在的软弱层,因为地表汇水会雨水的浸入,本就脆弱的软弱层受到的水分的侵蚀就会导致滑坡的安全事故出现,因为岩土土质本身存在不同、排土工艺和其他外界条件不同,所以导致的排土场滑坡会使其滑动面存在不同的高度,另外一种是散体岩石的高度低于排土场的高度,使散体岩石的承载压力过大,从而导致排土场边坡失稳,从而导致滑坡的出现。
有的排土场的基底脆弱不稳定,承载能力低以至于排土场有时会出现滑移的情况,从而导致滑坡引发安全事故。
不同的人工堆积层、土质或洪水带来的卵石层都是影响排土场基底稳定性的重要因素。
一般情况下,由于排土场基底弱层不稳引发的排土场滑坡的多为排土场基底平移引发,且滑动的规模通常较大。
排土场的地基接触面的摩擦不当也有可能导致排土场的滑坡。
岩质高边坡岩体稳定性分析方法
54 2016.4南方农机农机·农艺·农经岩质高边坡岩体稳定性分析方法黄 卫(河海大学 地球科学与工程学院,江苏 南京 211100)摘 要:本文简要的归纳和总结了岩质边坡稳定性分析步骤和方法,希望能给与广大一线工作者提供一些参考和帮助。
关键词:岩质边坡;稳定性分析;步骤及方法 中图分类号:TU457 文献标志码:A文章编号:1672-3872(2016)04-0054-02我国位于两大地震带交汇区域,地震活动频率较高,由地震引起的次生灾害频发。
尤其是构造条件和应力分布相对复杂的岩质高陡边坡,给人们的生产生活安全带来了巨大的威胁,成为岩土工程领域亟待解决的问题。
笔者通过对查阅大量资料,总结提炼出边坡稳定性分析的基本步骤和常用方法,供大家参考学习。
1 边坡稳定性分析的基本步骤 1.1 了解边坡的工程地质条件工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。
它影响建筑物修建的技术可能性、经济合理性和安全可靠性。
弄清楚地质条件,能够有效保证建设事业的安全。
1.2 划分边坡工程地质岩组通过边坡工程地质岩组的划分,准确判断岩体工程地质性质,为后续的设计施工提供数据支持。
1.3 选取合适的边坡岩体力学参数一般边坡岩体多为弱风化和微风化岩体,新鲜岩体较少,可以通过野外岩体力学原位试验,对于弱风化和微风化岩体的力学参数进行测试并取合适参数[1]。
以此参数取值为依据进行岩体力学参数的统计分析,最终确定合适的力学参数。
1.4 观察边坡岩体变形现状以及判断可能的破坏模式通过对边坡变形现状的观察以及可能破坏模式的分析,来评估岩体自身的稳定性,并制定相应应对措施。
2 边坡稳定性分析方法 2.1 赤平极射投影分析赤平极射投影在边坡稳定性分析中是一种十分有效的边坡岩体稳定性评价方法。
通过分析赤平极射投影图,设计人员可以简单、直观的了解岩体中结构面的分布、临空面的夹角和各自的组合关系,并结合标注在图上的岩体强度参数,最终确定岩体在结构和稳定性方面的特征,对边坡可能发生的破坏形式做出初步判断。
地灾治理中岩质高边坡的稳定性及其评价
地灾治理中岩质高边坡的稳定性及其评价摘要:在地灾治理中,经常会遇到高边坡问题,无论是自然因素还是人为因素都有可能形成岩石边坡,其稳定性愈发受到地灾治理界人士的关注,也越来越受到国家的重视。
岩质高边坡的稳定性不仅关系到工程施工的安全性,也关系到工程建设的经济性。
边坡稳定性受多方面因素影响,对的岩质高边坡的稳定性及其评价过程进行阐述,从而有针对性地采取措施避免泥石流、崩塌、滑坡等灾害,是本文研究的主要内容,对于提高地灾治理水平具有重要意义。
关键词:地灾治理;岩质高边坡;稳定性;评价1.引言我国山地较多,在地灾治理实践中经常会遇到高边坡问题。
岩质工程高边坡在外界作用或人为因素的影响下很容易发生变形甚至破坏,失去稳定性的边坡会引发泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害,人员伤亡事故时有发生。
因此边坡问题越来越受到相关人士的重视。
因此,为满足地灾治理安全生产技术标准,确保高边坡周边地带施工现场开采的有效性和安全性,应该将最先进、最前沿的稳定性评价技术和相应措施运用到地址灾害治理工程作业中。
2.高边坡稳定性的理论基础2.1 岩石力学参数研究岩体是大自然中运动变化的产物,受地壳运动活跃以及人类活动的影响,其力学特性不稳定性很强,对于岩体力学的参数取值方法而言,主要有以下方法:类似经验法、系数折减法、加权平均数法及随机——模糊分析法等。
2.2高边坡稳定性的影响因素按照高边坡不稳定的程度,可以分为塌陷、泥石流、崩塌、错位和倾斜。
按照变形位置,可分为坡面、坡边和坡体的变形,边坡破坏程度由弱到强。
高边坡稳定性的影响因素起决定作用的方面主要是边坡的变形程度,而边坡的变形程度主要取决于外部因素和内部因素,这些因素都是物理力学变动和物理化学各因素综合作用的结果,使高边坡内部形成贯通性破坏面,进而导致中心体异动。
影响因素中,外部因素主要包括水浸、风化、地震、人工作业等,内部因素包括地质地貌条件和岩体性质等。
3.岩质高边坡稳定性现有评价方法存在的问题现有的定性与定量、非线性理论等分析方法对高边坡稳定性的研究做了基础理论指导,但在实际操作中仍然会出现一些问题,具体表现在如下方面。
岩质高边坡稳定性分析与计算
地下水对边坡 稳定性 的影响 , 并提 出相应的治理措施 。 1 岩质 高边坡稳定性影响 因素 岩质高边坡 的稳 定性受 到多 种 因素 的制约 , 对 于 实际边坡工程 , 考虑全 部影 响因素对 边坡 进行 稳定性
.
岩体受到 物理 、 化学 和 生物 等 风化 作 用后 , 边 坡
岩体尤其是坡 面附近 岩体力 学性质恶 化 , 主 要表现 在
岩体的强度和变形性 质两个 方面 。每 到雨季 , 地质 灾
害尤其是崩塌 、 滑坡 、 泥 石流集 中的地 段 , 人 工边坡 的失稳
面形态以及 临空 面条件 均 是制 约边 坡 稳定 性 的几何 要素 , 其 对边 坡 的稳 定性 有 明显 的影 响 。总 的来说 , 边坡坡 面 高度越 高 , 整体坡 角越 大 , 坡 面形 态呈 现 凸 形状、 临空 面与 软弱 面倾 向同一 方 向 , 这些 不利 于边
坡稳定 的形态 组合 可使边 坡顶部 产生较 大 的张应力 , 在坡顶 岩体 强度不足 的情 况下产 生拉裂 缝 , 为 大气 降 水、 地表水等提供 了渗流通 道 , 使坡 内岩体 自重 增加 ,
吴晓刚 : 岩质高边坡稳定性分析与计算
1 2 7
D OI : 1 0 . 1 3 9 0 5 / j . c n k i . d w j z . 2 0 1 5 . 1 0 . 0 4 9
岩 质 高边 坡 稳 定性 分 析 与计 算
吴 晓 刚
( 湖南省隧道工程 总公 司, 湖南 益阳 4 1 3 0 0 0)
边坡 的坡面高度 、 坡 角大小 、 坡面形 状 、 平 面 和剖
影响岩质 高边 坡 稳定 性 的 因素 众 多 , 总 的来 说 , 这 些因素主要包括 岩性 、 岩体 结构 、 地质 构造 、 水 的作 用、 风化作用 、 地震作用 和爆破 震 动 、 天然 应力 以及 其 它的一些 人类 工程 活 动等 。在 岩质 边坡 的稳定 性 分 析评 价过程 中, 如何评价 各个 因素对 边坡 稳定性 的影 响程度是分 析评 价 其 稳定 性 的核 心 问题 之一 。国 内 外学者针对 上述 的一些 因素对 边 坡稳 定 性 的影 响程
露天矿边坡稳定性分析方法
露天矿边坡稳定性分析方法摘要:目前,随着我国基础建设事业的发展,越来越多的边坡工程开始出现。
随着露天矿山开采深度的增加,开挖扰动会导致岩体工程不断劣化,应力环境将会更加复杂,威胁到矿山生产的正常进行。
基于此,必须加强开挖扰动对露天矿边坡稳定性影响分析,以进一步保证矿山安全。
关键词:露天矿边坡;稳定性;安全因素引言在露天矿开采活动中,边坡失稳的现象非常常见,如不能得到妥善处理,很容易出现安全事故。
在本文中,笔者从露天矿边坡的特点入手,对影响露天矿边坡稳定性的安全因素展开分析,提出提升露天矿边坡稳定性的有效策略,为该方面的工作人员提供有价值的参考资料。
1露天矿边坡的特征1.1露天矿的边坡比较高,有些边坡在几十米到几百米之间,有些边坡甚至会达到数千米高,经过相应的观察可以发现,所揭露的岩层越多,那么边坡的差异就会越大,而且边坡也就会变得极为的复杂,岩体在暴露的过程中,整个岩体暴露的时间就会变得更长,而且岩体的完整性也比较差,岩体呈现出破碎性,经常相应的试验发现整个岩体的强度也是极低的。
1.2露天矿在形成的过程中,最终的边坡主要是从上部到下部逐渐的形成的,而且由于上部的年限比较长,在这种情况下就会缺乏稳定性,与此同时也具有着一定的时效性,从本质上来说,由于年限的不同,其边坡的上部和下部的稳定性也就存在着一系列的差异。
1.3露天矿场在开采的过程中,每一天都必须要进行穿孔、运输和爆破处理,这样就会产生一定的振动,对于周围的边坡是有着一定的影响的,在超出边坡承受范围的时候边坡的稳定性就会下降甚至出现一定的危险。
1.4边坡主要是由于露天矿体被不断的开采导致的,在这样的情况下,边坡的稳定性就在不断的变化,随着时间的推移和矿体的不断开采,边坡的稳定性会逐渐的下降。
1.5边坡的主要类型按照几何形状可以将其分为内陷边坡、倾斜边坡和外鼓边坡等,根据露天矿的坡体可以将其分为泥土边坡、岩石边坡、尾矿坡和构筑堆坡。
2影响露天矿边坡稳定性的安全因素2.1地质因素一是岩石性质与结构产生的影响。
露天矿边坡的稳定性分析
我国滑坡防治措施简表
类 型 主 要 工 程 措 施 绕避滑坡 1.改移线路 2.用隧道避开 滑坡 3.用桥跨越滑 坡 4.清除滑坡 排水 1.地表排水系统 (1)滑体外截水沟 (2)滑体内排水沟 (3)自然沟防渗 2.地下排水工程 (1)截水盲沟 (2)盲(隧)洞 (3)水平钻孔群排水 (4)垂直孔群排水 (5)井群抽水 (6)虹吸排水 (7)支撑盲沟 (8)边坡渗沟 (9)洞—孔联合排水 (10)电渗排水 力学平衡 1.减重工程 2.反压工程 3.支挡工程 (1)抗滑挡墙 (2)挖孔抗滑桩 (3)钻孔抗滑桩 (4)锚索抗滑桩 (5)锚索 (6)支撑盲沟 (7)抗滑键 (8)排架桩 (9)钢架桩 (10)钢架锚索 桩 (11)微型桩群 滑带土改良 1.滑带注浆 2.滑带爆破 3.旋喷桩 4.石灰桩 5.石灰砂桩 6.焙烧
地面排水沟布置示意图
截水盲沟示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
支撑盲沟示意图
仰斜孔排水示意图
井 孔 孔 井
井孔联合排水示意图
线路
抗滑桩平面布置示意图
1
2
3
抗滑桩断面布置示意图
1.全埋式桩;2.悬臂桩;3.锚索桩
边坡排水沟
滑坡上部减重
边坡排水沟
影响边坡稳定性的因素: 内因:岩土体的类型-产生滑坡的物质条 件 地质构造-节理、裂隙、断层 地形地貌-江、河、湖、海 外因:水、振动、地表冲刷、不合理的人 类活动
爆破作业、振动对边坡的影响: 影响因素: (1)爆破振动增加了边坡的滑动力。 (2)爆破振动作用破坏边坡岩体,降低了岩体的强度, 使 雨水、地下水易于沿爆破后延时裂隙渗透,加速岩体 风化。 (3)穿、采、运设备作业时,使饱和水岩土液化。 措施: Q V K (1)控制一次爆破药量; R (2)微差爆破最佳时间; (3)采用预裂或缓冲爆破。
岩质高边坡稳定性分析及支护设计
岩质高边坡稳定性分析及支护设计摘要:随着国民经济的蓬勃发展,我国的基础建设工程也不断在增多。
而在工程建设过程中,由于工程进行填筑、开挖,往往会形成一些岩质高边坡,这些高边坡的稳定性一旦出现问题,会对整个工程建设带来巨大的安全威胁。
因此,必须加强对岩质高边坡稳定性的研究分析,并采取有效的措施对其进行加固防护,保障工程的顺利开展。
关键词:岩质高边坡;稳定性分析;支护设计引言岩质高边坡在长时间暴露在自然环境下,受到自然外力如:氧化腐蚀、昼夜的影响下,使得岩质边坡的稳定度难以持久保持在一个稳定的水平,长期受到这些自然外力的影响边坡易发生变形甚至破坏。
国内外大量的实践经验证实,在利用技术手段将影响岩质高边坡稳定性的因素及潜在的危害程度进行明确后,能够作为评估和预测高边坡稳定性的重要依据,便于构建完善的地质灾害预防体系。
1岩质高边坡稳定性分析1.1关于传统有限元稳定性分析法数值分析方法主要研究岩体中应力和应变的变化规律,通过某种方法求得边坡的变形规律和应力分布,求解边坡的稳定系数。
岩土材料的本构关系模型发展较为完善;计算机的迅猛发展为数值计算提供了良好的条件;勘察、试验的手段和大型有限元软件程序发展已经相当成熟,这些有利条件为数值分析方法的发展提供了优越性。
有限元法是数值分析中常用的一种方法,它也是发展最为完善,它可以处理岩体的各向异性、不均匀性、不连续性等造成的复杂边坡工程问题;可以确定边坡的拉裂、压碎区和塑性区;可以得出不同边坡的位移场、应变场和应力场;可以明确边坡初始破坏位置和展现边坡渐进破坏过程;可以模拟不同工况、施工加固措施以及非线性力学本构模型等问题。
1.2关于刚体极限平衡方法当前边坡稳定性的刚体极限平衡分析方法中仍然有很多不足之处有待改善。
主要有:①岩质边坡破坏并非是各点同时破坏,而是局部到整体,拉剪应力逐渐释放与转移的过程,但刚体极限平衡分析方法破坏的标准是按照滑动面同时破坏而制定的,无法考虑边坡的渐进破坏过程;②刚体极限平衡方法分析时,在选取岩土体强度参数时,强度参数仅能使用一个值,要么是峰值强度,要么均采用残余强度,没有考虑峰值强度向残余强度的变化;但实际上,随着边坡的渐进破坏,其相应的强度从峰值强度逐渐转化为残余强度;③由于边坡地质条件复杂,受开挖过程以及开挖引起的岩土坡体应力变化、加固措施和时机、强降雨和地震等外界条件的影响,其坡体应力随其荷载、含水率、变形等不断变化。
露天矿边坡稳定性分析研究
露天矿边坡稳定性分析研究摘要:本论文通过对某矿山原有资料收集整理,进行露天矿采场工程地质条件等研究,选取典型性剖面,建立稳定性分析地质模型,应用Geostudio分析软件,研究当前边坡稳定性状况。
关键词:露天矿山;稳定性分析;Geostudio引言:露天矿山边坡的稳定对矿山安全起着至关重要的作用,开采过程中应特别重视,并制定预防边坡失稳的安全措施。
本文根据实际工作经验,对某矿山边坡利用Geostudio软件进行稳定性分析。
影响露天矿边坡稳定性的因素很多,从源头上可分为两类。
一类是岩体的矿物组成和地质构造面;另一类是自然和人为外部因素的影响等。
本文将根据室内岩石力学试验的参数,经过折减,利用Geo-Studio软件计算目标边坡降雨状态、地震状态、爆破震动状态下的稳定性。
一、矿区概况某露天矿已生产多年。
该采场呈近东西向展布,采场东西最大长度约1600m,南北最大宽度约600m。
露天采场最高标高818m,最低标高610m,采场沿走向最大高差80m,垂直走向最大高差170m,目前采场共形成12级台阶,台阶高约10-30m,平台宽度7-18m,底盘宽度20-180m,边坡角40-70°。
1、工程地质条件矿体大部顶底、板围岩均为角闪石岩,块状结构,岩石属坚硬和半坚硬岩石,岩体总体质量是为中等。
该区主要矿体围岩为角闪石岩,地质资料对地质孔ZK3、ZK7、ZK53和ZK55进行了RQD的统计。
因钻探采用金刚石钻进,岩心较完整,按规范对岩心直径小于54.1mm的RQD值降低20%使用,降低后RQD值最高100%,最低0%,多数在60~80%之间。
通过进行统计,角闪石岩降低后的RQD平均值为70%。
按岩石、岩体质量及岩体优劣分级表,矿体顶底板围岩岩体完整性大部分为中等完整~较完整,少部分岩体完整性差~破碎。
角闪石岩单轴饱和抗压强度(Rc)100~140Mpa,平均值为120Mpa,RQD平均值为70%,岩体质量指标M值范围在0.23~0.33,平均值(M)0.28,岩体质量为中等,岩体分类为Ⅲ类。
岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制
为体统的研究首要对象 。
2.2 岩 石 高 边 坡 稳 定 性 系 统分 析 的 结 构 层 次
岩石 高边坡稳 定性 系统分析可以分为三个层次 ;山体稳
定分析 ;坡体稳定性分析 ;坡面稳定性分析 。
2.3 岩 石 高 边 坡 稳 定 性 系 统 的 元 素 和环 境 的 分 析
(1)岩石高边坡 的岩体结构 。岩石高边坡 的岩体结构是
1岩 石 高边坡 发育 动 力理论 研究
对岩 石高边坡 的研 究 主要 是通过对 地质现象 进行观 察 和分 析 ,了解其发 育过程 ,以及 这一过程 中岩 体 内部 的破裂 行 为 、潜在 的滑动面孕育 、发展和破坏 ,从 而为岩石 高边坡 稳 定性 的评价及其失稳预测提供理论依据 。
岩石 高边坡 的失稳 以及 变形 都是一个 动态 的过程 ,其表 现为两个方面 :表 生改造 和时效变形。表生改造是指在岩质 高边 坡形成过程 中,随着应力释放 ,边坡岩体产生破裂 、变 形 ,适应新平 衡状 态的过程。边坡时效变形是指其过程是一 个持续发展的过程 ,是逐渐孕育和演化的过程 。从边坡进入 累进性 阶段 ,一直到边 坡 的最终 破坏 ,这一过程称 之为破 坏 发展阶段 。岩石高边坡的失稳破坏是从表生改造经过时效变 形 ,再到最终 的破坏 阶段 的过程 。
确保其是安全可靠的 。 (2
(2)对于复杂 的边 坡 ,特别是 高边坡 ,以 自然历 史分析 法 、工程地质类 比法为基础 辅以力学计算 、图解分析 法(以赤 平极射投影为基础 )较 为合 理 ,用 自然极 限稳定坡 的坡形 、坡 率 、坡高 、已发生 的变形类 型和规模 、发生机制并反演 出破 坏 时 的岩土强度参数 ,变形类型 、范 围和边界 条件 ,从而得 出稳 定系数和作用力大小。如 :福建省一山区一岩质边坡 ,其受区 域地质构造影 响 ,区 内节理裂隙发育 ,纵横交错 ,一般 节理裂 隙度小于 lmm,呈闭合 一微 张状 ,个 别张开 度 2 ̄5ram,裂隙 间为钙质 、硅质或铁质胶结充填 。经地质测绘 ,其岩层节理 、 产状与边坡 的相对关 系见岩层产状 见图 l结 构面赤平极 射 投影 图:其 中 :1.削坡前 边坡坡 向与坡 角 :295。 L59。 ;2.削 坡 后边坡坡 向与坡角 :295。 /_.68。 ;3.节 理裂 隙产状 :l2。
岩质边坡动力稳定性分析的几个要点
1、案例背景
该高速公路路段位于地震带,历史上曾多次发生地震。在最近的一次地震中, 该岩质边坡发生了滑动,造成了一定程度的破坏。因此,需要对该边坡的动力稳 定性进行分析,以采取有效的加固措施。
2、影响因素分析
2、影响因素分析
通过对该岩质边坡的地质结构、岩体结构面以及外部环境因素的分析,我们 发现以下因素对边坡的动力稳定性具有重要影响:
2、物理实验方法
2、物理实验方法
物理实验方法是一种通过实验手段来研究岩质边坡动力稳定性的方法。该方 法可以在实验室里模拟地震波对岩质边坡的作用,以观察边坡的响应和破坏情况。 此外,物理实验方法还可以进行各种参数的测试和优化,以获得更准确的分析结 果。
3、化学实验方法
3、化学实验方法
化学实验方法在岩质边坡动力稳定性分析中较少使用,但也在某些特殊情况 下发挥重要作用。例如,在考虑化学侵蚀对岩质边坡稳定性的影响时,可以通过 化学实验方法分析不同化学物质对岩石的侵蚀作用,以评估其对边坡稳定性的影 响。
要点二:岩质边坡动力稳定性分 析方法
1、数值模拟方法
1、数值模拟方法
数值模拟方法是一种有效的岩质边坡动力稳定性分析方法。该方法通过建立 数值模型,模拟岩质边坡在受到外部荷载作用下的响应,从而对边坡的稳定性进 行评估。数值模拟方法可以较为准确地模拟复杂的地质条件和边界条件,因此被 广泛应用于工程实践中。
要点一:岩质边坡动力稳定性影 响因素分析
1、地质结构
1、地质结构
岩质边坡的动力稳定性与其所处的地质结构密切相关。地质结构包括岩层的 厚度、岩石类型、节理裂隙发育程度等,这些因素都会影响岩质边坡的稳定性。 例如,厚层状的岩石边坡由于自身重量较大,容易发生滑动;而薄层状或中厚层 状的岩石边坡则相对较稳定。
广西田阳某露天矿山岩质边坡稳定性分析评价
169广西田阳某露天矿山岩质边坡稳定性分析评价刘鹏辉(广西壮族自治区地球物理勘察院,广西 柳州 545005)摘 要:边坡是露天矿山最主要的结构要素,露天矿山边坡的稳定是矿山安全生成的基本条件,露天矿山边坡稳定性研究与建筑、公路、水利、铁路等工程边坡对比,具有鲜明的特色、复杂性[1]。
本文先介绍了广西田阳某露天矿山岩质边坡工程概况和工程地质特征,然后选取4个典型边坡断面进行边坡稳定性的定性和定量分析,为后续矿山开挖设计及施工提供了建议。
关键词:露头矿山边坡;边坡工程地质特征;边坡稳定性分析;定性和定量分析中图分类号:TU457 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2023)16-0169-3Analysis and Evaluation of Rock Slope Stability in an Open Pit Mine in Tianyang, GuangxiLIU Peng-hui(Guangxi Zhuang Autonomous Region Geophysical Survey Institute,Liuzhou 545005,China)Abstract: Slope is the most important structural element of open pit mine, and the stability of open pit mine slope is the basic condition for the generation of mine safety. Compared with the slope of construction, highway, water conservancy, railway and other projects, the research on the stability of open pit mine slope has distinct characteristics and complexity [1]. In this paper, the engineering general situation and engineering geological characteristics of rock slope in an open pit mine in Tianyang, Guangxi are first introduced. Then 4 typical slope sections are selected for qualitative and quantitative analysis of slope stability, which provides suggestions for subsequent mine excavation design and construction.Keywords: outcrop mining slope; Geological characteristics of slope engineering; Slope stability analysis; qualitative and quantitative analysis收稿日期:2023-06作者简介:刘鹏辉,男,生于1989年,汉族,江西赣州人,工程师,硕士,研究方向:岩土工程。
露天煤矿边坡稳定性分析及评价设计报告书
某某某某煤业露天矿边坡稳定性分析与评价报告第一章绪言一、任务来源2009年11月20日省国土资源厅为某某某某煤业颁发了编号为C1400002009111220044251号《采矿许可证》,批准开采9-11号煤层,矿田面积5.2554km2,生产规模为60万t/a。
2010年5月31日经省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发[2010]38号文《关于某某某某煤业重组整合方案调整的批复》批准,某某永煤业开采方式由井工开采变更为露天开采,矿井能力由60万t/a提升到90万t/a。
该矿重组整合后特委托同地源地质矿产技术编制该矿的地质报告,同地源地质矿产技术于2010年11月编制完成了《某某县某某煤业兼并重组整合露天煤矿地质报告》。
经过对地质报告所提供资料进行了大量的分析、计算、比较,我院认为该矿地质、煤层赋存等条件基本可以满足露天开发的条件,且采用露天方式开发矿田煤炭资源具有安全性高、煤炭回收率高等优势,因此该矿特委托我院进行《某某县某某煤业露天煤矿兼并重组整合项目初步设计》的编制工作。
二、目的任务通过广泛搜集、研究已有资料,根据露天矿实际采掘情况和外排土场情况,结合已有勘察、设计成果和资料,外围调查与重点勘察相结合,室研究与野外勘察相结合,认真做好边坡地质原型的勘察研究,在地质分析的基础上,系统分析研究边坡体的变形破坏机制及其演化过程,并对其稳定性进行评价、预测。
具体任务如下:1、收集有关地质、水文地质资料等相关资料;2、对边坡及周边进行1:5000地形测绘;3、对边坡及周边进行1:5000工程地质填图及调查;4、在采掘场边坡围布设探井不少于6个,并进行描述、取样,所取样品具代表性并进行室试验;5、通过收集和勘查后查明边坡所处的地质环境,包括地形地貌、地层岩性、坡体结构、地质构造、水文地质条件等。
6、查明边坡空间分布围及形态特征、厚度大小、变化及发育情况,分析评价边坡的稳定性,预测其发展趋势。
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地震作用下边坡动力响应及稳定性研究近年来 受到工程界和学术界的普遍关注 。但相对于静力稳 定性分析方法 ,边坡的地震动力稳定性问题还在探 索之中 。目前研究地震作用下边坡稳定性的方法归 纳起来主要有以下四类
[1]
系数 ,并用拟静力法进行了补充计算 ,校验有限元法 分析结果 。计算取得了比较满意的结果 , 为边坡动 力安全评价提供了科学依据 。 1 计算方法
Ana lysis of the Se is m ic D ynam ic Respon se and Stab ility of the H igh Rocky Slope a t an O penca stM i ne L iang L i W ang W ei L i M ing
(N ortheastern U n iversity)
3
摘 要 地震作用下边坡动力响应及稳定性研究近年来受到工程界和学术界的普遍关注 。借助 ANSYS程序 采用以下方法分析某露天矿岩质高边坡地震动力响应及其稳定性 : 首先进行静力有限元分析 ,确立初始应力场 ,判 断可能的滑移面 ; 然后进行边坡动力响应分析 ,研究了应力 、 位移 、 速度和加速度的动力响应结果 ; 最后引用单元安 全度的概念计算评价坡体重点部位的局部稳定性 ,在此基础上计算滑裂面安全系数评价边坡整体稳定性 , 并用拟 静力法进行校验 。计算取得了比较满意的结果 ,为该边坡动力安全评价提供了科学依据 。 关键词 露天矿 岩质高边坡 动力响应 安全系数 稳定性
条件确定计算用场地地震加速度时程 ; ( 4 )进行模态分析 , 求得系统的固有频率 , 计算 阻尼系数并将其引入有限元动力计算模型中 , 以静 应力场作为边坡动力分析的初始应力场 , 输入地震 波对边坡进行水平地震作用下动力响应时程分析 , 研究边坡应力 、 位移 、 速度和加速度等关键量的动力 响应结果 ; ( 5 )利用有限元计算的动应力场 , 利用 ANSYS 当中 APDL 语言编程计算坡体内各单元的单元剪切 破坏安全度 ,判断坡体局部稳定性 ,在此基础上计算 潜在滑裂面的安全系数 , 以此判断地震荷载作用下 边坡的动稳定性 ,并用拟静力方法计算安全系数与 之相互校验 。 3 计算条件 3. 1 工程概况 2 某大型露天矿采场面积 7 km ,东西长 3. 9 km , 南北宽 1. 8 km ,地表标高为海拔 175 m ,现开采最深 为海拔 - 140 m ,开采深度 310 m ,最终设计采深 350 m。矿区工程地质条件复杂 , 断层 、 岩脉纵横交错 , 边帮岩体多处出现张裂 、 滑塌 。在地层组合中 ,普遍 存在着薄煤层和碳质 、 泥质页岩软弱夹层 ,该层层理 发育 ,层面光滑 ,夹层顶底板层面常有水渗出 , 且遇 水易软化泥化 ,强度很低 。该软弱夹层是边坡主要 控制结构面 , 历次滑坡都是沿着这些层面滑动的 。 因此有必要对其进行动力响应分析 , 研究其动力响 应破坏特征和稳定性 。
Series No. 386 金 Augest 2008
属 矿 山
M ETAL M I NE
总 第 386期 2008 年第 8 期
某露天矿岩质高边坡地震动力响应及稳定性分析
梁 力 王 伟 李 明
(东北大学 )
,
风险决策含义的评价指标来表征整个地震动作用过 [1] 程中边坡的稳定性程度 , 目前尚无统一标准 。本 研究的分析对象为一受外倾结构面控制的大型露天 矿边坡 ,在安全等级上属于一级 ,因此工程中对边坡 稳定性程度要求极高 , 因而本研究采用“ 最小安全 系数 ” 的评价指标对边坡动力稳定性做出评价 。 2 计算方案 在总结前人研究成果 的基础上 ,本研究借助 ANSYS程序分析某露天矿岩质高边坡地震动力响 应及其稳定性 ,具体计算方案为 : ( 1 )深入分析地质模型 , 选取典型剖面建立平 面应变有限元模型 ,确定材料本构关系 ; ( 2 )进行静力求解 , 在分析边坡应力应变的基 础上 ,判断边坡可能的破坏 (滑动 )面 ;
Fs =
∑F l , ∑l
i i i
( 7)
式中 , F s 为潜在滑裂面上的平均安全系数 ; Fi 为滑 裂面穿过的单元体的安全度 ; li 为滑裂面穿过单元 体的长度 。 在地震作用下的安全系数是个变量而不是一个 定值 。因此如何选取一个具有物理意义或具有工程
・2 2 ・
深入分析地质模型后 , 选取一个典型计算剖面
梁 力等 : 某露天矿岩质高边坡地震动力响应及稳定性分析 2008 年第 8 期 将其简化为平面应变问题 , 将软弱夹层作为软弱夹 层单元予以考虑 , 网格划分时对其进行细化 。建模 时尽量将模型的边界取得足够远 : 自坡脚向左延伸 1 000 m ,坡顶向右延伸 1 000 m ,模型底边界考虑至 坡脚向下 500 m 的岩层 , 以尽可能减小边界反射的 影响 。共划分单元 17 694 个 ,节点 35 579 个 。边坡 有限元离散模式如图 2 所示 。模型的左右两个边界 施加水平约束 ,底面施加固定约束 。
在地震荷载作用下 , 边坡系统的动力特征用下 [3] 式来描述 : δ = R ( t) , ( 1) Mδ ¨+ Cδ + K 式中 , δ ¨ 为加速度向量 ; δ为速度向量 ; δ为位移矩 阵;M、 C、 K分别为质量矩阵 、 阻尼矩阵和刚度矩阵 ; R ( t) 为荷载向量 , R ( t) = - Mδ ¨ ¨ g ;δ g 为地震加速度 向量 。 整体阻尼矩阵由单元阻尼矩阵集成 , 单元阻尼
4 计算结果 4. 1 边坡静力分析
首先对边坡进行静力有限元分析 。从分析结果 来看 ,在自重作用下边坡位移场和主应力场呈现从 坡内向坡面平稳递增的趋势 , 但在各级台阶坡脚部 位主应力方向发生明显变化 , 出现明显的应力集中 现象 ,剪应力和应变分布也反映了这一规律 , 因此 , 坡脚是控制边坡稳定的关键部位 。 观察边坡剪应力和剪切塑性应变分布同时可发 现 ,软弱夹层对应力场有比较明显的影响 ,应力场在 软弱夹层处出现比较明显的分层错动现象 , 使得在 软弱夹层出现比较明显的应力集中 , 夹层剪应力明 显高于两侧基岩 ,同时坡内及坡脚处一定范围的软 弱夹层出现了塑性应变 (图 3 ) ,由此可见 ,由于软弱 夹层的抗剪强度低 , 边坡滑坡的破坏模式即为顺此 层的滑坡 ,软弱夹层就是边坡的最危险滑动面 。按 照平面滑动安全系数计算方法 , 用极限平衡法计算 得到边坡静力稳定安全系数为 2. 03。
Abstract Slope seis m ic dynam ic response and stability have attracted common attention in the engineering and aca2 dem ic circles . The dynam ic response and stability of the high rocky slope at an opencast m ine were analyzed w ith ANSYS p rogram in the follow ing way . Firstly, the static finite element analysis was made to deter m ine the initial stress field and the possible slip surface. Then, the slope dynam ic response was analyzed and the stress, disp lacement, velocity and accelera2 tion were studied. Finally, the slope local stability of the key slope parts was calculated and evaluated by introducing a con2 cep t of unit safety degree. On this basis, the slope integral stability was assessed by calculating the safety factor of sliding surface and checked by quasi2static app roach. Satisfactory results were obtained, p roviding a scientific basis for the dynam 2 ic safety evaluation of this slope. Keywords Opencast M ine, H igh rocky slope, Dynam ic response, Safety factor, Stability
3. 2 有限元模型
时最大最小主应力差 。
(σ1 - σ3 ) if =
φ- 2 σ3 sin φ 2 cco s ; φ 1 - sin
( 5)
将式 ( 5 )代入式 ( 4 )可得 : φ- 2 σ3 sin φ 2 cco s ( 6) Fi = 1 (σ1 - σ3 ) ( 1 - sin φ) ( 2 ) 滑裂面上的安全系数 。对滑裂面而言 , 利 用单元安全度可以采用下式计算安全系数 :
1. 1 动力响应分析方法
: 拟静力法 、 滑块分析法 、
试验方法和数值分析方法 。其中 , 数值分析方法是 边坡动力稳定性研究中一类十分重要的方法 , 很早 就被用于边坡动中 , 有限单元法具有突 出的优点 ,它适用于复杂的介质条件和复杂的地形 条件的岩土动力问题 , 可以直接求得边坡关键部位 在地震波作用下应力 、 应变 、 位移 、 速度和加速度等 关键量的变化过程 ,因而得到了广泛的应用 。 本研究基于有限单元法 , 在静力有限元计算的 基础上对某露天矿岩质高边坡进行地震响应时程分 析 ,研究边坡应力 、 位移 、 速度和加速度等关键量的 动力响应结果 ,根据动应力场计算了边坡的动安全