南芬露天铁矿边坡稳定性有限元分析

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南芬露天铁矿下盘采动时边坡稳定性数值模拟

南芬露天铁矿下盘采动时边坡稳定性数值模拟

南芬露天铁矿下盘采动时边坡稳定性数值模拟周一君;高毓山;陶志刚;王硕;侯欣然;张伟【摘要】通过分析南芬露天铁矿下盘边坡的区域地质资料,确定出降雨和爆破震动为影响边坡稳定性的主要因素.根据前期研究成果,对5#坡体剖面建立数值模拟计算模型,同时导入SLOPE/W模块,分析爆破和降雨耦合作用对扩帮前后边坡稳定性的影响.研究结果表明:岩体扩帮采动前后孔隙水压力变化不大,但是在近似梯形岩体开挖之后,一部分自重应力被消除,对边坡的地应力产生了显著影响.扩帮采动后的边坡在耦合作用下整体安全性变差,但依然保持稳定.286~454 m段属危险性边坡,454~574 m段边坡保持稳定.%The rainfall and blasting vibration are the main slope stability influence factors by analyzing the regional geo-logical data of the footwall slope of of Nanfen Open-pit Iron Mine. Based on the early study results,the numerical simulation computational model of 5# slope profile is established,combing with SLOPE/W module,the influence of coupling effect of rain-fall and blasting vibration to slope stability. The study results show that,the changes of pore water pressure is little before and after the rock mass expansion mining,however,after the excavation of approximately trapezoidal rock mass,a part of gravity stress is eliminated,which has a significant effect on the in-situ stress of slope. The whole safety of the slopes under the action of expansion is deteriorated,but the stability of slope remains stable. The slope section of 286~454 m is belongs to the danger-ous slope,the stability of slope section of 454~474 m is good.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】5页(P154-158)【关键词】扩帮采动;Geo-studio;爆破震动;降雨;边坡稳定【作者】周一君;高毓山;陶志刚;王硕;侯欣然;张伟【作者单位】北京工业大学建筑工程学院,北京100124;本溪钢铁集团南芬露天铁矿,辽宁本溪117000;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;华北理工大学建筑工程学院,河北唐山063009;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063009;华北理工大学轻工学院,河北唐山063000【正文语种】中文【中图分类】TD164+2我国地域辽阔,矿产资源丰富,约有113 000多座矿山,在这其中约有40%的露天采场边坡存在着一定的安全隐患[1]。

经验交流:边坡稳定分析的有限元法简介

经验交流:边坡稳定分析的有限元法简介

经验交流:边坡稳定分析的有限元法简介传统方法的边坡稳定分析采用极限平衡法,极限平衡法现今已发展到非常系统完整,甚至可以说是精致,这些的分析方法大家可以看陈祖煜教授著作《土质边坡稳定分析―原理方法程序》。

极限平衡法对边坡稳定作出了巨大的贡献,但是该方法只能提供宏观的稳定性,不能对边坡的应力分布、变形大小作全面的分析,同时对于复杂的边坡,如当边坡由非均质和各向异性材料组成时,或边坡是由开挖再回填形成的等等,极限平衡法就无能为力了,甚至得出错误的结论。

很早以前就有用有限元法分析边坡的稳定性,我看过一本70年代美国矿产局编写的边坡手册,就简略的论述了该方法,80年代国内也有工程采用有限元法,但当时大都采用弹性理论,对于高度非线性的岩土材料,当然不能完全反映出边坡的真实情况。

随着计算机的高速发展,越来越多的工程采用有限元方法进行边坡分析,与传统的极限平衡法相比边,坡稳定分析的有限元法的优点可总结如下(陈祖煜):(1)破坏面的形状或位置不需要事先,假定破坏自然地发生在土的抗剪强度不能抵抗剪应力的地带(2)由于有限元法引入变形协调的本构关系因此也不必引入假定条件保持了严密的理论体系(3)有限元解提供了应力变形的全部信息采用有限元方法分析边坡的大概有以下几种:(1)按照弹塑性理论,对边坡进行有限元分析,得出边坡完整的应力应变变形成果,可以预测边坡区域由弹性变为塑性的完整演进过程,为边坡的治理、施工方法提供依据。

现在很多程序可以进行此类分析。

(2)首先采用传统的极限平衡法,找出最小安全系数的滑移面,或者已知滑移面,然后进行有限元分析,将滑移面位置设置薄层单元或接触单元,不断降低薄层单元的力学参数,直至边坡失去平衡,边坡的安全系数就是强度指标(摩尔库仑模型的凝聚力C和摩擦系数tanφ)降低的倍数。

如《边坡抗滑稳定安全系数的有限元迭代解法》(李同春卢智灵姚纬明曹广德河海大学水利水电工程学院)一文就采用此方法。

该方法需要预先定义滑移面位置,不能找出其他潜在滑移面,对已知滑移面的情况很适用,对一般边坡并不适用。

南芬露天矿边坡防治措施研究

南芬露天矿边坡防治措施研究

找矿技术P rospecting technology 南芬露天矿边坡防治措施研究马士博,张健鹏(本钢南芬露天铁矿,辽宁 本溪 117000)摘 要:露天矿随着开采逐渐进入深部,边坡高度逐渐增加和工程地质条件的不断变化,边坡稳定问题和治理困难也愈加突出。

边坡稳定问题一直是矿山进入深部开采后困扰正常采矿剥岩的重要问题,在很大程度上影响着矿山的运行效益,如何解决边坡稳定问题实现安全开采具有重要意义。

本文通过对南芬露天矿场地质情况及采场边坡揭露情况进行分析,得出采场各部位边坡发生滑坡及具有潜在滑坡趋势的原因,并根据不同原因提出多种防治措施,为南芬露天矿场边坡治理提供指导,同时也对国内外其他深凹矿山的边坡治理起到一定的参考作用。

关键词:边坡稳定;影响因素;滑坡;防治中图分类号:TD854.6 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2018)11-0071-2Study on prevention and control measures of slope in Nanfen open pit iron mineMA Shi-bo ,ZHANG Jian-peng(Nanfen Open-pit Iron Mine of Benxi Iron and steel company,Benxi 117000,China)Abstract: With the development of open-pit mine, the slope is gradually increasing and the engineering geological conditions are constantly changing, and the stability of slope and the difficulty of governance are becoming more and more prominent. Slope stability after entering deep mining in mines is the important problem in normal mining stripping rock, to a great extent, affects the operation of the mine benefits, how to solve the problem of slope stability to realize safety mining is of great significance. This article through to NaFen open-cast mine geology and exposed stope slope is analyzed, it is concluded that each part of the stope slope landslide and the reasons for the potential trend of landslide, and various control measures are proposed according to different reasons, to provide guidance for governance NaFen opencast mine slope, but also for other deep concave mining slope governance at home and abroad have certain reference function.Keywords: slope stability; influencing factors; landslide; prevention and control南芬露天矿山是一个扩帮过渡矿山,目前处于三期扩帮四期开采阶段,采场四期开采设计境界线是在三期开采境界线的基础上,对采场上下盘及南北端全境界向外扩帮,各部位外扩宽度为:上盘150m~340m,下盘30m~170m,北端帮80m~100m,南端帮180~200m。

有限元强度折减法在露天矿边坡稳定性分析中的应用

有限元强度折减法在露天矿边坡稳定性分析中的应用
3 . 2 孔隙水压 力
程正刚等: 掘进工作面预注浆堵水技术的 数值模拟
5 1
注 浆前 后巷 道及 下方 底 板 附近 的孔 隙水压 力 变
化 云 图如 图 4 所示 。
应f 3 / MP a
( a )注浆 前
、 、 \ 、 、 1 { J ,

=1 . 7 2 0 ×1 0 一 m/ s
采场边坡的稳定性机理 , 预测边坡可能出现滑体 的
发 展趋 势 , 对 高危边 坡 确定 优化 的综 合治 理 方案 , 以
而 优 化 确定 露 天 矿 最 终 边 坡 角 。本 文 采 用 A N S Y S
隙发育 , 可知岩体 内摩擦角为岩块 内摩擦角标准值
的0 . 8 倍, 剪涨角为 0 。 。其 物 理 力 学 参 数 如 表 2 所
剥离量的各区段最佳边坡角。
关键 词 : 有 限元 强度 折 减法 ; 露天 矿 ; 边坡 稳 定分析
中图分类号 : T D 8 2 4 . 7 文献标 志码 : B
随着 露 天 采 矿技 术 的发 展 , 开 采 深 度 以及 服 务
性 。数值 分析 方 法 因其 物 理概 念 明确越 来越 受 到学 者 的重视 。有 限单元 法克 服 了极 限平衡 法完 全不 考
Zl r ’ : : : ; : ; ; ; ; : : : : : :
: : .

; ; ; / : 川 ; : : : ; ≈ = = = _
( b ) 注浆后
日 U
图 5 渗 流 场
应力/ MP a

注浆前渗流速度最大值 为 1 . 7 2 0×1 0 ~m / s , 注 浆 后渗 流 速 度 最 大为 2 . 3 1 8×1 0 一 m / s 。根 据 涌水 量 经 验公 式 Q=q A t ( 式中, Q为 涌 水 量 , i n / s ; q 为渗 流 速度 , m / s; 4为 突 水 区域 面积 , i n ; t 为时间 , s ) ; 可 以 预测 注浆 前 的涌水 量 为注 浆后 的 6 . 9 倍。

本钢南芬露天铁矿下盘边坡综合治理边坡加固工程设计方案

本钢南芬露天铁矿下盘边坡综合治理边坡加固工程设计方案

本钢南芬露天铁矿下盘边坡综合治理边坡加固工程设计方案第一章编制依据与指导思想一、编制依据1、马矿山研究院提供的本钢南芬铁矿下盘东帮边坡加固(370~574m)设计方案2、本钢南芬铁矿提供的“本钢南芬露天铁矿下盘边坡综合治理——边坡加固工程技术投标书”。

3、《锚杆喷射砼支护技术规》(GBJ86-85)。

4、《砼工程施工及验收规》(GBJ204-83)。

二、指导思想1、业主筹资进行工程建设不易,以对业主高度负责的态度,按照图纸、标准、规要求,结合现场实际,认真编制本施工组织设计,使其具有先进性、可靠性。

2、施工过程中,本着对甲方负责的思想原则,采用信息化施工,随时向甲方和设计单位反馈施工所揭示的地质条件、潜在滑落面,经甲方和设计单位的同意,适时调整设计参数,从而使工程加固效果最优,并尽量降低工程造价。

3、从指导施工出发,以“五个有利于”为原则,编制本施工组织设计。

“五个有利于”是:要有利于缩短工期,确保业主项目进度计划;有利于提高工程质量,确保该项目质量达到优良等级标准;有利于降低工程造价,合理节约工程投资;要有利于安全、文明施工,确保安全无事故;要有利于矿区生产、环境保护,同业主搞好合作,同地方搞好关系,维护我院的良好形象。

4、认真执行我院的“四个一”(干一项工程,创一块牌子,交一批朋友,赢一方信誉)的工作方针,圆满完成合同规定的工程施工容。

第二章工程概况和工程特点一、工程结构概况本工程是本钢南芬露天铁矿下盘东帮边坡中段滑体综合治理加固工程。

工程位于本钢南芬露天铁矿下盘东帮边坡中段,沿东边帮走向上的X坐标围为X=48650~48950区间,边坡走向178~188°左右,倾向268~278°,工程高程在370~574米之间,加固坡角为40°左右。

按设计要求加固工程采用预应力长锚索和钢轨抗滑桩。

按设计要求工程分六个层位展开。

从上至下依次为574米水平,526米水平,504米水平,430米水平,406米水平,370米水平。

边坡稳定有限元分析

边坡稳定有限元分析

边坡稳定有限元分析本例将演示如何使用有限元方法分析边坡稳定性并计算其安全系数。

任务首先,分析无超载作用下的边坡稳定性,然后分析在大小为q=35.0kN/m2的条形超载作用下的边坡稳定性,最后为边坡施加预应力锚杆,并分析其稳定性。

边坡的几何尺寸(包括各点的坐标)如下图所示。

图25.1 边坡几何尺寸(多段线上各点的坐标)土层剖面包含两种类型的土,其参数如下:表25.1 岩土材料参数列表计算我们使用“GEO5岩土工程有限元分析计算模块”(以下简称“有限元模块”)(v18版)来分析该问题。

下面为建模和分析步骤:-建模阶段:分析设置和几何建模-工况阶段[1]:分析边坡无超载作用时的稳定性-工况阶段[2]:分析加入超载后边坡的稳定性-工况阶段[3]:分析加入锚杆后边坡的稳定性-结论建模阶段:分析设置和几何建模在分析设置界面中设置“分析类型”为“边坡稳定分析”,保持其他选项不变。

图25.2 【分析设置】界面注:选择“边坡稳定分析”时和选择“应力应变分析”时的设置以及建模过程几乎完全一样。

在【分析】界面点击“开始分析”按钮即可以分析并计算边坡的安全系数。

在“有限元-边坡稳定分析”模块中,各个工况阶段之间是相互独立的,即当前工况阶段的分析结果不受上一工况阶段分析结果的影响。

下一步,设置全局坐标范围。

设置的坐标范围要足够大,这样才能使得所要分析的区域不受边界条件的影响。

对于该算例,设置全局坐标范围<0m, 40m>,设置底边界距离多段线最低点距离为10m。

设置各个多段线和土层剖面,其参数如下表所示。

图25.3 全局坐标对话框表25.2各多段线及其节点的坐标列表设置各个岩土材料的参数并将其指定到相应的分区。

在本算例中,我们选择Drucker-Prager(DP)模型(见注)。

设置两种岩土材料的剪胀角ψ均为0°,即当材料受到剪力作用时,其体积不发生改变。

注:分析边坡稳定性时,必须选择非线性弹塑性模型作为岩土材料的本构模型,因为在边坡稳定分析过程中岩土材料会产生塑性应变,且塑性应变的产生是和岩土材料的强度参数c和φ相关的。

南芬露天铁矿边坡开挖稳定性实验研究

南芬露天铁矿边坡开挖稳定性实验研究

南芬露天铁矿边坡开挖稳定性实验研究
彭岩岩;宋南;刘宇航;张海江
【期刊名称】《矿冶工程》
【年(卷),期】2022(42)6
【摘要】以南芬露天铁矿“298~370滑坡”为例,基于相似理论构建地质力学模型实验和FLAC3D数值模拟,研究不同开挖阶段边坡滑体和锚索的变化特征,对比分析不同开挖方式对边坡稳定性的影响。

地质力学模型实验结果表明,开挖过程中锚索发生变形弯曲,滑体破坏前与水平岩体有明显位移差。

数值模拟结果表明,露天矿开采后,X方向产生最大位移17.06 cm,Y方向产生最大沉降10.31 cm,锚索明显约束滑体竖向位移;锚索处发生应力集中和位移突变,与地质力学模型实验结果一致。

在实际工程中,位移突变可作为边坡失稳的监测依据;分台阶开挖时,位移和应力变化均小于无台阶开挖,边坡稳定性更好。

【总页数】7页(P18-23)
【作者】彭岩岩;宋南;刘宇航;张海江
【作者单位】绍兴文理学院土木工程学院;绍兴文理学院浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室;衢州市柯城区住房和城乡建设局
【正文语种】中文
【中图分类】TD854
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露天采场边坡稳定性的有限元数值模拟分析

露天采场边坡稳定性的有限元数值模拟分析

露天采场边坡稳定性的有限元数值模拟分析发表时间:2014-11-27T11:05:53.420Z 来源:《价值工程》2014年第6月上旬供稿作者:王昌[导读] 从破坏区分析可知,随着边坡坑底的不断下移,拉应力破坏区和剪切破坏区范围从坡顶不断向坡内延伸,坡面中部逐渐开始出现破坏区。

Finite Element Numerical Simulation Analysis of Open Pit Slope Stability王昌WANG Chang曰周宗红ZHOU Zong-hong(昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093)(Faculty of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China)摘要院本文针对国内某露天采场边坡,根据其岩体力学参数,运用有限元数值模拟对其进行边坡稳定性分析,研究了边坡的破坏区分布,在分析滑动机理时,通过不同强度折减系数计算出边坡内最大剪应变发展状况,得出边坡变形破坏的首要部位将为坡脚,其次为坡顶,滑面形状为近似圆弧形,并得出了其破坏机理。

Abstract: This paper uses finite element numerical simulation to analyze its slope stability of a domestic open pit slope, according tothe rock mechanical parameters, studies the distribution of the slope failure zone, in the analysis of sliding mechanism, by different strengthreduction factor to calculate the slope of the maximum shear strain development, obtains that the primary site of the toe of slope deformationand failure will be followed by a hill, slippery surface shape is approximately circular shape, and draws its failure mechanism.关键词院有限元法;边坡稳定性;强度折减法Key words: finite element method;slope stability;strength reduction method中图分类号院TD804 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2014)16-0304-02 0引言边坡是由各种不同成因类型、不同地质作用的岩体所组成的复杂介质,又具有类型不同、规模不一、方位各异的地质不连续面,呈现明显的非均匀性和各向异性。

边坡治理在南芬露天铁矿排土场的应用

边坡治理在南芬露天铁矿排土场的应用
进行监 测 : () 2 施工 图设计 及技 术要求
政府 和人 民为之 不懈努 力解 决的焦 点 问题 。基本 建设 的快速 发展与 生态 环境 的不协调 , 导致 了人类 赖 以生存环 境 的生态破 坏, 同时也 制约 了社会经 济 的可 持续 发展 , 人类 的生存 和社会 发展 构成 了威 胁 。因此 , 目开发与 环境保 护 对 项 兼 顾 是经 济可 持 续发 展 的重 大 课题 , 工程 建 设 中合 理 利用 资 源 、保 护环 在 境 、美 化环 境 , 我们 必 须 正视 和 认 真对 待 的 问题 。 是 本溪 南芬铁 矿是 一个有着 百年 历史 的老矿 区, 中国成立 后, 新 国家对 矿 山 进行 了恢 复重建, 96 投入 生产, 于1 5年 是本溪钢 铁集 团重要 的铁 矿石 原料生产 基地 。 是全 国大 型露天 开采 的黑色 冶金矿 山之 , 国有重 点矿 山国家 一级企 属
应 用 技 术
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边坡 治理在南芬露天铁矿 排土场 的应用
王恒岳 刘 柳 z 张广宝 。 陈 越
(. 1 辽宁 省地质环 境监 测总站 : 2 辽 宁省地 质矿产 调查 院 : 3 辽 宁省第 七地 质火 队) . . [ 摘 要] 本文 通过 对边坡 治 理与环 境保 护的方 法 在南 芬露天铁 矿 排土场 的应 用, 过治 理排 土场 消除 了地质 灾害 的隐 患, 露的渣 台被 绿色植 物覆盖 , 通 裸 矿 区空 气清 新,自然环 境将 逐 渐得 到根 本 改善 。 [ 关键 词] 南芬 铁矿 边坡 治理 排土 场 环 境治 理 中图分类 号 :D 7 T5 文献标 识码 : A
3排土 场地 质环境 现 状 南芬 铁矿建 矿初 期就设 计 了 I# I # 、 I 排土场 , 因两 个排土 场排 弃的废 后 石 堆 已经相 连, 合称 为 I #排土场 。位 于南 芬铁 矿顶 盘西 部 的冯家 东沟和 大 I 东沟 的源 头 带, 堆积 量 l 9 7万 m , 70 3 目前 排土场 南北 向长 l 0 m 东西 向宽 50,

本溪南芬铁矿排土场滑坡稳定性研究

本溪南芬铁矿排土场滑坡稳定性研究
其 稳定 性 刻不 容缓 .
2 内部 滑坡 稳定 性及预 测
滑坡 是一种物理地质现象 [, r 是指斜坡上 的土体 或岩体 , 受河流冲刷 、 地下水活动 、 地震及人工切坡等 因素影 响 , 重力 的作 用下 , 在 沿着 一定 的软 弱 面或软 弱 带, 整体或分散地顺坡 向下滑动的 自 然现象.
Байду номын сангаас
辽宁省本溪市南芬铁矿是我国大型露天开采 的矿 山之一 , 采掘时必须剥离覆盖在矿体上部及其周 围的 岩石 ,南芬铁矿 2排土场即是废弃 的渣石堆放场. 随 着开采 的深入和扩大 , 排土场土方不断排放 , 造成边坡 的不稳定性 , 危及 当地工农业生产和居民的 日常生活. 20 年 5 05 月大东沟地带排土场发生滑坡o 分析评价 .
文章 编 号 :6 1 l4 (o 80 — 00 0 17 一 9 72 0 )l o 5 — 4
本溪南芬铁矿排土场滑坡稳定性研 究
张 玉 , 志 双 2张 杨 , 瑛 邵会 文 , 亮 3刘 雪丽 4 , 赵 ,
(. 1 辽宁省地质环境监测总站 , 辽宁 沈阳 10 3 ; . 10 2 2吉林大学建设工程学院, 吉林 长春 102 ; 3 06 3 . 沈阳地质矿产研究所, 宁 沈 阳 103 ; . 辽 10 3 4辽宁省地质矿产研究院, 辽宁 沈阳 10 3 ) 102
南芬铁矿位于中、 高山地带. 大东沟区域地形 为山 间沟谷 , 其排土场位于沟源 山顶 , 长约 5 0 坡顶到 0 m, 坡脚最大距离为 10 8 m,山地坡角变化为 2 5 。排 0~ 5 , 土场斜坡倾角 3 ~ 2. 8 4。
收稿 日 : 0 —4 2 ; 回 日 :0 7 0 — 7 张哲编辑. 期 2 7 0—0修 0 期 20—7 2.

探讨边坡稳定性有限元分析的处理技巧

探讨边坡稳定性有限元分析的处理技巧

探讨边坡稳定性有限元分析的处理技巧本文从边坡结构稳定性分析的角度着手,首先研究了有限元分析方法的基本原理,从理论层面介绍了边坡结构有限元分析的基本方法与特点,然后从施工角度围绕边坡结构稳定性问题进行研究,总结了边坡稳定性的影响因素,提出了施工过程中边坡稳定性问题的处理技术要点,望能够引起业内人士的关注与重视。

标签:边坡;稳定性;有限元0 引言对于我国而言,受到地质条件复杂因素的影响,滑坡等地质灾害发生几率高,所导致的经济损失是非常巨大的。

现阶段,边坡失稳已经发成成为仅次于地震的第二大地质灾害。

如何预先通过合理方法研究并判断边坡结构稳定性,已成为各行业领域人员高度重视的课题之一。

目前针对边坡稳定性的分析方法包括定量、定性两类。

有限元分析法作为应用最为广泛的数值定量分析方法之一,可以满足静力许可、应变相容以及应力-应变作用间的本构关系,故在近年来岩土工程结构稳定性分析中应用广泛。

1 边坡稳定性有限元分析有限元分析方法是指将待求解分析区域内以及边界面通过离散处理的方式形成有限个仅在节点部位联系的单元以及子域,然后引入单元形函数作为试函数项,将单元節点未知量作为待定系数,经计算得到加权残数关系。

在以有限元分析方法对岩土结构边坡稳定性问题进行研究的过程中,充分考虑了边坡岩体结构存在的非连续性以及非均质性特点,能够以量化数值的方式给出岩体结构在应力、应变大小以及分布上的具体关系。

相较于常规意义上的极限平衡分析方法而言,有限元分析方法从最先、最可能出现屈服破坏的部位以及最迫切需要进行加固处理的部位入手展开研究,能够近似的从应力-应变角度研究边坡结构的变形破坏机理。

但,在有关边坡结构位移不连续性问题的研究方面还存在一定局限性。

在对边坡结构稳定性问题进行有限元分析的过程中,为确保分析结果的可靠性,必须特别重视考虑以下几个方面的问题:第一,边坡结构应当为半无限体,且荷载以重力荷载为主;第二,在有限元分析过程中必须充分考虑对本构关系的选择问题,所选择的本构关系不但需要与待分析的边坡坡面受力情况相符合,还需要以最简化的方式反应边坡边界受力情况。

南芬铁矿露天转地下开采边坡稳定性数值模拟

南芬铁矿露天转地下开采边坡稳定性数值模拟
( .北 京科技 大 学 土 木 与环 境 工程 学院 , 1 北京 1 0 8 ; 0 0 3 2 .本 溪钢 铁( 团) 限责任公 司, 宁 本 溪 1 7 0 ) 集 有 辽 1 0 0
摘 要 : 据 南芬 铁 矿 露 天 转地 下 开采 的 工 程 设计 , 立 了露 天 边 坡 剖 面模 型 , 地 下 开 采 对 边 坡 稳 定 性 的 影 根 建 将
型。
( . vl n vrn n n iern c o l 1 Cii a dEn io me tE gn e igS h o ,US TB,B in 0 0 3 hn ; ej g1 0 8 ,C ia i
2 S f t p r me t . a e y De a t n ,Be x r n & S e l( o p ni o I t e Gr u )Co .,Lt .,Be x a n n 7 0 d ni Lio i g 1 0,Ch n ) 10 i a Ab ta t s r c :Ba e n t e e g n e i g d sg f t r i g o e - i i t u d r r u d mi i g i h n e r n s d o h n i e rn e i n o u n n p n p t n o n e g o n n n n t e Na f n Io
smu a e y u i g t e fn t i e e c o t r AC. Ac o d n o smu a e it i u i n fd s l c me t f l i lt d b sn h i ie d f r n e s fwa e FL f c r i g t i l t d d s r t s o ip a e n i d b o e

露天矿边坡稳定性分析研究

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。

边坡稳定性分析中的有限元强度折减法安全系数

边坡稳定性分析中的有限元强度折减法安全系数

边坡稳定性分析中的有限元强度折减法安全系数
边坡稳定性分析中的有限元强度折减法安全系数
算方法、与传统极限平衡法相比所具有的优势、边坡失稳判据以及计算结果的影响因素。

采用有限元分析软件Plaxis进行强度折减计算,直至满足位移不收敛,从而得到边坡稳定安全系数。

论文关键词:边坡稳定,有限元强度折减法,失稳判据,安全系数
0.引言
边坡稳定性分析是岩土工程中一个十分重要的问题。

常用的边坡稳定性分析方法很多,如传统边坡稳定分析方法有:极限平衡法,极限分析法,滑移线场法等。

到目前极限平衡法已经日趋完善,基于该原理的新方法的不同仅是在条间力的假设上不同。

该法简单易用,为实际工程中广泛采用。

但是它没有考虑土体的应力应变特性,还要假设潜在滑面(如面、折线形、圆弧滑动面、对数螺线柱面等),对同一工程问题算不出一致的解。

极限分析法中的上限法虽然对真实解提供了一个严格的上限,但上限法中采用相关联流动法则,过大地考虑了土的剪胀性。

有限元法由于能反映边坡岩土体的应力-应变关系,考虑实际边坡体的复杂边界条件和采用一般土的材料模型,因而是一种较好的研究边坡稳定性的方法。

1.强度折减原理
在有限元静力稳态计算中,如果模型为不稳定状态,有限元计算将不收敛。

那么反过来,通过调整参数,使有限元计算从收敛变得不收敛,就表征边坡模型从稳
定状态向不稳定状态发生了转变。

南芬露天矿边坡失稳数值模拟

南芬露天矿边坡失稳数值模拟
左 右 ,个 别 露 天 矿 山甚 至 可 高 达 3 % 以 上 。 高 陡危 险 边 坡 0
的出 现 使 我 国 的露 天 采 矿 面 临 着 新 的 困 难 和 挑 战 。 一 方 面 , 由于 采 场 延 深 , 边 坡 加 高 加 陡 ,高 陡 边 坡 破 坏 日俱 增 多 ,
严 重 威 胁 采 场 生 产 安 全 ,严 重 影 响 矿 山 产 量 和 效 益 ,给 露
文献 标识 码 :B
文 章编 号 :1 7 —0 5 (0 6 0 —0 40 6 1 9 9 2 0 )70 7 —3
法 ,对 边坡 工 程 的 优 化 设 计 与 施 工 , 防 治 滑 坡 事 故 的 发 生
O 引 言
露 天 开 采 在 我 国 金 属 矿 山 中 占有 相 当 重 要 的 地 位 ,按 现 有 矿 石 生 产 能 力 计 算 。露 天 开 采 的 铁 矿 约 占 9 % ,有 色 0
元边坡稳定性分析 中,通过降低边坡 强度参数 ( 聚力和 内 粘
摩擦角 ) ,使 系统 达 到 不 稳 定 状 态 ,有 限 元 静 力 计 算 将 不 收 敛 ,此 时 的折 减 系 数 就 是 边 坡 稳 定 安全 系 数 j 。 RP F A是 东 北 大 学 岩 石 破 裂 与 失 稳 研 究 中 心 研 究 开 发 的能 够 模 拟 岩 石 破 坏 过 程 的 数 值 分 析 工 具 。R P 边 坡 强 F A。 度 折 减 法 软 件 将 细 观 基 元 的 强 度 以 线 性 关 系 、按 一 定 步 长 逐 渐 折 减 ,每 折 减 一 次 ,有 限 元计 算 程 序 将 进 行 迭 代 计 算 , 寻 找 外 力 与 内力 的 平 衡 ,同 时 进 行 破 坏 分 析 J ,直 至 边 坡 宏 观 失 稳 破 坏 ,求 得 边 坡 的 滑 动 破 坏 面 的 同 时 得 到 相 应 安

南芬铁矿露天转地下开采边坡稳定性数值模拟

南芬铁矿露天转地下开采边坡稳定性数值模拟

南芬铁矿露天转地下开采边坡稳定性数值模拟杨威;蔡嗣经;李有臣【摘要】根据南芬铁矿露天转地下开采的工程设计,建立了露天边坡剖面模型,将地下开采对边坡稳定性的影响运用FLAC软件进行数值模拟分析,得出地下开采过程中露天边坡的位移场和应力场以及可能失稳的部位.根据分析研究的结果对矿山的生产提出了一些建议,以期对矿山的安全生产起一定的指导作用.【期刊名称】《有色金属(矿山部分)》【年(卷),期】2012(064)003【总页数】4页(P75-78)【关键词】南芬铁矿;露天转地下开采;边坡稳定性;FLAC软件;数值模拟【作者】杨威;蔡嗣经;李有臣【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;本溪钢铁(集团)有限责任公司,辽宁本溪117000;北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;本溪钢铁(集团)有限责任公司,辽宁本溪117000【正文语种】中文【中图分类】TD854+.6随着我国大多数露天矿深凹开采的结束,越来越多的矿山将转入地下开采。

露天转地下开采条件下岩体变形和移动容易诱发露天边坡的稳定性问题。

有些露天转地下矿山发生了边坡滑坡、地面坍塌等安全事故,因此做好露天矿山边坡稳定性分析对于地下采矿安全生产具有非常重要的意义[1-2]。

南芬铁矿是我国大型露天开采矿山,年产铁矿石1 250多万t。

南芬露天矿现已进入深凹露天开采阶段,处在二期境界向三期境界扩帮过渡的末期,扩帮过渡工程从1992年开始,分别在上盘、北山和下盘第10地质勘探线以北三个部位展开。

经过十几年的扩帮过渡,已经剥离大量岩石,扩帮区的工作台阶标高大大降低。

如果按现有露天境界进行开采,南芬铁矿三期露天开采服务年限只有20a左右,而南芬铁矿露天境界外仍保有地质储量合计约6.2亿t,因此,需要尽早开展露天转地下开采的相关研究工作[3-4]。

1 建立数值分析模型南芬铁矿的矿坑呈长条形分布,长度达3 000余m,因此可选取垂直于长轴方向有代表性的剖面进行FLAC二维分析[5-6]。

边坡稳定性有限元分析与评价

边坡稳定性有限元分析与评价
( ) 图1 雨雾工况下F一 Eδ max / γH 2 关系曲线
2. 边坡加固后稳定性评价 根据以上分析,设计给锚杆的参数,如表 1 所示 ;边
152
技术应用
类型参数 A B C
长度(m) 28 24.5 22.5
自由端长度(m) 8 6.5 5.5
表1 预应力锚杆设计参数
锚固段长度(m) 倾角(°) 杆体(钢绞线)
三、结语 本文对黄河索同边坡稳定性及岩体破坏形式进行了综 合分析,建立能反映岩体力学状态的二维弹塑性有限元数 值模型,用 ADINA 模拟索同边坡的地层情况,对雨雾工 况下的边坡变形、应力分布特征及位移变化趋势进行了研 究,旨在为相似类型的边坡的有限元计算提出一种分析参 考方法。取得如下结论 : (1)边坡整体岩性较复杂,坡体中段存在的软弱夹 层,抗剪强度较差 ;后缘滑体拉张应力较大,可能导致边 坡失稳 ;坡体失稳时,可能的形式为浅层变形失稳及局部 变形失稳。 (2)利用强度折减法计算边坡在有限元分析中不同 工况下的安全系数并提出加固的方案及加固后边坡的整体 稳定性。 (3)通过用 ADINAA 对边坡体建立模型,模拟坡体 内摩擦角、凝聚力及地下水等因素对边坡稳定性的影响, 演示边坡体有可能的变形及内部应力变化,从而推测边坡 体的稳定性和可能发生的滑动形式和变形规律。
(2)滑床与滑带特征 该边坡的滑床由白垩系 K12 和 K13 紫红色砂岩、紫灰 色砾岩层组成,滑体在剪出口处岩层翻翘,可推测滑床为 圆弧形,形状似“躺椅状”。具有明显的平面分区、剖面 分层的特点,滑动面在 K12 砂岩层中顺层发育,可将其分 为三段 : 后院拉裂面 :坡度约为 42°,为滑床基岩和边坡后 壁之间的分界面,画面较平直,由次生坡积物覆盖。从出 露可看出,该后壁上残留 K12 砂岩,可推测,该分界面为 K11 和 K12 的分界面,即早期滑面。 中间滑移面 :倾角 35°左右,滑面为碎裂结构带, 厚度约为 30~35cm,岩体较完整,中间为泥夹岩块,以 杂色砾岩为主,局部夹由 K12 粉砂岩,发育结构面,以剪 切裂缝和拉张裂缝为主,局部有渗水。 前缘剪断面 :由图 1 可见,滑带为切层段,滑面逐渐 变平缓,至剪出口表现为翻翘状态,角度达 20°。 (3)强度折减法确定边坡安全系数 雨雾工况 : 从 图 1 中 可 以 看 出, 随 着 折 减 系 数 F 由 1.00 增 加

边坡稳定性的有限元分析

边坡稳定性的有限元分析

边坡稳定性的有限元分析摘要:在过去几十年中,边坡的稳定性已经取得了众多的研究成果,如用极限平衡法和强度折减法来研究其稳定性。

其中目前岩土工程界最为广泛流传的方法是极限平衡法。

极限平衡法主要是以摩尔-库伦准则为基础,然后在这一基础之上给出一个假想的滑动面,把滑动面上的土体分为若干垂直的条块,通过迭代求解得出最终结果。

Geostudio作为一款专业、高效的岩土分析软件,是基于极限平衡法来分析边坡的稳定性,已经为上百万的科研人员提供帮助。

本文主要是通过Geostudio中的Slope/w模块来进行建模计算,从而得出稳定系数和潜在滑动面,再根据应力-应变和潜在滑动面位置进行分析,对实际工程提出合理建议。

关键词:稳定性分析;极限平衡法;有限元;安全系数0 引言边坡在我们日常生活中可以说是随处可见,边坡的稳定性对于人们的生命安全和国家的经济发展具有重要的意义。

在我国的西部地区,这里群山环绕,位置偏僻,国家为了发展这里的交通,修建了非常多的边坡工程。

随着人们对于边坡研究的不断加深以及计算机技术的飞速发展,越来越过的喜欢使用有限元分析软件来分析边坡的稳定性。

很多有限元软件功能强大,计算方便,帮助人们在边坡稳定性分析领域取得了飞速的进步。

1 Geostudio软件及Slope/w模块简介1.1 Geostudio软件介绍Geostudio是一款功能强大、应用广泛的数值分析软件。

其中有可以分为八个模块,Seep/w地下水渗流模块,Slope/w边坡稳定性分析模块,Sigma/w岩土应力变形分析模块,Quake/w地震相应分析模块,Temp/w地热分析模块,Ctran/w 水污染物传输分析模块,Air/w空气流动分析模块,Vadose/w综合渗流蒸发区和土壤表层分析模块,Seep3D三维渗流分析模块。

本文中对于边坡的稳定性分析主要是要运用Slope/w模块,此模块可以独立分析边坡的稳定性。

1.2 Slope/w模块的工作原理Slope/w模块主要是运用极限平衡理论对不同类型的土体、复杂地层、空隙水压力状况、以及不同的加载方式对边坡稳定性的影响问题进行分析研究,该模块还可以把有限单元法和极限平衡理论相结合对边坡的稳定性问题进行有效计算和分析[1]。

南芬露天矿某平台滑坡机理分析及防治措施

南芬露天矿某平台滑坡机理分析及防治措施

成 的滑坡 , 呈不 规则 扇形 分布 , 边 界 明显 , 植 被稀少 , 易 于判 别 , 滑坡 附 近 未 出 现位 移 沉 降 。现 场 勘 察 发
现, 位于 2 8 6台阶边缘 的电柱正 处 于滑塌 部位 顶部 ,
随时都有倒塌的危 险。虽然 电柱 已经荒废 , 但考虑
李敬辉 ( 1 9 7 9 一 ), 男, 工程 师, 1 1 7 0 0 0辽宁省本溪 市南芬 区南 山
月, 年 均蒸 发量 为 1 7 2 9 m m, 湿 度 系数 为 0 . 5 。矿 区
岩体 内应力变化的监测优 于岩体位移变化的监测 , 并 开 发 出来 一 套 滑坡 地 质 灾 害 远 程 监 测 预 报 系统 , 通 过在 露 天矿 山边坡 等 领域 成功 应用 J 。 南芬露天铁 矿位 于辽 宁本溪市南 2 5 k m, 东经
( 1 . 本 溪钢铁 ( 集 团) 矿 业 有 限责任公 司 ; 2 . 中国矿 业 大学 ( 北京 ) ; 3 . 深 部岩 土 力 学与地 下工程 国 家重点 实验 室 ; 4 . 本 溪钢 铁 ( 集 团) 矿 业有 限责任 公 司 南芬 露 天铁 矿 )
摘 要 针 对 南芬露 天铁 矿 下盘 2 8 6~ 2 6 2平 台发 生 的一 次典 型 滑坡 , 通 过 现 场详 细勘 察 , 结
矿 区由黄柏 裕 区 、 铁 山 区和黑 贝沟 区组成 , 包括 太古 界 鞍 山群 大 峪沟组 、 元 古界 辽河 群 、 震 旦 系 3种 地层 , 呈 半 岛状 , 主要构 造 为倒转 背斜 和北 北 东 向大 断裂 。铁矿床 赋存 于太 古 界 鞍 山群 含铁 岩 段 内 , 由 I、 Ⅱ、 Ⅲ层铁 组 成 , 呈 单 斜产 出 。矿 石 主 要 由磁 铁

南芬露天铁矿下盘滑坡治理的研究

南芬露天铁矿下盘滑坡治理的研究
滑 坡 治理实施 方案 。本 方案 根 据钻 孔勘 察 资料 预测 的滑动 面 位 置 , +38 对 5m平 台 以上 到 +60 的边 7m 坡进 行 削坡 、 扩帮 剥 离 , 除 滑 动 面 以上 的滑 坡 体 , 清 同时调整 +26 +38 之 间 局部 台 阶宽 度 。按 滑 8 ~ 5m 坡 体 的现 状 , 5 +60 需 扩 帮 剥 离 量 为 32 +38~ 7m 5
表 2 现状边坡各剖面稳定 性计算 结果
是安全可靠 , 技术上可行 , 经济上合理 。 2 边 坡稳 定性 分析
2 1 边坡 岩 体物理 力 学性 质 . 边坡 稳 定性分 析 的精 确程 度 与岩体 强度 指标 的
可靠度有很大关系 , 根据 以往相关 工程并结合南 芬 工程地质条件 , 最终确定强度指标见表 1 。 22 允许 安 全 系数 的确定 .
推力方法计算, 结果见表 2 。
现状 边坡处 于极 限平 衡状 态 , 任 何诱 发 因 素 在
作 用下 , 边坡 都处 于不 稳定 状 态 。 采场爆 破震 动是 导
致边坡失稳的主要 因素之一 , 特别是临近边帮的爆 破 活动对 台阶边坡 影 响更 大 。 动敏感 性分 析表 明 , 震
素影 响下 , 盘边坡 于 19 下 99年在 花 岗细 晶岩 脉 以北 的 1 4线 发 生大 规模 滑坡 , 之开 展 研究 治 理 工 2~1 随 作 。在 主体治 理 工程没 有 实施 的情 况 下 , 20 于 02年 7月 又 发 现 了在 花 岗细 晶岩 脉 以南 的 1 4~1 区 7线
Cl o
7 . 2 . 8 . 3 0 74 76 2 5 6.
允许 安全 系数 是评 价 边坡 稳 定性 的一项重 要 指
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