基于FlAC3D強度折減法露天煤礦邊坡穩(wěn)定性分析

為安全高效開采天新礦業(yè)露天煤礦剩余煤炭資源，采用數(shù)值模擬和剛體極限平衡兩種方法對天新礦業(yè)露天煤礦南幫進行了邊坡穩(wěn)定性分析并計算了幫坡角，確定滿足安全儲備系數(shù)1．3的幫坡角為26°，采取內(nèi)排壓腳措施時穩(wěn)定幫坡角可達(dá)32°。

本文使用swms_2d模擬了降雨入滲條件下邊坡含水量分布的變化過程,利用基于flac的強度折減法對邊坡穩(wěn)定性進行了分析計算。以某公路邊坡為例,模擬了不同時刻降雨入滲條件下的含水量分布,采用基于flac的強度折減法進行計算,結(jié)果顯示:降雨過程中邊坡內(nèi)土體含水量上升,非飽和土基質(zhì)吸力減小,孔隙水壓力值上升,邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)明顯降低,降雨結(jié)束1500min(25h)后邊坡安全系數(shù)達(dá)最小為1.09。2d2d

露天礦山邊坡穩(wěn)定性分析過程中常常具有不確定性,本文以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ),建立了露天礦山邊坡穩(wěn)定性分析的模糊綜合評價體系,利用某露天煤礦為實際案例,將建立的體系應(yīng)用其中,對邊坡穩(wěn)定性進行具體分析。研究結(jié)果顯示,使用模糊綜合評價露天礦山邊坡穩(wěn)定性,評價效果良好,并且能夠?qū)⑦吰滤帉嶋H狀態(tài)準(zhǔn)確反映,具有較高的實用性。

根據(jù)嘉福露天煤礦煤層賦存條件、巖石物理力學(xué)參數(shù)等,分析了露天煤礦采場可能發(fā)生的滑坡模式,采用極限平衡法計算并驗證了采掘場邊坡穩(wěn)定性,該礦的邊坡設(shè)計能夠滿足生產(chǎn)安全的需求。

將flac強大的數(shù)值計算能力與強度折減技術(shù)相結(jié)合,通過對漢陽港區(qū)專用線改建工程邊坡的穩(wěn)定性分析表明,強度折減法所確定的邊坡安全系數(shù)與傳統(tǒng)極限平衡法所得的結(jié)果十分接近,滑面的形狀及位置也極為相似,因此認(rèn)為該方法是合理可行的。

為了揭示排土場邊坡的變形與破壞規(guī)律,通過現(xiàn)場工程地質(zhì)鉆探方法,初步掌握地層及軟弱巖層分布規(guī)律.通過室內(nèi)科學(xué)試驗方法,準(zhǔn)確掌握巖層的物理力學(xué)指標(biāo).在此基礎(chǔ)之上,運用理論分析及flac3d數(shù)值模擬方法對排土場邊坡的變形與破壞進行了科學(xué)的研究.得出了排土場邊坡內(nèi)部應(yīng)力及位移分布特征和排土場邊坡變形及破壞規(guī)律;運用強度折減法確定排土場邊坡的安全儲備系數(shù).

以陜西某山區(qū)高填方工程為背景,運用強度折減法和關(guān)聯(lián)流動法則,對該場地某超高加筋土邊坡夯后的水平位移、豎直位移、最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力等力學(xué)行為進行數(shù)值分析,研究了土工格柵對加筋高填方邊坡穩(wěn)定性的影響,并對土工格柵垂直間距參數(shù)設(shè)計進行比選和優(yōu)化。結(jié)果表明：無筋邊坡的潛在滑移面比加筋邊坡更靠近坡面,加筋不僅能提高邊坡安全系數(shù),而且能降低邊坡的最大剪應(yīng)變與最大位移;筋材鋪設(shè)存在最佳間距區(qū)域,合理的鋪設(shè)間距能夠有效提高加筋高邊坡的穩(wěn)定性。

在室內(nèi)巖石力學(xué)試驗和現(xiàn)場邊坡調(diào)查的基礎(chǔ)上,通過霍克布朗強度折減法獲取了邊坡巖體的力學(xué)參數(shù),以midas-nx建立了某銅鉬露天礦的三維分析模型,并用flac3d5.0對模型7個剖面的邊坡穩(wěn)定性情況進行了分析。計算結(jié)果表明,該礦邊坡的最大位移分呈現(xiàn)出先增大后減小、露天坑兩側(cè)位移小、中部位移大的總體特點,剪應(yīng)力呈先增大后逐漸減小的總體特征,最大位移與剪應(yīng)力出現(xiàn)在露天坑中部區(qū)域。采用flac軟件內(nèi)置的強度折減法對邊坡的安全系數(shù)進行了分析計算,計算結(jié)果表明,當(dāng)折減系數(shù)從1.24變?yōu)?.25時,計算結(jié)果不收斂,最終確定露天邊坡的安全系數(shù)為1.24,邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

基于有限差分法的flac3d軟件并以劉屋山后山邊坡為例,建立邊坡三維數(shù)值模型;采用mohr-coulomb準(zhǔn)則同時結(jié)合抗剪強度折減理論,進行了邊坡穩(wěn)定性分析,模擬邊坡應(yīng)力狀態(tài),找出邊坡失穩(wěn)的機理與破壞形態(tài),分析邊坡失穩(wěn)的主要影響因素,求出邊坡的安全系數(shù)。研究結(jié)果與極限平衡法得到的結(jié)果基本一致,這表明采用基于有限差分法的flac3d軟件進行邊坡安全系數(shù)求解是合理可行的。將數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場實地考察結(jié)果相結(jié)合,提出了合理有效的邊坡加固措施。

flac3d在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用——介紹flac如的基本原理和使用步驟。根據(jù)adina建立的某工程邊坡三維模型，采用java語言編寫了adina—flac的接口程序，實現(xiàn)flac如快速建模，并用flac。分析了邊坡的穩(wěn)定性。經(jīng)計算，開挖后，安全系數(shù)有所降低，但整體上趨...

基于有限差分法的flac3d軟件并以劉屋山后山邊坡為例,建立邊坡三維數(shù)值模型;采用mohr-coulomb準(zhǔn)則同時結(jié)合抗剪強度折減理論,進行了邊坡穩(wěn)定性分析,模擬邊坡應(yīng)力狀態(tài),找出邊坡失穩(wěn)的機理與破壞形態(tài),分析邊坡失穩(wěn)的主要影響因素,求出邊坡的安全系數(shù).研究結(jié)果與極限平衡法得到的結(jié)果基本一致,這表明采用基于有限差分法的flac3d軟件進行邊坡安全系數(shù)求解是合理可行的.將數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場實地考察結(jié)果相結(jié)合,提出了合理有效的邊坡加固措施.

針對云南某礦邊坡所出現(xiàn)的移動和破壞現(xiàn)象,本文采用flac分析法結(jié)合該礦的實際情況對邊坡穩(wěn)定性進行模擬分析,分析結(jié)果表明邊坡整體處于極限平衡狀態(tài),但隨著開挖的繼續(xù)（20m深）,邊坡的穩(wěn)定性將會進一步惡化且邊坡破壞形式主要以復(fù)合型平面破壞為主。此時需要對邊坡加強變形監(jiān)測,并通過對防護措施：整體放緩、支擋、錨桿（索）加固、局部放緩的綜合比較確定該礦的最優(yōu)防護處置方案。從而避免邊坡災(zāi)害的發(fā)生。

某山坡露天礦,原設(shè)計的最終邊坡角約為46°.為了探索最終邊坡角的合理性,應(yīng)用快速拉格朗日有限差分法flac3d在摩爾-庫倫準(zhǔn)則下搜索該巖質(zhì)山坡露天邊坡的潛在受拉區(qū),判定其穩(wěn)定性.結(jié)果表明:經(jīng)濟合理的最終邊坡角是50°38′;應(yīng)用8m長的錨索加固局部臺階可減小其潛在受拉區(qū)中的拉應(yīng)力;并段將減小邊坡的穩(wěn)定性;爆破開挖時的同段最大裝藥量與爆距對邊坡穩(wěn)定性影響明顯.該方法確定最終邊坡角技術(shù)可行,它適用于研究巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性,克服了用極限平衡法研究邊坡穩(wěn)定性必須事先假定滑動面的弱點.

考慮到實際工程邊坡穩(wěn)定位移監(jiān)測的重要性,以及強度折減法穩(wěn)定性分析方法在對強度參數(shù)折減的同時,未能兼顧到變形參數(shù)隨強度折減變化的影響,基于變形參數(shù)彈性模量和泊松比折減原理,結(jié)合flac3d有限差分軟件,對某在建高速公路邊坡穩(wěn)定性進行分析,建立不同折減系數(shù)下對應(yīng)邊坡位移關(guān)系。

以蒙自現(xiàn)代林業(yè)產(chǎn)業(yè)園1號道路邊坡工程為例,利用flac3d數(shù)值模擬軟件,模擬邊坡整個開挖過程的穩(wěn)定性特征和地震動力響應(yīng)特征,并計算安全系數(shù),在邊坡模型關(guān)鍵部位布置監(jiān)測點,計算出地震動強度指標(biāo)pga,數(shù)值模擬分析表明:隨著逐步開挖的進行,邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)急劇下降;開挖結(jié)束以后,在未采取加固處理的狀態(tài)下極易發(fā)生沿坡面的滑移破壞;開挖邊坡坡頂處地震動響應(yīng)明顯,應(yīng)采取必要防護措施。

基于強度折減法,運用有限元分析軟件adina建立非均質(zhì)多級邊坡計算模型并進行數(shù)值模擬。結(jié)合邊坡各計算工況的安全系數(shù)和塑性區(qū)范圍,分析了邊坡級數(shù)、平臺寬度以及單級坡率等因素對邊坡穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:增加邊坡級數(shù)、平臺寬度或放緩坡率可有效提高邊坡的穩(wěn)定性;增加邊坡級數(shù)和放緩下級邊坡坡率,可將邊坡整體破壞分解為局部破壞;邊坡平臺設(shè)在中下部對邊坡穩(wěn)定性更有利;若改變單個平臺寬度或單級坡率,增加下部平臺寬度和降低下級邊坡坡率對提高邊坡穩(wěn)定性更顯著。

強度折減法是邊坡穩(wěn)定性分析中重要的方法之一,在巖土工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛.為分析邊坡土層性質(zhì)對其穩(wěn)定性影響,基于強度折減法采用有限元軟件對不同土層條件下公路邊坡穩(wěn)定性進行研究.結(jié)果表明,隨強度參數(shù)內(nèi)摩擦角和黏聚力降低,邊坡穩(wěn)定性逐漸降低,且邊坡穩(wěn)定性對內(nèi)摩擦角變化更為敏感.

闡述了有限元強度折減法的基本原理,利用強度折減法對尾礦壩進行了邊坡穩(wěn)定計算,同時通過簡化畢肖普法和瑞典圓弧法對其結(jié)果進行了對比分析,證明基于有限元理論的強度折減法的計算結(jié)果是可信的,其安全系數(shù)值可以作為定量判斷的依據(jù)。

為了評價某山坡露天礦邊坡的穩(wěn)定性,應(yīng)用有限差分強度折減法,對該礦山人工邊坡的穩(wěn)定性進行了計算分析,并與傳統(tǒng)的極限平衡法的計算結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明,由于有限差分強度折減法克服了極限平衡法未能考慮材料本構(gòu)關(guān)系的不足,因而更能實際的模擬邊坡計算模型,更客觀的分析邊坡的穩(wěn)定狀態(tài),求得的邊坡安全系數(shù)更為合理。

將有限元強度折減法應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定分析中,探討了該方法的基本原理、安全系數(shù)的定義、屈服準(zhǔn)則和失穩(wěn)判據(jù)等。采用強度折減法對某邊坡進行穩(wěn)定性分析,并與傳統(tǒng)極限平衡法求得的安全系數(shù)進行對比。計算結(jié)果表明,采用塑性區(qū)貫通或特征點位移突變?yōu)槭Х€(wěn)判據(jù)確定的安全系數(shù)與傳統(tǒng)極限平衡法的計算結(jié)果很接近,表明有限元強度折減法能夠滿足工程應(yīng)用。建議在有限元強度折減法中聯(lián)合采用塑性區(qū)貫通和特征點位移突變作為邊坡的失穩(wěn)判據(jù)。

結(jié)合某公路邊坡實例，運用大型有限元軟件midas/gts建立邊坡的平面應(yīng)變二維模型，基于有限元強度折減法，對錨桿加固前后的邊坡穩(wěn)定性進行了研究，主要分析了錨桿加固前后邊坡塑性破壞區(qū)以及安全系數(shù)的變化；同時著重討論了錨固長度、錨桿間距、傾角等因素對邊坡整體穩(wěn)定性的影響，對影響邊坡整體穩(wěn)定性的因素進行了敏感性研究，分析了各因素與邊坡安全系數(shù)之間的規(guī)律。

首先對利用有限差分強度折減法判斷邊坡失穩(wěn)的準(zhǔn)則進行了分析,以某擬建水電站壩頭巖石高邊坡變形體為實例,在現(xiàn)場勘察的基礎(chǔ)上,利用flac3d數(shù)值模擬對該高邊坡蓄水前后的穩(wěn)定性進行了分析,并利用強度折減法求出安全系數(shù)。結(jié)果表明,實例高邊坡在蓄水前后整體上處于穩(wěn)定,另外驗證了利用有限差分強度折減法可以定量地解決巖體邊坡的穩(wěn)定問題。