大型复杂堆积边坡稳定性的离散元分析

与一般高边坡相比,堆积边坡在物质组成、边界条件、力学特性上具有明显差异,其变形与破坏表现出明显的非连续介质特性,传统的边坡稳定分析方法难以反映其失稳方式与破坏过程,而离散元法在分析非连续介质的变形和破坏方面具有较好优越性。以某一大型复杂堆积边坡为依托,首先模拟边坡土体室内三轴试验过程,通过与试验结果对比确定边坡土体的细观力学参数,进而通过建立堆积边坡离散元模型研究其失稳机制,预测其失稳方式和变形过程。结果表明:未开挖前该边坡处于稳定状态,一期开挖完成后边坡上部存在2个潜在滑动体,且表现为沿下伏基岩面的深层滑动; 二期开挖完成后,下部存在一较明显滑动体,其失稳会进一步加剧上部两潜在滑动体的变形破坏; 整个堆积边坡的失稳表现为沿基岩的自下而上牵引式渐进破坏。     

露井联采逆倾边坡破坏模式及稳定性评价方法研究

首先分析了单一露天开采逆倾边坡的变形破坏模式、地下开采覆岩变形破坏机理和露井联采逆倾边坡的变形机理,在此基础上,对露井联采逆倾边坡的破坏模式及稳定性定量评价方法进行了研究。研究表明,露井联采逆倾边坡的破坏模式可分为3种类型：滑移型破坏、塌陷型破坏和滑移-塌陷复合型破坏,地下开采的空间位置对边坡的破坏模式及稳定性影响显著,其影响程度受进入塌陷范围内的边坡潜在滑面长度和岩体强度参数弱化程度的控制,据此提出了露井联采逆倾边坡稳定性的极限平衡法,并结合工程实例进行了数值模拟验证。     

露天矿排土场高边坡动力稳定性研究

露天矿生产采用爆破手段,除采矿形成边坡外,废矿堆积也常常形成排土场高边坡,现场实测露天矿排土场在生产爆破作用下的振动速度,将实测加速度数据推导得到的水平加速度值,线性插值到每一个土条中,利用等效静力法对边坡在爆破动力作用下的稳定性进行了计算及评价,与传统等效静力法相比,此方法更接近实际振动加速度分布情况。同时,采用模态叠加法,通过有限元动力响应分析的手段,对露天矿排土场高边坡表面不同部位土体位移分布规律进行了分析,最终得到研究边坡在生产爆破动荷载作用下不会产生整体滑移,但在坡面顶部表层或浅层会产生一定深度的拉张裂缝,在重力和爆破动力的作用下裂缝逐渐加深,到一定深度时,表层矿渣会顺坡滑下产生表面滑塌型破坏的结论。     

降雨入渗下高填强夯矿渣边坡滑坡机理研究

义马煤业集团股份有限公司所属综能公司在建场地中部有一20m高矿渣边坡,矿渣为三叠系砂岩、泥岩,堆积至今已有10 ～50a.该边坡整体属软质岩石,多全风化土状和强风化状,砂岩碎块手刻可碎,结构疏松、分选性差、粒间结合力弱、透水性强.虽经强夯处理,但在2010年雨季期间在边坡中下部仍出现多处滑塌.为研究该高填强夯矿渣边坡在...     

鄂西北山区降雨型边坡失稳模式和评价方法

2003年6月的一次连续降雨诱发了鄂西北山区郧漫公路沿线多处边坡失稳。根据边坡岩土体的组成和结构特征,总结出了5种典型的暴雨型边坡失稳模式:浅层堆积体滑移、含软弱面顺层滑移、切层边坡水压劈裂破坏、碎裂岩似弧形追踪破坏和块裂岩楔体滑移。根据边坡破坏特点和降雨作用形式提出了相应的评价方法,认为浅层堆积体在暴雨下含水量,即85%~100%液限含水量时易发生滑移,通过平面无限斜坡评价法计算边坡稳定性;含软弱面顺层边坡及块裂楔形体均为剪切滑移失稳,采用简化的刚体极限平衡法计算其稳定性;切层边坡中陡倾裂缝经历了卸荷张开－水压开裂－贯通破坏的过程,通过Ⅰ型裂缝扩展判据评价边坡稳定性;碎裂岩边坡发生类似弧形滑移的追踪破坏,采用连续介质圆弧法计算边坡稳定性。     

陕南非煤矿山废渣堆特性与边坡稳定性分析

陕南非煤矿山废渣堆具有颗粒组成复杂、形态特征多样等特点,废渣堆颗粒组成直接决定了废渣堆天然休止角的大小,同一高度颗粒组成级配越好,边坡天然休止角越大,同时在堆积过程中也形成了上部细粒含量多、下部粗粒含量多的堆积分选特点,由于组成颗粒中黏粒含量的不同,呈现出不同的变形破坏特征,而废渣堆边坡角度对边坡的稳定性影响更为敏感。     

基于改进极限平衡法的多级均质黄土边坡稳定性分析

针对多级均质黄土边坡稳定性分析这一工程问题,给出了一种系统的分析方法。建立了多级黄土边坡整体破坏模式下与局部破坏模式下坡脚圆、中点圆等可能的破坏机构;基于改进极限平衡法,推导出各破坏机构对应的边坡安全系数解析式,进一步采用最优化方法来确定整体破坏模式下与局部破坏模式下各破坏机构所对应的边坡稳定安全系数极小值;给出了系统地进行多级黄土边坡稳定性分析的流程来确定边坡的最小安全系数及临界滑移面。通过算例验证表明:该方法边坡稳定性分析结果与传统条分法极为接近,两者最小安全系数相对偏差不超过-5%,确定的临界滑移面基本一致。该方法可广泛适用各类多级均质黄土边坡乃至单级边坡,可对边坡稳定性分析达到全面精准的效果提供一定的参考。     

物质点强度折减法及其在边坡中的应用

物质点法适用于模拟连续介质大变形,如边坡失稳全过程。在物质点法中应用强度折减法,用于边坡稳定性评价。与极限平衡法相比,二者安全系数计算值、滑动面位置结果基本一致;与有限元强度折减法相比,物质点法失稳评价标准的物理意义明确。利用物质点法大变形计算优势,评价边坡失稳后的破坏后果,通过算例说明其评价不同安全系数下的滑坡堆积形态及滑移距离的能力,尤其是评价滑坡对临近建筑物的影响程度的能力。物质点强度折减法可用于边坡稳定性评价及边坡破坏后果评价。     

西藏冰水堆积开挖边坡稳定性分析及防治措施

本文以西藏墨竹工卡县驱龙矿区不稳定边坡为例,研究西藏冰水堆积地层边坡稳定性。在详细勘察基础上,分析了边坡岩体结构特征,失稳机制和危险区段,对三种工况下的边坡稳定性进行了计算和评价,依据评价结果,提出了边坡防治宜采用的综合治理方案。分析结果和防治措施为西藏冰水堆积地层不稳定边坡分析评价和治理保护提供了有益的借鉴。     

某变电站人工堆积边坡稳定性分析

以北京市门头沟区某变电站场地人工堆积边坡为研究对象,基于系统的现场勘察和室内外试验结果,选择典型边坡剖面,应用极限平衡法研究了不同工况下的边坡稳定性,并提出了针对性的防治措施。结果表明:在天然工况下,该人工堆积边坡剖面1-1和剖面2-2均处于欠稳定–不稳定状态;在暴雨工况下,剖面1-1和剖面2-2处均处于不稳定状态,边坡整体上处于不稳定状态。根据边坡稳定性的分析结果,结合工程实际情况,确定桩板式挡土墙为该人工堆积边坡的优化支护方案。     

山区公路弃渣颗粒组成与休止角的统计分组特征及工程应用

山区公路土石混合弃渣颗粒组成的复杂性和人工堆积特征造成其工程特性难以准确测定和量化分类。利用工程大数据统计分析为量化分类提供标准和界限依据,细化弃渣分类为弃渣工程科学设计及安全防护提供支撑。依托山区高速公路多个核心弃渣场多部位多阶段土石混合弃渣的颗粒组成和天然休止角测量,形成土石混合弃渣基本特征大数据;利用工程数据统计分析山区公路弃渣的颗粒组成与休止角的分组特征,所得主要结论如下：（1）山区公路弃渣具有显著的分组特征,利用粗细比k将弃渣分为土类弃渣（k＜0.3）、土石混合弃渣（ k为 0.3～1.4）和石类弃渣（k＞1.4）。（2）山区公路土石混合弃渣细粒占比较低,以粗粒为主。弃渣粗细比为N（0.85,0.338 9）正态分布,休止角为N（37.64,3.057 8）正态分布,土类弃渣休止角＜32.6º,土石混合弃渣休止角为 32.6º～42.7º,石类弃渣休止角＞42.7º,分类及参数建议解决了取样代表性难题和结果离散性问题。（3）根据无黏性土边坡稳定性系数计算公式,结合弃渣分类和不同等级弃渣场安全系数标准,计算得到不同类弃渣控制坡率,土类弃渣控制坡率 ≤1:2,土石混合弃渣控制坡率 ≤1:1.75,石类弃渣控制坡率 ≤1:1.5,经跟踪检验,发现建议坡率下弃渣边坡中长期稳定可以得到有效保障。上述研究可以为山区公路弃渣场动态设计提供基础数据,具有较强的工程类比价值,有利于形成地区经验值。     

基于 Fuzzy-AHP 的堆积体边坡稳定性评价研究

为快速评价运营期高速公路堆积体边坡稳定性并采取科学的预防性养护对策,在现场调查湖南省多条高速公路堆积体边坡的基础上,考虑评价模型的科学性与公路边坡养护的可操作性,总结现有国内外堆积体边坡研究成果,并根据堆积体边坡的特点选择合理的边坡稳定性指标,建立堆积体边坡稳定性分析的模糊层次分析模型。层次模型由2级5类17项评价指标组成,包括: (1)堆积体结构特征(基岩岩性、接触面特性、碎石含量、堆积体土厚度、堆积体胶结程度); (2)边坡断面特征(坡度、坡高、坡向与岩层产状的关系); (3)水力特征(排水系统、降雨量、地下水); (4)工程防护及绿化(防护结构、加固结构、植被覆盖率); (5)其他因素(边坡破坏历史、地震烈度、开挖方法)。此模型基于模糊数学理论及层次分析方法,通过AHP方法(层次分析法)确定指标权重,然后结合Fuzzy方法(模糊数学方法)计算相对隶属度向量,通过模糊综合评判对堆积体边坡的稳定性进行分析,确定边坡稳定性分级。最后通过工程实例验证了该模型的正确性。结果表明,应用该模型可以使堆积体边坡稳定性评价更全面,更科学合理,更符合公路边坡工程实际。该方法简便可行,结论可靠,具有一定的优越性,可为高速公路边坡养护决策提供有益参考。     

冷轧厂大型弃渣体稳定性分析及处理方案研究

冷轧厂大型弃渣体位于金沙水电站导流明渠出口右岸,导流明渠泄流会对其产生回流冲刷,为确保岸坡稳定保护顶部厂矿企业,需对其稳定性、特别是明渠泄流条件下稳定变化情况进行研究.从弃渣体特征入手,采用詹布法等方法进行整体稳定性分析,根据明渠泄流对弃渣体岸坡的破坏模式、程度等,结合导流动床模型试验成果,创新提出了合金网兜+钢丝石笼...     

基于灾害链效应的小秦岭乱石沟矿渣堆危险性评价

矿产开采过程中,大规模不合理的矿渣堆弃以及高强度降雨等所引发的矿渣碎屑流,对矿山的正常生产和人员安全带来了巨大的风险。由于矿渣堆普遍沿沟谷呈串珠状分布,若下级渣堆受到上级矿渣碎屑流的冲击、加载作用,其失稳起动概率及渣流量将明显增加,这种空间逐级影响所表现出的灾害链效应是矿渣碎屑流灾害作用的重要特征。以小秦岭乱石沟为例,在对研究区内矿渣堆详细调查的基础上,首先以矿渣堆高度、坡度、方量、是否堆载振动、底床坡度以及降雨汇流累积量6项指标对矿渣堆的危险性进行评价。其次,采用UBCDFLOW方法,考虑碎屑流的路径宽度、平均坡角及流动类型,估算碎屑流的滑移距离。最后,在此基础上从风险评价与预测的角度出发,综合考虑矿渣堆碎屑流的链状逐级影响,以及下级渣堆位于上级渣堆碎屑流冲击范围内的相对位置,得到灾害链效应下的矿渣堆危险性评价。计算结果表明考虑灾害链效应后,乱石沟内受碎屑流影响的矿渣堆的破坏概率明显增加,研究结果也为矿山沟谷流域矿渣堆灾害的风险评价及防治规划设计提供依据。     

North-south Differentiation of the Hydrocarbon Accumulation Pattern of Carbonate Reservoirs in the Yingmaili Low Uplift, Tarim Basin,Northwest China

By analyzing the characteristics of development, structural evolution and reservoir beds of the residual carbonate strata, this study shows that the residual carbonate strata in the Yingmaili low uplift are favorable oil and gas accumulation series in the Tabei （northern Tarim uplift） uplift. There are different patterns of hydrocarbon accumulation on the northern and southern slopes of the Yingmaili low uplift. The north-south differentiation of oil reservoirs were caused by different lithologies of the residual carbonate strata and the key constraints on the development of the reservoir beds. The Mesozoic terrestrial organic matter in the Kuqa depression and the Palaeozoic marine organic matter in the Manjiaer sag of the Northern depression are the major hydrocarbon source rocks for the northern slope and southern slope respectively. The hydrocarbon accumulation on the northern and southern slopes is controlled by differences in maturity and thermal evolution history of these two kinds of organic matter. On the southern slope, the oil accumulation formed in the early stage was destroyed completely, and the period from the late Hercynian to the Himalayian is the most important time for hydrocarbon accumulation. However, the time of hydrocarbon accumulation on the northern slope began 5 Ma B.P. Carbonate inner buried anticlines reservoirs are present on the southern slope, while weathered crust and paleo-buried hill karst carbonate reservoirs are present on the northern slope. The northern and southern slopes had different controlling factors of hydrocarbon accumulation respectively. Fracture growth in the reservoir beds is the most important controlling factor on the southern slope; while hydrocarbon accumulation on the northern slope is controlled by weathered crust and cap rock.     

华北束鹿凹陷斜坡带沙河街组油气藏分布规律与区带成藏模式

在系统阐述冀中坳陷南部束鹿凹陷斜坡带成藏条件的基础上, 探讨了油气藏的分布规律、不同区带成藏模式及主控因素。研究表明, 斜坡带主要发育4种类型油气藏, 斜坡北、中、南段成藏条件与模式不同; 斜坡内外两带成藏规律与油气藏类型不同, 其中斜坡中部西曹固构造带具有连片成藏的优良条件, 而沟通油源的深大断裂形成的断块是优先成藏的有利区带。      

松散土坡结构特征与滑坡堰塞体堆积特征之间的关系试验研究

通过模型实验,探讨了松散土坡3种不同结构特征条件下(均匀坡体(坡体物料均匀混合)、平行坡体(土层成层且层面与滑面平行)和斜交坡体(土层成层且层面与滑面斜交))形成滑坡堰塞体的动力过程和堆积特征,通过分区域取样及三维扫描技术研究了堰塞体的物质分布规律与形态特征。研究结果表明：堰塞体堆积特征与坡体特征存在紧密联系,堰塞体纵向(沿主沟道方向)和横向(沿滑坡运动方向)上的物质分布与坡体纵向和横向的物质分布特征基本对应;在垂向(表层到底部)上,由于不同坡体条件下滑坡的动力过程和机理不同,从而导致堰塞体堆积特征存在一定区别。均匀坡体和平行坡体呈整体启动模式,运动过程中物料间存在垂向渗透和交换作用,导致堰塞体物质在垂向上呈明显的上粗下细反粒序分布特征,堰塞体横剖面多呈平坦型和倾斜型。斜交坡体呈分层启动模式,运动堆积过程中保持原有层序,粗、细颗粒先后启动条件下颗粒间存在推挤、爬升和水平渗透作用,使得堰塞体更加密实且垂向上也呈现反粒序分布特征,横剖面多呈起伏型。本研究为滑坡堰塞体稳定性快速评估和复原滑坡初始状态提供依据。     

准噶尔盆地北三台凸起西斜坡白垩系高频层序地层与油气成藏模式

基于Vail经典层序地层学理论,运用岩芯、测井及地震资料,采用井震对比综合分析方法,建立了准噶尔盆地北三台凸起西斜坡白垩系层序地层格架,针对主要含油气体系域展开了高频层序划分,综合研究了含油气准层序的构造特征和成藏模式,并总结成藏特点,为白垩系隐蔽油气藏的勘探指明方向。结果表明：北三台凸起西斜坡白垩系可以划分为4个三级层序和6个体系域,油气显示主要分布在SQ2的低位体系域和水进体系域中,可将其划分为4个准层序组和14个准层序,并通过油气显示归位确定其中3个准层序为白垩系的含油气高频层序地层单元;白垩系底部3个含油气地层单元均为超覆尖灭,其构造形态可划分为沙南鼻突、西泉鼻突和北38鼻突;典型出油点主要形成了西泉鼻突成藏模式和北38鼻突成藏模式,前者为斜坡背景下岩性尖灭控藏,后者为构造与地层沉积尖灭复合控藏;白垩系成藏具有受鼻突构造、局部断裂、地层超覆尖灭线以及岩性突变带控制的特点。总之,准噶尔盆地北三台凸起西斜坡白垩系下一步勘探应以西泉鼻突与北38鼻突的地层超覆尖灭线附近发育的地层圈闭为主。     

黄骅坳陷歧北斜坡油气成藏机制与成藏模式

挠曲坡折带油气资源前景广阔,已成为陆相湖盆中的勘探开发与研究热点。由于古地貌或古构造的差异造成多阶挠曲型斜坡地层发生多个折曲变形,同时,由于斜坡结构及构造特征、沉积特征和烃源岩特征等均存在较大的差异,导致复杂的油气分布和油气成藏过程。以多阶挠曲型斜坡——黄骅坳陷歧北斜坡为例,通过研究斜坡形成和演化过程中古地貌和断层耦合下的斜坡结构和构造特征、输导体系、油气运移路径和运移动力等特征,揭示了多阶挠曲斜坡的油气成藏机制。结果表明,歧北斜坡长轴和短轴方向上的古地形、断层及组合样式、砂体成因类型与延伸范围、与烃源岩接触关系、油气运移动力与路径等方面均存在较大差异。长轴方向具有以下特点：以挠曲坡折构造为界,高、中、低斜坡分异;大型断层不发育且三角洲砂体范围局限,中、低斜坡以近源砂体输导为主,砂体连通性好;形成了坡折背景的"缓坡-双边断脊优势-源控型"成藏模式。短轴方向特点为：以滨海断层、港东断层、南大港断层为边界,发育近东西走向的断层坡折构造,次级断层发育,剖面和平面上呈多种组合方式;水下扇砂体连通性好,与一系列断层形成阶梯状输导路径;形成了"近源-阶梯状输导-断控型"成藏模式。