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软岩边坡锚索预应力定量损失规律研究

岩石力学与工程学报 2013年第8期32卷 1685-1691页

作者：陈沅江尹进胡毅夫中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

预应力锚索是各类永久性岩质边坡最有效的加固手段之一,但其预应力损失使锚索锚固效果难以保证。以一高速公路软岩边坡支护工程为依托,通过现场实测分析,得到锚索预应力的定量损失规律:锚索预应力损失分为瞬时损失和时程损失。前者可达... 详细信息

预应力锚索是各类永久性岩质边坡最有效的加固手段之一,但其预应力损失使锚索锚固效果难以保证。以一高速公路软岩边坡支护工程为依托,通过现场实测分析,得到锚索预应力的定量损失规律:锚索预应力损失分为瞬时损失和时程损失。前者可达到初始张拉荷载的8%左右;后者又可分为短期和长期损失,其中长期损失的损失量可达到锚索初始张拉荷载的15%左右,该过程约需50 d以上时间完成。分析所得结果为预应力锚索定量补偿张拉和超张拉提供了理论依据,可为同类软岩边坡支护工程提供有益参考。

关键词：边坡工程软岩边坡支护预应力锚索预应力损失定量规律

湿-热-力作用下软岩边坡破坏机理及其稳定性研究进展与展望

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第7期52卷 2081-2098页

作者：付宏渊曹硕鹏张华麟曾铃史振宁长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114

软岩强度低、易变形,受湿、热、力等因素影响极易发生崩解,进而导致边坡失稳破坏。许多学者对软岩崩解机理、强度劣化规律以及边坡稳定性进行了研究。为总结现有研究成果,深化对软岩边坡破坏机理及稳定性的认知,对软岩在湿-热-力作用下... 详细信息

软岩强度低、易变形,受湿、热、力等因素影响极易发生崩解,进而导致边坡失稳破坏。许多学者对软岩崩解机理、强度劣化规律以及边坡稳定性进行了研究。为总结现有研究成果,深化对软岩边坡破坏机理及稳定性的认知,对软岩在湿-热-力作用下的崩解特性、强度劣化规律以及边坡稳定性分析方法进行综述。首先,讨论各类软岩的宏观崩解特性,通过电镜试验和CT扫描试验,从微观角度揭示软岩崩解机理;其次,对现有软岩无侧限抗压、三轴剪切试验成果进行总结,探讨软岩在湿、热、力条件下的强度劣化规律;最后,介绍了模型试验、数值模拟等研究手段在软岩边坡稳定性分析方面的应用,指出正确设定初始条件是模型试验以及数值模拟分析中需要着重考虑的关键因素。根据研究成果对湿-热-力作用下软岩边坡破坏机理与稳定性分析的发展方向进行了展望:应进一步细化软岩类别,根据初始状态定量分析湿、热、力等因素在软岩崩解过程中所占比重并预判其崩解特性;提高湿-热-力耦合作用下的强度测试手段,开展更符合自然状态的多因素、多变化路径下的软岩强度劣化规律研究;设计可实现湿-热-力耦合作用的边坡模型试验装置,推导能适应多种情况的新型理论分析方法,在数值模拟技术中充分考虑软岩的胀缩特性以及边坡初始孔隙裂隙分布状态。

关键词：软岩边坡湿-热-力崩解机理强度劣化边坡稳定性

含裂隙近水平红层软岩边坡渗透稳定性模型试验

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水文地质工程地质 2024年第1期51卷 57-68页

作者：邓威肖世国西南交通大学地质工程系四川成都610031 高速铁路线路工程教育部重点实验室(西南交通大学) 四川成都610031

针对川东地区含裂隙近水平红层软岩边坡在长时强降雨条件下易产生滑坡灾害的问题,依托含双软弱夹层的此类典型坡体实例,以弹性模量和抗拉强度为主控因素制备可表征软岩遇水软化开裂特性的相似材料,构建了含裂隙近水平红层软岩边坡的室... 详细信息

针对川东地区含裂隙近水平红层软岩边坡在长时强降雨条件下易产生滑坡灾害的问题,依托含双软弱夹层的此类典型坡体实例,以弹性模量和抗拉强度为主控因素制备可表征软岩遇水软化开裂特性的相似材料,构建了含裂隙近水平红层软岩边坡的室内物理试验模型,研究了边坡在长期雨水入渗作用下的坡体变形、裂隙扩展和稳定性演变规律。结果表明:(1)坡体变形发展可分为初始变形阶段、匀速变形阶段、加速变形破坏阶段;(2)坡体裂隙扩展主要包括在坡体后部的自下而上发育的“上窄下宽”裂隙,以及在坡体前部的自上而下发育的“上宽下窄”裂隙。裂隙扩展区域主要集中在上、下软弱夹层之间,其中易产生超孔隙水压力;(3)试验模型的FLAC3D数值模拟再现了该推移式滑坡的渗流过程,超孔隙水压力随时间呈现先增大后逐渐趋于稳定的变化特征,在软弱夹层和竖向裂隙处,超孔隙水压力呈累计增大的特征;(4)坡体滑面形成及失稳破坏演变过程可划分为浅表层裂隙发育贯通阶段、裂隙向软弱夹层延伸发育并逐步贯通阶段、裂隙扩展与坡体滑动失稳阶段。长期雨水入渗致岩体强度弱化,以及裂隙逐渐向坡体深部发育并与软弱夹层贯通形成多级阶梯式滑裂面,是造成含裂隙近水平红层软岩边坡滑动失稳的根本原因。

关键词：近水平红层软岩边坡渗透稳定性模型试验裂隙

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软岩边坡陡帮开采破坏机理及数值研究

煤矿安全 2019年第12期50卷 219-222页

作者：闫杰霍中刚煤炭科学研究总院北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013

露天矿开采边坡角是资源回收率的重要标志,而陡帮开采可以提高采矿边坡角但会加剧边坡的变形,因此陡帮开采中需要控制应力释放及位移变形。通过摩尔库伦准则研究地应力与软岩强度关系,确定了应力重分布与应力释放的判别条件;选取某矿典... 详细信息

露天矿开采边坡角是资源回收率的重要标志,而陡帮开采可以提高采矿边坡角但会加剧边坡的变形,因此陡帮开采中需要控制应力释放及位移变形。通过摩尔库伦准则研究地应力与软岩强度关系,确定了应力重分布与应力释放的判别条件;选取某矿典型软岩矿山边坡模型、地下水富存状况,及岩土体力学指标,通过研究确定:边坡滑动模式为“坐落-滑移式”,沿软弱泥岩层滑动;陡帮开采前边坡沿煤层顶底板滑动稳定性为1.142和1.150,底板控制下稳定性大于顶板控制稳定性;陡帮开采后在558水平以下台阶形成大位移和塑性变形区域,该区域处于极限平衡状态,整体沿煤层底板滑动稳定性为1.033,稳定性与数值模拟中陡帮开采位移破坏模式相符合。

关键词：软岩边坡陡帮开采破坏模式边坡稳定性应力释放

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软岩边坡动态稳定性控制技术研究

软岩边坡动态稳定性控制技术研究

作者：陈亚飞煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

本文以内蒙古东北部地区某露天煤矿为依托进行软岩边坡动态稳定性控制技术研究。本文在收集和分析大量的软岩特性研究资料的基础上,采用现场地质调查、收集以往地质资料、工程地质钻探等方法,分析该矿边坡工程地质条件与水文地质情况,... 详细信息

本文以内蒙古东北部地区某露天煤矿为依托进行软岩边坡动态稳定性控制技术研究。本文在收集和分析大量的软岩特性研究资料的基础上,采用现场地质调查、收集以往地质资料、工程地质钻探等方法,分析该矿边坡工程地质条件与水文地质情况,查明边坡各岩层空间分布状态、弱层分布情况及滑坡参数;通过现场测试与室内岩土物理力学性质试验相结合的方法,获得了边坡岩土体物理力学性质参数,并结合滑坡反分析方法,确定边坡稳定性评价推荐指标;在非工作帮选取典型的剖面,建立能够反映现场实际情况的工程地质模型,基于通用有限差分软件FLAC及极限平衡分析软件Geo-slope,对工程地质模型进行软岩边坡变形破坏机理及稳定性方面的研究,得出非工作帮现状边坡不能满足安全储备系数1.2的要求;所以非工作帮软岩边坡下部煤层不具备常规开采的条件,且非工作帮软岩边坡在得到常规治理的前提下,亦不具备常规开采的可能;因此,本文针对该矿非工作帮软岩边坡实际情况,基于采矿方法提出了边坡在有效监控前提下的条带式控制开采技术,该技术讲究快采快排,使边坡始终处于动态的稳定状态,最终实践证明该技术是安全、可靠、经济的。

关键词：软岩边坡工程地质模型动态稳定条带式控制开采

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扎尼河露天煤矿西帮顺倾软岩边坡稳定性研究

扎尼河露天煤矿西帮顺倾软岩边坡稳定性研究

作者：丁春健辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

顺倾弱层对露天矿剥采工程发展和边坡稳定造成极大影响,尤其是即将到界和到界边坡,在顺倾弱层的影响下导致边坡体内压覆煤炭资源过多,有必要结合具体条件,提出技术可行的边坡稳定性控制方案,在兼顾安全生产的同时,增加煤炭资源的回采率... 详细信息

顺倾弱层对露天矿剥采工程发展和边坡稳定造成极大影响,尤其是即将到界和到界边坡,在顺倾弱层的影响下导致边坡体内压覆煤炭资源过多,有必要结合具体条件,提出技术可行的边坡稳定性控制方案,在兼顾安全生产的同时,增加煤炭资源的回采率。论文以扎尼河露天煤矿西帮为工程背景,在分析边坡工程地质特征和既往边坡变形资料的基础上,确定了边坡体内顺倾弱层赋存位置;通过构建边坡稳定性差函数,揭示了剖面选取位置与含顺倾弱层边坡稳定性的定量关系;结合西帮边坡工程地质条件,确定了西帮边坡主滑方向平面位置;基于刚体极限平衡法分别对西帮临时到界边坡和最终到界边坡进行形态设计,并提出采用锚索加固边坡;采用CAD并结合二分法,计算了锚索加固所需轴向力,确定了西帮锚索加固所需的锚索安装角度、锚索间距、排数、锚固段长度等参数;应用数值模拟手段对边坡失稳机制和锚索加固效果展开研究。研究结果表明:西帮边坡体内弱层赋存位置为四系与基岩交界面、9煤底板;在与垂直边坡剖面线呈11°时的平面位置为西帮边坡主滑方向平面位置;西帮临时到界边坡稳定系数为1.052,内排最小压帮高度为458水平时,稳定系数为1.112;西帮最终到界边坡锚索加固前稳定系数为0.821,计算稳定系数为1.100时所需轴向力为9700k N,锚索安装角度为30°,锚索间距为2m,锚索排数为15排,排距为4m,锚固段长度为14m;西帮临时到界边坡破坏模式为滑移—剪切破坏,成因机制为推动式;西帮最终到界边坡锚索加固前破坏模式为滑移—剪切破坏,成因机制为牵引式;西帮最终到界边坡锚索加固后,锚索的存在明显减小边坡失稳位移和使坡体内应力分布均匀。该论文有图61幅,表14个,参考文献61篇。

关键词：软岩边坡边坡稳定弱层锚索加固数值模拟

基于CDEM露天煤矿顺倾软岩边坡三维稳定性分析

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安全与环境学报 2021年第1期21卷 195-200页

作者：王东郭富宁贾兰徐晓惠辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 内蒙古平庄能源股份有限公司内蒙古赤峰024000

为解决露天煤矿顺倾层状软岩边坡稳定性这一技术难题,基于连续介质离散元数值模拟方法,从理论上探讨了降深与清帮至不同位置对顺倾软岩边坡稳定性的影响。结合白音华一号矿南帮工程实例,针对各煤层降深及清帮方案,基于CDEM数值算法对边... 详细信息

为解决露天煤矿顺倾层状软岩边坡稳定性这一技术难题,基于连续介质离散元数值模拟方法,从理论上探讨了降深与清帮至不同位置对顺倾软岩边坡稳定性的影响。结合白音华一号矿南帮工程实例,针对各煤层降深及清帮方案,基于CDEM数值算法对边坡稳定性进行计算,对比分析了坡体位移、应力分布及演化特征,进而阐明多个弱层对复合边坡产生的叠加效应,以及清帮减载对边坡稳定性的影响。结果表明,白音华一号矿首采区南帮边坡变形不会对南排土场稳定性造成影响,揭露多个弱层对边坡变形与稳定性下降有一定的叠加效应,清帮不能显著提高边坡稳定性,但可减小作用在弱层上的法向应力和剪切应力,进而减缓滑坡发生的过程,提高边坡动态发展过程中的安全性。

关键词：安全工程露天煤矿软岩边坡边坡稳定性清帮减载 CDEM

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极端久雨条件下软岩边坡动态稳定性分析

中国公路学报 2014年第2期27卷 27-34页

作者：蒋中明曾铃付宏渊熊小虎长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114

为探索软岩边坡在极端长期降雨条件下的稳定性,采用饱和非饱和理论获取边坡在降雨过程中渗流场的分布特点及变化规律;将渗流计算结果导入FLAC3D软件平台,应用Fish语言对各单元强度变化的时间效应和重度变化的空间分布特性进行修改;最后... 详细信息

为探索软岩边坡在极端长期降雨条件下的稳定性,采用饱和非饱和理论获取边坡在降雨过程中渗流场的分布特点及变化规律;将渗流计算结果导入FLAC3D软件平台,应用Fish语言对各单元强度变化的时间效应和重度变化的空间分布特性进行修改;最后采用强度折减法分析了软化效应和渗流场共同作用对软岩边坡动态稳定性的影响。结果表明:长期降雨过程将导致软岩边坡浅层部位出现大面积暂态饱和区,因边坡渗流的集聚效应,坡脚附近将维持较长时间的暂态高水位状态;软岩边坡在降雨过程中安全系数逐渐减小,降雨停止后,边坡安全系数呈现先减小、再增加,继而再减小的变化规律;极端久雨前期,边坡中基质吸力的降低、重度及渗透力的增加是影响边坡动态稳定性的主导因素;极端久雨后期,暂态饱和区内岩石的软化效应对边坡稳定性起控制作用。

关键词：道路工程软岩边坡数值计算动态稳定性极端久雨饱和非饱和渗流软化效应

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软岩边坡肋柱式锚杆加固设计及稳定性分析

软岩边坡肋柱式锚杆加固设计及稳定性分析

作者：马继良湖南科技大学

学位级别：硕士

边坡工程在工程建设中较常见,土质边坡的设计计算理论发展的比较成熟,而岩质边坡相对于土质边坡理论来说,有许多问题还需解决。本文在软岩边坡的加固设计中参考现行规范规定,采用弹性地基梁理论进行计算,最后按照能量法原理进行边坡加... 详细信息

边坡工程在工程建设中较常见,土质边坡的设计计算理论发展的比较成熟,而岩质边坡相对于土质边坡理论来说,有许多问题还需解决。本文在软岩边坡的加固设计中参考现行规范规定,采用弹性地基梁理论进行计算,最后按照能量法原理进行边坡加固后的稳定性分析。本文主要理论内容如下:1.连续梁支座反力的求解可以采用三弯矩方程或者五弯矩方程,刚性支座上的连续梁主要采用三弯矩方程方法求解。对于多跨连续梁这一超静定结构,视简支梁为基本体系,以多余支座处的未知弯矩为未知量列出力法方程求解内力是三弯矩方程的基本解题思路,相对于以支座处的反力为多余未知力求解要简单。本文采用三弯矩方程求解支座反力,即锚杆轴力沿肋柱方向的分力大小。2.弹性半无限空间地基模型认为地基表面作用的任一集中力不仅对该作用点的沉降产生影响,而且其他点的沉降也与该集中力有关,具体的沉降量可以由布辛内斯克(J.V.Boussinesq)课题的解答得到。本文依照弹性半无限空间地基模型理论,以锚杆轴力沿肋柱方向的分力和肋柱后地基反力共同作用来求解肋柱内力。3.能量法,即塑性极限分析的上限法,是从功能耗散角度出发,在运动许可的速度场中建立速率表示的虚功方程,以此解作为问题的解答。岩质边坡在发生破坏时常沿岩体内原有节理、裂隙和断层面等滑裂,在此速度间断面上建立虚功率方程。考虑肋柱锚杆的加固作用、裂隙间水的作用和地震作用的影响,按照滑裂面为单一直线型和折线型,分别列出功率方程,利用强度折减法折减抗剪强度指标求得边坡安全系数。

关键词：软岩边坡肋柱锚杆弹性地基模型能量法