异形椭球滑面构建及边坡三维稳定性分析

1

作者 陈应显 富颉鹏 +2 位作者 陈健 马慧茹 朱喆 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4214-4221,共8页

边坡临界滑动面的确定是边坡稳定性分析中的关键问题之一。现实中边坡所处环境往往十分复杂且形状各异,而传统的滑动面模型难以全面适应这些复杂条件。因此,提出了一种基于异形椭球面作为滑动面的三维稳定性分析方法。首先,构建异形椭... 边坡临界滑动面的确定是边坡稳定性分析中的关键问题之一。现实中边坡所处环境往往十分复杂且形状各异,而传统的滑动面模型难以全面适应这些复杂条件。因此,提出了一种基于异形椭球面作为滑动面的三维稳定性分析方法。首先,构建异形椭球方程,并通过空间几何变换生成由半长轴a等六个参数控制的异形椭球。利用异形椭球在短轴上的不对称性,生成Ⅰ型和Ⅱ型两种异形椭球滑面,使用插值方法将两种滑面应用于三维边坡,形成异形椭球滑动面。接着,采用剩余推力法和遗传算法计算边坡稳定性系数,并搜索临界滑动面。通过经典算例进行验证,对比分析了标准椭球滑面与异形椭球滑面的稳定性。结果表明,Ⅰ型和Ⅱ型异形椭球滑面的边坡安全系数分别为2.266和1.994,相较于标准椭球滑面,异形椭球滑面在搜索过程中显示出更快的速度和更稳定的最小安全系数收敛,更适用于复杂边坡。最后,将Ⅱ型异形椭球滑面在工程实例中应用,计算结果与实际情况相符,验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 安全工程 异形椭球滑动面 剩余推力法 临界滑面搜索 边坡稳定性分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种基于数值应力场的强度各向异性边坡稳定性分析方法 被引量：11

2

作者 陈立平 张顶立 +2 位作者 房倩 应国刚 黄俊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3611-3618,共8页

提出了一种基于数值应力场下的边坡临界滑动面和临界坡高的分析方法。该分析方法首先利用有限元得到边坡内部较为精确的应力场,再通过在边坡内部模拟类似于链式反应过程中粒子产生和运动规律,在此基础上完成临界滑动面的搜索。主要结论... 提出了一种基于数值应力场下的边坡临界滑动面和临界坡高的分析方法。该分析方法首先利用有限元得到边坡内部较为精确的应力场,再通过在边坡内部模拟类似于链式反应过程中粒子产生和运动规律,在此基础上完成临界滑动面的搜索。主要结论如下:(1)提出了一种基于数值应力场的边坡临界滑动面的搜索方法,该方法可在不对边坡滑动面形状和位置进行干预的情况下完成潜在破坏路径的搜索。(2)通过对算法中区域与边界、激发源、产物扩散路径、路径权值4方面要素进行合理控制,可使算法在具有较高精度的同时又能保证较好的分析效率。(3)算法能较为方便地考虑真实应力条件下地层强度各向异性对边坡稳定性的影响,并能对临界坡高进行很好的分析。(4)通过具体算例对本文算法的计算结果进行验证,将所得结果与PSO和Monte Carlo两种方法得到结果进行对比,对本文方法的可靠性进行了验证,取得了较好的效果。 展开更多

关键词 边坡 算法 强度各向异性 数值应力场 临界滑动面 临界坡高

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Janbu法的边坡整体稳定性滑动面搜索新方法 被引量：46

3

作者 邓东平 李亮 赵炼恒 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期891-898,共8页

对于边坡整体稳定分析,找到了一种用随机角来搜索随机滑动面的新方法。在此过程中,采用简化Janbu法计算安全系数。这种新方法产生随机滑动面的过程是:先假定滑动面与边坡上、下缘的交点,在某一初始方向的情况下,以下缘交点为基点开始每... 对于边坡整体稳定分析,找到了一种用随机角来搜索随机滑动面的新方法。在此过程中,采用简化Janbu法计算安全系数。这种新方法产生随机滑动面的过程是:先假定滑动面与边坡上、下缘的交点,在某一初始方向的情况下,以下缘交点为基点开始每随机一个角度方向,使其与对应的滑动体土条划分竖线相交,直到随机角度方向与上、下缘交点的连线重合,将这些交点依次连接,即可得到一条随机曲线(或随机滑动面)。通过随机模拟曲线,发现随机角物理意义明确,具有以下两个独特优点:①只有一个随机条件,随机因素易于控制,便于计算机编程;②为保证其随机曲线为一光滑曲线,可对随机角进行适当优化,并且在条分数足够大时,能够模拟任何曲线。针对以往随机搜索精度不高的问题,采用近似曲线来代替随机曲线的方法加以改进,并且将近似曲线的生成进行了简化。经各种实例对比分析后,得出此方法计算得出的安全系数与以往研究成果颇为接近,得到的最危险滑动面亦与实际情况相符,因而可说明此方法能够适用于边坡整体稳定性分析。 展开更多

关键词 边坡整体稳定性 随机曲线 条分法 简化Janbu法 安全系数 最危险滑动面

在线阅读 下载PDF 职称材料

临界滑动场技术在排土场边坡设计中的应用 被引量：3

4

作者 韦寒波 孙世国 +1 位作者 高谦 高振林 《工程地质学报》 CSCD 2008年第2期278-282,共5页

边坡临界滑动场技术是近年发展起来的一种边坡稳定性分析方法。它能准确快速确定多层介质、多台阶边坡任意形状的临界滑动面,全面评价边坡整体和局部稳定性。文章首先应用临界滑动场技术对原设计15°坡角时的龙桥排土场边坡进行临... 边坡临界滑动场技术是近年发展起来的一种边坡稳定性分析方法。它能准确快速确定多层介质、多台阶边坡任意形状的临界滑动面,全面评价边坡整体和局部稳定性。文章首先应用临界滑动场技术对原设计15°坡角时的龙桥排土场边坡进行临界滑动面搜寻,确定边坡整体安全系数为1.42,证明原设计的15°坡角取值过于保守。然后再应用临界滑动场技术的扩展方法进行反向分析,在给定安全系数为1.30的条件下,求得最佳设计坡角为17°。研究成果为将来矿山的排土工作提供指导,具有一定的工程实用性。 展开更多

关键词 边坡设计 边坡稳定性 排土场 滑动面 临界滑动场

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于临界滑移场技术的露天矿边坡稳定性分析 被引量：8

5

作者 孙世国 王明月 缪静芳 《中国矿业》 北大核心 2014年第2期92-95,共4页

本文主要应用临界滑移场技术依次搜寻、确定所研究露天矿边坡的最危险滑坡位置,再应用Ordinary、Bishop、Janbu、Morgenstern-Price四种边坡稳定性评价方法对该搜寻出危险滑面的边坡进行稳定性评价。应用以上所述方法,对本文所述露天矿... 本文主要应用临界滑移场技术依次搜寻、确定所研究露天矿边坡的最危险滑坡位置,再应用Ordinary、Bishop、Janbu、Morgenstern-Price四种边坡稳定性评价方法对该搜寻出危险滑面的边坡进行稳定性评价。应用以上所述方法,对本文所述露天矿现状边坡进行稳定性评价,在确保该露天矿现状边坡稳定的前提下,对其到界边坡进行坡角优化设计,找到既能使采场边坡稳定,又能实现石英石开采量最大和边坡剥离量最小的最佳坡角并确定最终开采方案。 展开更多

关键词 临界滑移场技术 边坡稳定性 露天矿边坡 最佳坡角

在线阅读 下载PDF 职称材料

应用临界滑动场技术确定排土场极限堆高 被引量：5

6

作者 阚生雷 孙世国 刘合寨 《金属矿山》 CAS 北大核心 2010年第8期33-35,38,共4页

边坡临界滑动场技术从边坡与基底整体出发,通过数值计算,快速、准确地确定多层介质边坡任意形状的临界滑动面,全面评价边坡局部和整体稳定性。应用滑动场技术的反向搜寻方法,即给定安全系数,搜寻边坡允许的最大坡角,并结合工程实例选择... 边坡临界滑动场技术从边坡与基底整体出发,通过数值计算,快速、准确地确定多层介质边坡任意形状的临界滑动面,全面评价边坡局部和整体稳定性。应用滑动场技术的反向搜寻方法,即给定安全系数,搜寻边坡允许的最大坡角,并结合工程实例选择控制排土场稳定的剖面,进行排土场极限堆高设计。 展开更多

关键词 排土场 临界滑动场 边坡稳定 极限堆高

在线阅读 下载PDF 职称材料

应用临界滑移场技术进行坡角优化设计的方法 被引量：24

7

作者 孙世国 冉启发 李国柱 《中国矿业》 北大核心 2006年第10期72-74,共3页

本文以剩余推力法为基础,应用临界滑移场的理论,建立危险滑面的搜寻方法,可以求解临界状态下的滑面。作者结合人工开挖边坡与山体边坡复合体的变形特点,应用临界滑移场的扩展方法,进行反向搜索,即给定安全系数,搜寻允许的最大坡角,并结... 本文以剩余推力法为基础,应用临界滑移场的理论,建立危险滑面的搜寻方法,可以求解临界状态下的滑面。作者结合人工开挖边坡与山体边坡复合体的变形特点,应用临界滑移场的扩展方法,进行反向搜索,即给定安全系数,搜寻允许的最大坡角,并结合实例进行了到界边坡的优化设计,从而给出到界边坡的最佳设计坡角,修正原设计中的不足,确保矿山安全和资源回收率。 展开更多

关键词 临界滑移场 滑面搜寻 边坡稳定

在线阅读 下载PDF 职称材料

露天转地下开采对复合边坡稳定性影响的评价 被引量：5

8

作者 贾太保 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期116-119,共4页

露天矿深部资源开采因受到剥采比等因素的制约需要转为井工矿开采;从采掘空间位置分布关系来看,边坡体位于地下采动影响域内,由此造成了两种采动效应的相互作用,并构成复合叠加效应,使得边坡稳定性受到严重影响,一旦产生滑坡将严重影响... 露天矿深部资源开采因受到剥采比等因素的制约需要转为井工矿开采;从采掘空间位置分布关系来看,边坡体位于地下采动影响域内,由此造成了两种采动效应的相互作用,并构成复合叠加效应,使得边坡稳定性受到严重影响,一旦产生滑坡将严重影响周边环境的安全或诱发次生灾害。以某矿的开采工程实践为背景,针对地下开采作用下山体与露天边坡的稳定性进行了研究,系统分析了露天坡和山峰外侧边坡的稳定性,并对滑坡可能产生的后果及其次生灾害进行了分析,从而为矿山安全生产和防控提供了决策依据。 展开更多

关键词 露天转地下 叠加作用 临界滑移场 边坡稳定

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于三参数破坏准则的均质边坡稳定性上限分析 被引量：1

9

作者 赵炼恒 赵伟龙 +2 位作者 韦彬 贾光龙 胡世红 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期188-199,共12页

非线性特征是岩土体材料的固有特性.研究表明,在此特征条件下,基于旋转失稳机制的均质边坡潜在滑动面并非单一对数螺旋线.本文假定岩土体材料服从三参数非线性强度准则,在极限分析上限定理的基础上,构建了均质边坡旋转失稳机制;通过拟... 非线性特征是岩土体材料的固有特性.研究表明,在此特征条件下,基于旋转失稳机制的均质边坡潜在滑动面并非单一对数螺旋线.本文假定岩土体材料服从三参数非线性强度准则,在极限分析上限定理的基础上,构建了均质边坡旋转失稳机制;通过拟静力方法考虑地震荷载,基于力学平衡方程结合变分原理获得边坡临界滑动面及其应力分布的微分方程组,采用Runge-Kutta方法进行求解,并基于虚功率原理结合免疫算法获得边坡最小临界高度.通过与有限元极限分析法(FELA)的结果进行对比验证了非线性上限变分分析方法的准确性和有效性.在此基础上,分析了无量纲强度参数(T、A、n)、水平地震加速度系数(kx)、边坡倾角(β)等因素对边坡稳定系数(Fn)、潜在滑动面及其应力分布的影响规律.本方法无需假定边坡潜在滑动面,丰富了边坡稳定性非线性分析理论,可为边坡的加固设计提供理论支持和有益参考. 展开更多

关键词 三参数非线性破坏准则 边坡稳定性 上限变分分析 稳定系数 临界滑动面 免疫算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于岩体抗压强度折减的边坡稳定性分析方法 被引量：24

10

作者 张文莲 孙晓云 +1 位作者 陈勇 金申熠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期607-615,共9页

在岩体边坡稳定性分析方法中,基于非线性Hoek-Brown准则的强度折减法,存在折减方案不统一或计算太复杂等问题。针对这一问题,提出了一种基于岩体抗压强度的广义Hoek-Brown准则强度折减法,比直接折减材料参数,更能体现强度衰减的物理意... 在岩体边坡稳定性分析方法中,基于非线性Hoek-Brown准则的强度折减法,存在折减方案不统一或计算太复杂等问题。针对这一问题,提出了一种基于岩体抗压强度的广义Hoek-Brown准则强度折减法,比直接折减材料参数,更能体现强度衰减的物理意义。方案以岩体单轴抗压强度作为折减依据,对岩石单轴抗压强度σ_(ci)和反映岩体结构特征的参数组合s^(α)(s、α均为模型参数)进行同比折减,分析该方案下抗剪切强度和抗拉强度的折减比例,并基于平均抗剪强度定义安全系数。应用该方案,对两个经典边坡算例进行稳定性分析,将所得安全系数、临界滑动面与局部线性化强度折减法、极限平衡法进行对比。结果表明,对于两算例,本方法所得安全系数与其他两种方法结果接近,相对误差低于2%;在算例1中,本方法得到的临界滑动面位置与其他两种方法结果一致性很高;在算例2中,本方案滑动面位置更接近于局部线性化法,且能同时反映剪切和拉伸破坏。以上结果验证了本强度折减方案和安全系数定义法的可靠性和合理性。 展开更多

关键词 强度折减法 边坡稳定性分析 广义Hoek-Brown准则 安全系数 临界滑动面

在线阅读 下载PDF 职称材料

河曲露天矿端帮陡帮开采技术可行性研究 被引量：8

11

作者 罗科 马力 +4 位作者 刘晨东 吕贵龙 石磊 徐甜新 薛飞 《煤炭工程》 北大核心 2022年第5期19-25,共7页

以河曲露天煤矿为研究对象,采用极限平衡法与有限元强度折减法,分析当前开采条件下的边坡稳定性,提出最佳边坡角度及结构形态,并研究了各端帮陡帮开采方案及其稳定性情况。研究结果表明:河曲露天矿端帮边坡采用凸形边坡结构形态可以在... 以河曲露天煤矿为研究对象,采用极限平衡法与有限元强度折减法,分析当前开采条件下的边坡稳定性,提出最佳边坡角度及结构形态,并研究了各端帮陡帮开采方案及其稳定性情况。研究结果表明:河曲露天矿端帮边坡采用凸形边坡结构形态可以在保证边坡稳定性的同时提高煤炭回采率。东端帮的整体边坡角为28°,当前稳定系数在1左右,处于临界平衡状态,可采用快速回填压帮的方式增大下部抗滑力防止边坡失稳。东帮剖面可年增加3.9万t原煤回收。西端帮整体边坡角在27°~28°之间,且稳定系数满足储备系数要求,采用凸形边坡结构时,其最大整体边坡角可以达到34°~36°,采用陡帮开采可使边坡角提升4°,多采煤约26万t,提高经济效益1021万元。 展开更多

关键词 端帮压煤 边坡稳定 危险滑面 陡帮开采

在线阅读 下载PDF 职称材料

粘性土坡稳定性的变分分析 被引量：1

12

作者 刘忠玉 《郑州工学院学报》 1995年第3期75-82,共8页

本文将粘性土坡的稳定性问题等价于一个单参变量函数的待定边界的泛函的变分问题。利用变分法,推导了滑裂面所应满足的微分方程(欧拉方程)和横截性条件。本文方法可确定滑裂面形状函数和安全系数。作为特例,本文讨论了简单土坡所可能出... 本文将粘性土坡的稳定性问题等价于一个单参变量函数的待定边界的泛函的变分问题。利用变分法,推导了滑裂面所应满足的微分方程(欧拉方程)和横截性条件。本文方法可确定滑裂面形状函数和安全系数。作为特例,本文讨论了简单土坡所可能出现的滑裂面形状,以及临界状态时的土坡的各种参数所应满足的条件,从而可确定临界坡高或临界坡度。 展开更多

关键词 粘性土坡 稳定性 安全系数 土坡 变分分析

在线阅读 下载PDF 职称材料