DE-BA-LSSVM的露天礦邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)

基于模糊物元理論,將露天礦邊坡的穩(wěn)定性視為物元事物,建立邊坡穩(wěn)定性多判據(jù)綜合預(yù)測(cè)模型。通過定量化分析露天礦邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)的單一判據(jù),構(gòu)造各預(yù)測(cè)判據(jù)指標(biāo)及量值復(fù)合模糊物元,應(yīng)用層次分析法確定各判據(jù)指標(biāo)的權(quán)重,計(jì)算各物元事物的貼近度值,通過貼近度值的排序確定露天礦邊坡的穩(wěn)定性等級(jí),從而實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)。

安全是礦山開采的最重要指標(biāo),對(duì)于露天礦山的開采工作而言,在開采過程中就其邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析,可提升礦山開采的穩(wěn)定性.本文通過實(shí)例分析的方式,就模糊綜合評(píng)價(jià)法在露天礦邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用進(jìn)行分析.

某山坡露天礦,原設(shè)計(jì)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(kù)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(jì)合理的最終邊坡角是50°38′;應(yīng)用8m長(zhǎng)的錨索加固局部臺(tái)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(shí)的同段最大裝藥量與爆距對(duì)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(dòng)面的弱點(diǎn).

安全是礦山開采的最重要指標(biāo),對(duì)于露天礦山的開采工作而言,在開采過程中就其邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析,可提升礦山開采的穩(wěn)定性。本文通過實(shí)例分析的方式,就模糊綜合評(píng)價(jià)法在露天礦邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

針對(duì)貴州某露天礦已失穩(wěn)邊坡,制定出切實(shí)可行的綜合治理方案,采用slide軟件進(jìn)行建模、數(shù)值模擬,得出失穩(wěn)邊坡修復(fù)后邊坡的安全系數(shù)均大于礦山安全系數(shù)界限值f=1.30,邊坡穩(wěn)定狀態(tài)為穩(wěn)定,驗(yàn)證了綜合治理方案的可行性,確保了礦山安全生產(chǎn),為其他類似邊坡治理提供工程實(shí)踐及技術(shù)參考。

為了對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行客觀研究,選取了黏聚力、內(nèi)摩擦角、坡高、坡角、地應(yīng)力5個(gè)影響邊坡穩(wěn)定性的因素構(gòu)成評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,以邊坡a、b、c的樣本數(shù)據(jù)為參考,引進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度理論對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明:利用灰色關(guān)聯(lián)度理論對(duì)樣本a、b、c邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)結(jié)果與露天礦實(shí)際情況一致,為今后露天礦邊坡穩(wěn)定性分析提供了一種新思路。

根據(jù)甕福磷礦穿巖礦段采空區(qū)的分布情況,采用flac3d軟件建立三維地質(zhì)力學(xué)模型,分析地下采空區(qū)對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,提出露天礦開采的合理邊坡角。

軟弱夾層或軟弱結(jié)構(gòu)面的存在,引起邊坡蠕動(dòng)變形破壞,威脅露天礦邊坡穩(wěn)定。通過探討含軟弱夾層邊坡的破壞機(jī)理,分析含軟弱夾層邊坡的破壞形式,并結(jié)合礦山實(shí)際情況,運(yùn)用ansys軟件,建立含有軟弱夾層的露天礦邊坡體模型,并通過有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定該露天礦邊坡體是否穩(wěn)定,從而確定軟弱夾層對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定的重大影響。在工程實(shí)踐中,應(yīng)詳細(xì)查明軟弱層位置,提早制定有效的邊坡防護(hù)措施。

為了研究爆破振動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,揭示關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù),建立了考慮振動(dòng)應(yīng)力的平面滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式。借助數(shù)值模擬分析了布沼壩露天礦西幫變形區(qū)受爆破振動(dòng)影響時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)變化規(guī)律。結(jié)果表明:邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨著與爆源中心距離的增加呈對(duì)數(shù)規(guī)律增長(zhǎng),當(dāng)影響距離超過300m以后,爆破振動(dòng)對(duì)西幫邊坡穩(wěn)定性的影響可以忽略。邊坡穩(wěn)定系數(shù)與振動(dòng)速度曲線的協(xié)同性較高,峰值出現(xiàn)的時(shí)刻相同,振幅滿足比例關(guān)系。

為了研究爆破振動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,揭示關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù),建立了考慮振動(dòng)應(yīng)力的平面滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式。借助數(shù)值模擬分析了布沼壩露天礦西幫變形區(qū)受爆破振動(dòng)影響時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)變化規(guī)律。結(jié)果表明：邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨著與爆源中心距離的增加呈對(duì)數(shù)規(guī)律增長(zhǎng),當(dāng)影響距離超過300m以后,爆破振動(dòng)對(duì)西幫邊坡穩(wěn)定性的影響可以忽略。邊坡穩(wěn)定系數(shù)與振動(dòng)速度曲線的協(xié)同性較高,峰值出現(xiàn)的時(shí)刻相同,振幅滿足比例關(guān)系。

露天礦邊坡巖體中如果存在著軟弱結(jié)構(gòu)面或者是軟弱夾層,就會(huì)造成邊坡的蠕動(dòng)、變形,從而對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。巖體結(jié)構(gòu)面是影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素之一,而巖體中的軟弱夾層常常會(huì)導(dǎo)致邊坡巖體處于不穩(wěn)定的狀態(tài),對(duì)露天礦場(chǎng)的生產(chǎn)安全與作業(yè)設(shè)備、人員的安全帶來隱患。所以,了解軟弱夾層對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定性的影響具有重要的研究意義。

露天礦時(shí)常用爆破的方式來破巖開采，而爆破過程中引起的震動(dòng)傳到露天礦的高陡邊坡上，影響邊坡的穩(wěn)定性，而且露天礦的高陡邊坡失穩(wěn)滑坡成為露天礦生產(chǎn)的重大安全隱患。本文主要分析爆破震動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響意義及破壞形式，從而得出爆破震動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響因素。

以某露天礦邊坡為研究對(duì)象,結(jié)合礦區(qū)的水文工程地質(zhì)條件,借助有限元計(jì)算軟件midas/gts,在兩種不同的降雨條件開展了多個(gè)工況下的露天礦邊坡穩(wěn)定性研究分析。結(jié)果表明：在強(qiáng)降雨條件下,由于降雨強(qiáng)度遠(yuǎn)大于土體的滲透能力,短時(shí)間內(nèi)邊坡淺層土體含水量會(huì)迅速增加,會(huì)形成暫態(tài)飽和區(qū),因此對(duì)深部土體影響較小,對(duì)邊坡的穩(wěn)定性和安全系數(shù)影響較小;連陰雨條件下,當(dāng)降雨強(qiáng)度小于土體的滲透能力時(shí),雨水能夠充分滲入到邊坡土體中,對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。通過繪制曲線圖可知滲透系數(shù)的增大開始階段安全系數(shù)按斜率較大的線性函數(shù)發(fā)生變化,隨后安全系數(shù)遞減速率逐漸降低,當(dāng)飽和透系數(shù)達(dá)到一定程度后,安全系數(shù)變化不明顯。

露天礦閉坑后的含煤邊坡會(huì)因治理不善、遺煤自燃,從而導(dǎo)致失穩(wěn)滑坡、塌方等危害。本文基于露天礦含煤邊坡的治理現(xiàn)狀,結(jié)合影響邊坡穩(wěn)定性的自然因素、工程因素,對(duì)露天礦含煤邊坡的滑坡模式以及穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行研究。

以某露天礦邊坡為研究對(duì)象,結(jié)合礦區(qū)的水文工程地質(zhì)條件,借助有限元計(jì)算軟件midas/gts,在兩種不同的降雨條件開展了多個(gè)工況下的露天礦邊坡穩(wěn)定性研究分析。結(jié)果表明：在強(qiáng)降雨條件下,由于降雨強(qiáng)度遠(yuǎn)大于土體的滲透能力,短時(shí)間內(nèi)邊坡淺層土體含水量會(huì)迅速增加,會(huì)形成暫態(tài)飽和區(qū),因此對(duì)深部土體影響較小,對(duì)邊坡的穩(wěn)定性和安全系數(shù)影響較小;連陰雨條件下,當(dāng)降雨強(qiáng)度小于土體的滲透能力時(shí),雨水能夠充分滲入到邊坡土體中,對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。通過繪制曲線圖可知滲透系數(shù)的增大開始階段安全系數(shù)按斜率較大的線性函數(shù)發(fā)生變化,隨后安全系數(shù)遞減速率逐漸降低,當(dāng)飽和透系數(shù)達(dá)到一定程度后,安全系數(shù)變化不明顯。

某高海拔高寒地區(qū)露天礦最終邊坡角采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型所得結(jié)果為45°.為驗(yàn)證該預(yù)測(cè)值的合理性和露天礦設(shè)計(jì)邊坡的穩(wěn)定性,采用邊坡凍融損傷巖體力學(xué)參數(shù)修正方法和有限元cad-midas耦合建模技術(shù),詳細(xì)分析了具有45°邊坡角的露天礦凍融邊坡的應(yīng)力、位移分布規(guī)律.研究表明：邊坡體內(nèi)部應(yīng)力和位移量較小,安全系數(shù)均大于1.1,滿足設(shè)計(jì)要求,表明設(shè)計(jì)的45°邊坡角較合理,利用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)邊坡角的思路具有一定的科學(xué)性.

針對(duì)安太堡露天礦西北幫高陡邊坡,介紹了邊坡的工程背景和滑坡現(xiàn)狀。結(jié)合工程地質(zhì)、氣象條件等資料,分析了降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響機(jī)理,并使用slide軟件將潛在危險(xiǎn)滑體分為50個(gè)條塊,采用路徑搜索方法對(duì)強(qiáng)降雨邊坡在飽水和排水條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明:邊坡降雨飽水條件下的穩(wěn)定系數(shù)約為0.841,且最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面位于邊坡上部,穿過上層填土和粉土,而邊坡在排水條件下的穩(wěn)定性為1.010,最危險(xiǎn)滑動(dòng)面仍然位于邊坡上部,但滑動(dòng)區(qū)域相比飽水條件下明顯減小,滑動(dòng)面也隨之減小。

塊體理論是由石根華博士與r.e.goodman教授合作完成的具有重要意義的研究成果。它是石根華博士借助于自己出色的數(shù)學(xué)知識(shí),結(jié)合巖體穩(wěn)定性發(fā)展出的一種新方法,并且有了廣泛的應(yīng)用,為業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)可,而且處于不斷的完善中。巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀是決定邊坡失穩(wěn)模式的重要因素,本文對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的結(jié)構(gòu)面資料用赤平投影原理和玫瑰花圖原理進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,確定優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀,進(jìn)而為之后的邊坡穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。

露天礦邊坡中出現(xiàn)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面,由于形成時(shí)的地質(zhì)歷史時(shí)期、地質(zhì)條件不盡相同,所形成的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)也大不一樣.構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)特征對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響是一個(gè)熱門的問題.本文以新疆奇臺(tái)縣北塔山牧場(chǎng)煤礦邊坡中出現(xiàn)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面為研究對(duì)象,探尋其對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響,采用層次分析法,對(duì)復(fù)雜的指標(biāo)進(jìn)行分類,簡(jiǎn)化了計(jì)算,客觀對(duì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)做出評(píng)價(jià),克服了決策者主觀判斷而造成的損失,為實(shí)際生產(chǎn)提供參考.

青海某露天礦位于青海省西部東昆侖山脈西段,柴達(dá)木盆地南緣。礦體嚴(yán)格受鎂鐵-超鎂鐵雜巖體的控制,礦體產(chǎn)狀與巖體基本一致,呈北東東向展布,走向長(zhǎng)1680m,平均厚度85m,平均傾角20°。設(shè)計(jì)采用露天開采,西南部露天開采非工作幫最終邊坡角達(dá)到48°,通過三維建模和數(shù)值模擬對(duì)該露天礦邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明,該礦山露天開采終了邊坡中下部有發(fā)生圓弧型破壞的可能,在生產(chǎn)過程中存在安全隱患,需要采取加固措施。本文的研究為該礦山后期露天采場(chǎng)邊坡加固提供理論依據(jù)。

針對(duì)平朔集團(tuán)安太堡露天礦區(qū)邊坡的實(shí)際情況,采用工程地質(zhì)勘察、力學(xué)參數(shù)研究、數(shù)值分析、極限平衡分析、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析以及邊坡穩(wěn)定分區(qū)等相結(jié)合的研究方法。在工程地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)上建立工程地質(zhì)模型,以內(nèi)排土場(chǎng)為研究對(duì)象,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,內(nèi)排土場(chǎng)布置5個(gè)剖面。通過剖面實(shí)測(cè)對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行修正,應(yīng)用flac~(3d)數(shù)值模擬軟件研究邊坡變形破壞機(jī)理與破壞模式,運(yùn)用geo-slope和stab等極限平衡軟件計(jì)算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)并分析邊坡的穩(wěn)定性,計(jì)算了內(nèi)排土場(chǎng)邊坡在不同形態(tài)條件下的穩(wěn)定性,確定出能滿足安全系數(shù)的邊坡形態(tài),為露天礦邊坡治理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

多年凍巖土區(qū)露天礦邊坡具有特殊的地層分布,且坡表易受外環(huán)境周期性的影響而產(chǎn)生局部滑塌或掏蝕破壞。本文沿用含相變的溫度場(chǎng)、滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)耦合(thm)簡(jiǎn)化算法和理想邊坡模型,探究了邊坡凍融下局部損傷破壞演化過程,討論了基于屈服接近度的局部穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)方法的實(shí)用性,并以此研究了各因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:拉塑性區(qū)會(huì)隨著季融層回凍而內(nèi)移,坡體淺層有沿季凍層底冰面滑塌的可能,而坡肩內(nèi)部是坡體整體安全性的受力關(guān)鍵,局部有效屈服區(qū)綜合了拉剪破壞的性質(zhì)及其區(qū)域分布。凍結(jié)溫度、坡高、凍融循環(huán)次數(shù)、熱膨脹系數(shù)、孔隙率對(duì)局部有效屈服區(qū)的影響程度依次減弱。其中,坡高、凍結(jié)溫度、凍融次數(shù)主要導(dǎo)致坡體內(nèi)部的損傷積累,坡角更易導(dǎo)致坡表的破壞,而熱膨脹系數(shù)、孔隙率將同時(shí)增大坡體的破壞區(qū)與損傷區(qū)。