• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      考慮降雨因素的廢石堆場邊坡穩(wěn)定性研究①

      2022-11-10 06:24:04王遠來史秀志邱賢陽
      礦冶工程 2022年5期
      關(guān)鍵詞:石堆廢石安全系數(shù)

      劉 胤,王遠來,史秀志,邱賢陽

      (1.中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院,湖南 長沙 410083;2.廣西中金嶺南礦業(yè)有限責(zé)任公司,廣西 武宣 545900)

      降雨是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的重要因素。降雨入滲會增加廢石散體堆積物的自重,導(dǎo)致坡體下滑力增加;同時雨水入滲會改變廢石散體物料的內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等物理力學(xué)參數(shù),導(dǎo)致廢石抗剪強度降低[1],且孔隙水壓力使坡體內(nèi)部裂隙更加發(fā)育[2],從而導(dǎo)致失穩(wěn)滑坡。

      極限平衡法因模型簡單直觀、計算方便,已成為最常見的邊坡穩(wěn)定性計算方法[3-8],但其僅考慮了自重因素,未考慮降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響。數(shù)值模擬法在模擬巖土體的漸進破壞、失穩(wěn)及大變形問題上有很大優(yōu)勢并可以加入降雨因素的影響,本文采用FLAC3D軟件對廢石堆場邊坡在自重條件和降雨條件下的穩(wěn)定性進行對比分析。

      1 工程概況

      凡口鉛鋅礦廢石堆場始建于20世紀70年代,廢石堆場由松散廢石物料堆積而成,其邊坡北側(cè)毗鄰一條礦區(qū)公路,東側(cè)處于采石開挖中,目前廢石堆場的堆積高度已達到20 m。凡口鉛鋅礦廢石堆場現(xiàn)狀如圖1所示。通過對廢石堆場現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查及邊坡形態(tài)測定可知,廢石堆場邊坡坡角在35°~65°之間,廢石堆場自然安息角為36°,頂?shù)撞勘砻媸制秸壳暗膹U石日排放量約300~400 t。該礦所處地區(qū)屬亞熱帶,氣候溫暖潮濕,降雨量大,年平均降雨量1 500~1 600 mm,降雨對廢石堆場的穩(wěn)定性影響很大,隨著廢石堆場規(guī)模不斷擴大,面對如此降雨豐沛的現(xiàn)狀,廢石堆場整體穩(wěn)定性逐漸下降,其面臨的風(fēng)險逐漸增大。

      圖1 凡口鉛鋅礦廢石堆場現(xiàn)狀

      根據(jù)《有色金屬礦山排土場設(shè)計規(guī)范》(GB 50421—2007)以及《金屬非金屬礦山排土場安全生產(chǎn)規(guī)則》(AQ 2005—2005)相關(guān)規(guī)定,廢石堆場邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs取值應(yīng)為1.15~1.30。凡口鉛鋅礦廢石堆場北側(cè)邊坡毗鄰公路,若發(fā)生邊坡失穩(wěn),將會導(dǎo)致公路的短時交通堵塞;東側(cè)邊坡167 m外有民居,但距離較遠,危害輕微;該區(qū)域雨季長、雨量大,易發(fā)生次生災(zāi)害。綜合考慮以上因素,廢石堆場邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)Fs取1.20。

      2 降雨條件下廢石堆場邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究

      采用FLAC3D計算軟件對廢石堆場邊坡穩(wěn)定性進行分析,主要研究分析廢石堆場邊坡在自重工況和降雨工況、不同邊坡角條件下邊坡的安全系數(shù)、剪切應(yīng)變增量、塑性區(qū)和速度矢量,以此來分析判斷邊坡的穩(wěn)定性以及邊坡的危險滑動面。

      2.1 模型建立

      建立特定坡面的邊坡模型,將廢石堆場整體進行切分,再劃分為若干小單元邊坡模型進行分析,建立的模型如圖2所示,從上至下分別為:廢石邊坡體、風(fēng)化土層、白云巖基巖,模型寬200 m,廢石邊坡體高20 m,風(fēng)化土層、白云巖基巖厚度均為10 m,為簡化計算,模型厚度為1 m。

      圖2 FLAC3D邊坡模型圖

      依據(jù)凡口鉛鋅礦提供的地質(zhì)資料,各巖土力學(xué)參數(shù)如表1所示。

      表1 巖土力學(xué)參數(shù)

      根據(jù)凡口鉛鋅礦1964~2017年間最大日降雨量數(shù)據(jù)統(tǒng)計[9],該礦50年間最大日降雨量為204.2 mm,屬于特大暴雨天氣。本次模擬設(shè)置降雨強度為50年一遇,廢石堆場頂部廢石物料的滲透系數(shù)在0.002~0.004 m/s之間,天然含水率為2.9%。

      2.2 穩(wěn)定性分析

      2.2.1 剪切應(yīng)變增量

      計算得到在自重和降雨條件下各角度的最大剪切應(yīng)變增量云圖如表2所示(由于篇幅有限,此處僅展示35°、43°、65°結(jié)果),潛在滑動區(qū)可以直觀地展現(xiàn)邊坡可能發(fā)生失穩(wěn)的區(qū)域及范圍,隨著邊坡角逐漸增大,剪切應(yīng)變增量由坡角位置、以圓弧狀逐漸向坡頂發(fā)展,邊坡角43°時,降雨工況下滑動區(qū)已在坡面從坡角至坡頂貫通成圓弧形的整體;相比自重工況,相同坡角情況下降雨工況剪切應(yīng)變增量更大且滑動帶發(fā)展范圍更大。

      表2 不同邊坡角的潛在滑動區(qū)

      將2種工況不同邊坡角下對應(yīng)的邊坡安全系數(shù)繪制成圖,如圖3所示。以標準安全系數(shù)1.20為參照,自重工況下對應(yīng)邊坡角為43°,而降雨工況下邊坡角為37°,說明降雨使邊坡穩(wěn)定性降低,增加了失穩(wěn)風(fēng)險。

      圖3 安全系數(shù)隨邊坡角變化曲線

      2.2.2 塑性區(qū)

      不同工況下的塑性區(qū)云圖見表3。當邊坡角較小時,有零散的較小塑性區(qū)出現(xiàn)在坡角處及風(fēng)化黃土層中;隨著邊坡角增大,塑性區(qū)域范圍逐漸增大,且逐漸向坡面移動,坡角處的塑性區(qū)逐漸向上擴展;邊坡角為43°時,降雨工況下坡面處開始出現(xiàn)平行于其自身的塑性貫通區(qū),此時極易發(fā)生邊坡失穩(wěn);自重工況下,邊坡塑性區(qū)僅在坡面中部附近出現(xiàn)且并未貫通,說明邊坡還處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

      表3 不同邊坡角的塑性分布區(qū)

      2.2.3 速度矢量

      2種工況不同邊坡角下對應(yīng)的速度矢量圖如表4所示。從表4可以看出,邊坡角較小時,速度矢量方向指向邊坡頂部,且速度矢量較大值區(qū)域集中在邊坡后沿;隨著邊坡角增大,速度矢量逐漸由邊坡指向外部,坡腳處的速度矢量較大值逐漸增加,高速度矢量區(qū)域與周圍區(qū)域差異明顯并沿坡面向上逐漸發(fā)展至坡頂。速度矢量大幅增加說明邊坡整體發(fā)生了相對位移,且主要破壞區(qū)發(fā)生在坡頂附近,坡頂發(fā)生失穩(wěn)的可能性很大。相比自重工況,降雨工況速度矢量數(shù)值更大,邊坡角43°時,降雨工況速度矢量最大值為2.16×10-4,而自重工況下僅為1.39×10-7,說明降雨更易導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

      表4 不同邊坡角的速度矢量圖

      3 廢石堆場邊坡穩(wěn)定性控制措施

      隨著邊坡角增大,邊坡安全系數(shù)值越小,潛在滑動區(qū)越大,塑性貫通區(qū)也越大,邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞的可能性就越大,說明邊坡角對邊坡穩(wěn)定性影響顯著。分析結(jié)果表明,邊坡安全系數(shù)要達到標準安全系數(shù)1.20,自重工況下邊坡角應(yīng)小于43°,降雨工況下邊坡角應(yīng)小于37°。因此可以對邊坡角過大區(qū)域進行削坡處理,降低邊坡角,將削坡處理后的邊坡角控制在37°及以下,即可保證邊坡在任何工況下保持自身整體穩(wěn)定安全。

      根據(jù)凡口鉛鋅礦廢石堆場的邊坡特點,物料屬介于土質(zhì)和巖質(zhì)之間的散體,邊坡高20 m,邊坡角局部達65°,屬高陡邊坡,因此決定采用臺階型邊坡形狀,削坡處理前后示意圖如圖4所示。

      削坡處理前后的模擬結(jié)果如圖5所示。削坡處理后的邊坡在降雨工況下的安全系數(shù)為1.43,大于標準安全系數(shù)1.20。從圖5可以看出,潛在滑動區(qū)域明顯下降;塑性貫通區(qū)變小,并轉(zhuǎn)移至邊坡后緣。說明削坡處理后,邊坡由高失穩(wěn)風(fēng)險變?yōu)橄鄬Π踩€(wěn)定狀態(tài)。

      圖5 削坡處理前后邊坡對比

      4 結(jié) 論

      1)運用FLAC3D軟件對廢石堆場邊坡進行數(shù)值模擬分析,結(jié)果表明,降雨會明顯增大邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險,自重工況下,廢石堆場邊坡最大安全邊坡角43°;降雨工況(即考慮“50年一遇”的最大日降雨量的降雨條件下),最大安全邊坡角降低到37°。

      2)削坡處理后邊坡在降雨工況下的安全系數(shù)為1.43,大于標準安全系數(shù)1.20,滿足不同工況下邊坡穩(wěn)定性要求,說明削坡處理方案合理。

      猜你喜歡
      石堆廢石安全系數(shù)
      龍影疑蹤
      考慮材料性能分散性的航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)安全系數(shù)確定方法
      萊比塘銅礦廢石分區(qū)排放研究
      鐵選廢石人工砂替代天然河砂配制預(yù)拌混凝土的研究
      重力式擋土墻抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)的異性分析及經(jīng)驗安全系數(shù)方法
      閘室樁基處理后水平抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)提高值的估算范圍研究
      石堆上的樂趣
      海洋工程OFFSHORE ENGINEERING
      新疆青河縣發(fā)現(xiàn)罕見石棺墓墓葬
      廢石尾砂二步驟無膠結(jié)澆注充填技術(shù)實踐
      宜宾市| 沽源县| 得荣县| 沙坪坝区| 莎车县| 明溪县| 桂林市| 岳普湖县| 牡丹江市| 海口市| 元谋县| 连江县| 湛江市| 贵阳市| 班玛县| 鱼台县| 香格里拉县| 伊春市| 青阳县| 安远县| 随州市| 九江市| 遂宁市| 德保县| 上犹县| 曲靖市| 屯昌县| 天台县| 开鲁县| 鸡泽县| 米泉市| 仁布县| 古蔺县| 伊川县| 皋兰县| 西充县| 长葛市| 闻喜县| 柞水县| 陇西县| 瑞金市|