本期目录
吴功勇,聂兴信,李宗利,侯展娜,江 松,阮顺领,赵林海
摘要:
近年来,频繁发生的边坡失稳事故使边坡问题成为社会普遍关注的焦点,而岩-土复合边坡作为一种复杂边坡具有更大的危险性。为明确岩-土复合边坡的研究现状及存在问题,本研究首次将岩-土复合边坡作为一种特殊地质边坡进行综述性归纳总结,通过回顾我国岩-土复合边坡近年来事故情况及发展历史,阐述岩-土复合边坡稳定性分析方法、变形破坏机理及边坡防治等方面的研究现状,总结岩-土复合边坡目前亟待解决的部分关键性科学问题,在此基础上进一步展望发展方向。研究结果表明:岩-土复合边坡的变形破坏机理及稳定性等问题具有复杂性和综合性,目前仍缺乏针对该领域的系统研究和成熟理论,部分关键性科学问题有待解决,因此应加强理论方法、破坏机制及分析手段等相关方面的研究,同时结合多学科跨领域的理论方法、创新型系统化的研究思路、精细化智能化的分析手段逐步解决存在的部分关键性科学问题。从而有效指导工程实践,以简化分析过程、降低治理成本、改善生态环境并显著减少该类型边坡事故的发生,推动特殊地质边坡灾害防治。该综述研究以期为岩-土复合边坡相关提供基础性参考和指导。
安全工程
陆大丞,邓云腾,傅 峥,付俊
摘要:
金属矿山构造活跃且成矿环境复杂,露天与地下开采的复合扰动效应诱发采场围岩变形、坍塌、露天边坡失稳以及地表塌陷等工程地质问题,给矿山生产安全带来了严峻挑战。金属矿山岩体移动研究技术及岩体移动理论方法经过不断的完善,在不同的矿山进行推广应用,但矿山开采方式、开采设计,灾害分析、治理等问题还需要进一步的理论支撑。本文总结金属矿山露转地数值仿真技术与模型试验研究的优劣,阐述矿山开采岩体移动的内在机制与动态发展过程,通过金属矿山岩体活化理论、颗粒介质侧压理论、边坡双滑面挠度破坏模型、悬臂梁力学模型,分析不同地质条件下边坡及采场围岩变形破坏特征和失稳机理,结合目前露天边坡先进的监测预警技术以及地下采场围岩支护与地压调控技术,总结金属矿山岩体移动安全防控措施。分析目前面临的主要问题及研究的不足,展望未来的发展方向及研究趋势,为工程实践提供理论参考。
李耀宏,张梓旭,李树勋,袁林逊,刘正权,杨志全
摘要:
地震灾害严重影响排土场边坡的稳定性,开展地震作用下排土场边坡稳定性的分析对于预防严重地质灾害、确保交通畅通等具有重要现实意义。以排土场边坡为研究对象,基于GeoStudio有限元方法构建地质模型,对不同震级地震场景下的排土场进行数值计算,分析排土场动力响应特征参数以及稳定性影响。结果显示,边坡各监测点的位移、加速度和速度随时间动态变化趋势相似,且震级增大,其数值随之增大,且边坡安全系数和变形随震级的增大而增大。动力响应特性揭示了位移和加速度峰值随高度增加呈非线性变化,且动态响应与排土场边坡高程正相关,地震波在边坡的传播过程中表现存在滞后效应;不同震级对边坡安全系数和变形程度有显著影响,地震下的排土场边坡存在滑坡风险。研究可为排土场边坡工程的抗震设计提供理论依据。
刘惠洋,张东亮,李 光,金长宇,吕 凯,杨光辉
摘要:
复杂断层构造是威胁矿山安全的重要危险源之一,对露天矿边坡进行稳定性分析、安全评价和治理研究已成为国内外矿山研究领域的重要课题。本文选取了白云鄂博铁矿主采场南帮作为研究背景,针对该地区高陡边坡存在的复杂断层、局部失稳和滑坡等地质问题展开了深入调查和研究。研究采用了数值分析和短基线子集干涉测量(SBAS-InSAR)技术,能较为准确预测可能发生滑移的区域,提供精确的边坡稳定性评估。通过三维数值分析搜索潜在危险靶区,并用二维精细剖面计算进一步分析。在此基础上,应用SBAS-InSAR技术对地表形变进行时序监测,通过分析雷达影像的相位信息,精确测量地表微小变形,进一步验证了数值分析的可靠性和有效性。本文综合两种技术手段,全面评估了白云鄂博铁矿主采场南帮地区的边坡稳定性,有效预防和减轻地质灾害带来的损失,并为类似复杂断层构造的高陡露天矿边坡稳定性分析提供了一定参考。
聂 正,周昌育,王靖禹,张电吉
摘要:
以往的研究中,很少有研究降雨类型对边坡影响的。为了探究不同强降雨类型对边坡的影响规律,以前锋型、阶梯型、后峰型降雨为例,采用数值模拟的方法,研究三种夏季常见强降雨类型对边坡孔隙水压、位移、安全系数的影响。结果表明:阶梯型降雨对边坡内孔隙水压提升最大,影响的深度也最大;在孔隙水压随时间上升过程中,前锋型降雨的图像大致呈凸函数、阶梯型降雨大致呈先凹后直线、后峰型降雨大致呈凹函数。在位移随时间变化图像中:前锋型降雨呈凸函数;阶梯型降雨呈先凹再向直线段过渡,后呈现凸函数形状;后峰型降雨呈凹函数。三种强降雨类型均大幅降低了边坡安全系数,阶梯型降雨降低的幅度最大,后峰型降雨次之,前锋型降雨的影响最小。研究结论可为我国夏季暴雨期边坡的监测、防治提供一定的理论依据。
龙灿灿,沈振中,宋博旭,张宏伟
摘要:
为验证覆盖层上干式尾矿坝加高扩容设计方案的可行性,建立了最终堆积标高尾矿坝的三维有限元模型,采用动力时程分析法,分析了在加高扩容设计方案下尾矿坝的位移、应力、加速度,永久变形和坝坡稳定,并开展了动力特性参数和地震峰值加速度等因素对覆盖层上尾矿坝动力响应的影响。结果表明:加高扩容设计方案下,尾矿坝动力能够满足相应抗震设防要求;动剪切模量系数与动位移响应间存在负相关关系,与加速度响应存在正相关关系,地震动峰值加速度与动位移及加速度响应均为正相关关系。研究成果可为监管部门提供决策依据。
熊朝林,陈俊智,任春芳,卢林娟
摘要:
为探究坡面形状以及结构面倾角和结构面岩体参数对层状边坡稳定性的影响,利用FLAC3D软件采用强度折减法分别计算不同结构面倾角下凹形、直形和凸形层状边坡的安全系数。在结构面倾角为150°时,分析结构面密度、黏聚力、抗拉强度、内摩擦角和泊松比等参数对层状边坡安全系数的影响。结果表明:(1)不同坡面形状下结构面的倾角为0°-90°时层状边坡的稳定性大于结构面倾角为105°-165°时层状边坡的稳定性,即反倾层状边坡稳定性大于顺倾层状边坡。(2)坡面形状为凸形时层状边坡稳定性降低,凹形和直形对稳定性的影响较小。 (3) 结构面倾角为150°时,层状边坡的安全系数随结构面黏聚力、内摩擦角增大而增大,随密度增大而缓慢减小,抗拉强度和泊松比对其影响较小。
梁源贵,周宗红,侯廷凯,黄耀春,孙慧珍
摘要:
某金矿现阶段采用露天开采的方式进行生产,已形成高度约400m的边坡,西部边坡等区域受多个交汇断层的影响发生了失稳滑移,严重威胁矿山安全生产。随着开采深度的不断增大,边坡稳定性进一步下降,急需对边坡的稳定性及支护手段展开研究。本文在相关室内试验的基础上,采用数值模拟方法,建立了采场三维立体模型,从应力、位移和剪切应变增量的角度对研究区域扩帮至最终境界过程中的稳定性进行分析,并提出相应的加固方案。结果表明:随着开挖的持续,受断层、自重地+下水+地震的影响,露天边坡逐渐进入欠稳定状态,最终失稳;当在断层区域采用锚固段长度12m、自由段长度分别为25m、36m及37m、倾角20°、间距4m的预应力锚索进行加固后边坡可以保持稳定。研究结果为矿山设计和生产提供理论依据。
邱振华,陈光木,黄春福
摘要:
以大宝山矿李屋排土场边坡为背景,旨在建立一种方法准确评价现状排土场的稳定性。为此,利用强度折减有限元法,分析了排土场边坡稳定性。首先,针对性制定李屋排土场边坡稳定性的强度折减有限元数值计算方案,并构建相关三维数值计算模型、设置数值计算参数;然后,模拟分析了排土场的设计边坡与现状边坡的应力、位移和塑性区的三维分布特征;最后,对排土场设计边坡和现状边坡的稳定性进行了对比分析,确立了现状边坡的稳定性。结果表明:现状排土场中应力分布规律与设计排土场一致,均呈现出随深度增大应力逐渐增大的规律,且均产生了较大范围的塑性区;但现状排土场的应力大小和塑性区范围均小于设计排土场。结果表明当前排土场稳定性较好。研究成果对排土场稳定性评价与安全控制具有重要参考意义。
姚文杰,王华俊,卿翠贵,彭 勃
摘要:
我国沿海岛礁分布广泛,原始海岛山体在工程建设中必然存在高陡岩质边坡。从生态环境保护的角度出发,岛礁高陡岩质边坡的复绿治理十分必要。岛礁环境特殊,台风、暴雨频发,常年伴随高日照时间,高蒸腾量的环境条件。本文以浙南某海岛一高陡岩质边坡复绿工程为例,提出因地制宜的海域高陡岩质边坡的复绿工程实践。以方木条加抗滑营养棒加挡土翼的措施解决强降雨天气下基材冲刷问题;综合九种选型原则确定复绿植物种类;引入智能化自动喷灌系统灌溉坡面植被。既提高喷灌效率后解决环境高蒸腾量问题,又避免了高陡边坡上高危险性的传统人工喷灌作业。本岛礁高陡岩质边坡复绿治理工程创新性的引入了智能化喷灌系统,结合工程实际提出切实有效的复绿治理方案,此复绿治理实践具有一定工程参考意义。
刘明淳,许勇,池永锋,杨权,陈智斌
2025,77(1):89-97,123 DOI:
摘要:
为实现露天矿边坡变形的精准预测与及时稳定性评价,研究基于边坡变形的时间序列数据,运用了互信息法和相关系数(C-C) 法来确定时间序列重构相空间的最佳嵌入维数和时间延迟。通过对时间序列进行相空间重构,深入分析了边坡变形时间序列中最邻近相点的动态演化规律。在此基础上,结合了长短期记忆人工神经网络(LSTM) 对边坡变形时间序列进行了预测。研究结果显示,在相空间重构的条件下,时间序列中最邻近相点的平均距离增大,意味着边坡变形的混沌特征更为显著,其内在动力系统也更为复杂。LSTM深度学习网络展现出了对边坡变形的短期精确预测能力,预测结果的平均绝度误差不超过2.5mm(监测点L16的预测精度更高,绝对误差保持在1.5mm内), 表现出了较高的预测精度和良好的泛化能力。基于最邻近相点和变形预测结果的分析,可以对边坡的稳定状态进行有效识别。这一研究方法为露天矿开采过程中边坡稳定性评价提供了新的视角,并为矿山安全管理提供了重要的科学依据和技术支撑。
陈祯,陈俊智,任春芳,魏行,杨立新
摘要:
为研究在采深及强度折减系数增加下的节理岩体边坡能量演化规律。本文结合现场调查及室内试验结果,利用3DEC建立云南某顺层边坡三维模型,并基于热力学原理及离散单元法对节理岩体边坡能量及塑性区进行分析。结果表明:随着采深的增加,弹性应变能、重力势能变化量逐渐下降,耗散能逐渐上升后趋于平缓,动能先上升后下降。随着强度折减系数的增加,耗散能、重力势能变化量逐渐上升,弹性应变能先上升后下降,动能呈现先上升后下降再上升再下降的波动趋势,节理岩体边坡塑性区逐渐扩大,坡顶出现张拉破坏区域,剪切屈服沿结构面、坡面附近贯通分布,边坡整体发生失稳。
余国强,侯克鹏,孙华芬
2025,77(1):106-114,142 DOI:
摘要:
为了直观地判断滑坡因素与周期项位移间的因果关系,并提高滑坡位移预测模型的准确性,以某矿山滑坡位移监测数据为例,建立了考虑时滞的CEEMD-CIWOA—BP滑坡位移预测模型。首先利用CEEMD方法将滑坡位移监测数据分解成多个信号分量及res分量,将其重构为滑坡趋势项及周期项位移;然后引入Cubic混沌映射及惯性权重因子对WOA算法优化,利用优化的WOA算法对BP神经网络模型的连接权重及偏置项进行赋值;考虑到降雨及库水位对滑坡位移的时滞效应,利用Granger因果检验法确定降雨及库水位与周期位移的因果关系并引用MIC法确定时滞期数,使用CIWOA-BP模型分别对周期位移进行预测;最后,将各分量结果叠加得到滑坡位移累计预测值,对模型的预测精度进行评价。结果显示,本文提出的CEEMD-CIWOA-BP模型的性能优于其他模型,验证了所建模型的可行性。本文提出的模型能为滑坡灾害预警预报提供一定的参考。
张佳琳,王孝东,吴雅菡,水 宽,张 玉,程玥淞,杜青文
摘要:
安全系数是用来评估边坡稳定性的重要指标之一,复杂的边坡系统导致安全系数预测存在不确定性。因此,为了获得更加可靠的安全系数,同时解决鹈鹕算法(POA)随着迭代次数的增加易陷入局部最优的缺点,本文提出了一种融合多策略的鹈鹕算法(IPOA)与支持向量机(SVR)结合的回归模型来预测边坡安全系数。首先,融合多策略将原始的鹈鹕算法进行改进;再运用改进的鹈鹕算法与支持向量机结合,选取六个影响因素作为IPOA-SVR模型的输入层指标并对模型进行训练,得到IPOA-SVR边坡稳定性预测模型;最后,分别于KNN、RF和Adaboost模型对比,并计算各个模型在训练集和测试集上的均方误差(MSE),以此来验证IPOA-SVR模型的优越性。实验结果显示:以其他模型相比IPOA-SVR模型寻优性能强,在测试集上的均方误差为0.0309、相关系数为0.91,说明本文对POA算法所用策略的有效性,IPOA-SVR模型可以为边坡失稳灾害的相关预测提供坚实的技术基础。
梁霁兴,刘 磊,万道春,左旭超,梁 潇
2025,77(1):124-132,142 DOI:
摘要:
地震发生后极易产生各种地质灾害,研究在地震作用下边坡稳定性与变形特征就显得十分重要。本文以某双采场排土场为研究对象,建立了考虑不同排土物料的排土场三维数值模型,基于时程分析法对排土场开展了地震荷载数值模拟。结果表明,地震荷载下对排土场横向位移响应较为显著,在重力方向上的位移响应相对较小。高程越高,地震对排土区域的位移变形影响程度更显著。随着地震烈度等级的提高,不同特征点处最大位移量越大,呈现出较好的线性关系。地震烈度等级越高,会对边坡的整体稳定性产生较大影响,如最小安全系数小于规范值可能会导致边坡出现滑动。地震荷载幅值增大,PGA放大系数的整体表现出自由面放大效应,随着边坡高程增加,放大效应有一定衰减趋势。地震频率在边坡固有频率附近容易引发共振现象,从而导致PGA放大系数显著增大,该频率下边坡高程对PGA值的增益效果更为明显
郭子林,吴 琼,闫宝军,谷建涛,李志磊
摘要:
为应对愈发严峻的露天矿山采场边坡安全监测和综合预警难题,提高状态监测和风险预警的准确性,保障矿山长效稳定安全生产,本文基于矿山生产现状和各单体监测系统,运用大数据分析、人工智能、5G传输和可视化技术,采用多系统多参数的综合应用模式,应用遗传算法和综合指数法构建了边坡风险综合预警模型,搭建了集成边坡现场表面位移、雷达监测、爆破震动、地下水位、降雨量、视频画面等多个监测系统的安全监测预警一体化智能平台,解决了边坡预警不准确、不及时、不可靠、预警指标单一和协同预警功能缺失等问题,为采场边坡安全治理提供了科学依据。该平台已在司家营铁矿成功应用,结果表明:该平台实现了对采场边坡安全风险的全天候、全方位的精准预警和分级管控,全面提升了采场边坡安全应急事件的科学决策能力和风险智能化防控水平,对其他矿山采场边坡预警及安全治理具有指导借鉴意义。
许文浒,叶永飞
摘要:
矿山废石堆场存在较大的安全隐患,需进行合理的设计与及时开展稳定性评价。本文使用简化的 Bishop 方法、MP方法(Morgenstern-Price method)、基于有限元应力方法和优化的有限元应力方法等四种方法,针对表观内聚力、堆场形状设计、废石性质和基质吸力等因素,开展废石边坡稳定性数值模拟研究。结果表明:安全系数与内摩擦角和表观内聚力呈正相关,而与废石堆场高度呈负相关,压实的废石层会略微增加边坡的安全系数。但需要注意在真实可变的内摩擦角条件下,边坡安全系数会随着深度的增加而减小,应在边坡设计中予以考虑。模拟结果考虑多种因素对矿山废石堆场的稳定性的影响,为堆场边坡设计有指导意义。
陈文倩,陈俊智,任春芳,王 昊,王 鸿
2025,77(1):153-158,165 DOI:
摘要:
为研究断层的空间位置对露天矿边坡的破坏特征,以大兰池露天矿为例,应用FLAC 3D数值模拟软件进行模拟计算,选取断层与坡顶面距离、断层厚度、断层面与边坡临空面距离三个空间位置因素。通过改变各因素的数值,得到在不同的因素数值下断层空间位置对边坡产生的破坏特征规律,并通过正交实验法与灰色关联对3个空间位置因素对边坡稳定性影响的敏感性进行排序。结果表明:断层位于坡底面水平线之上时,断层与坡顶面距离越小,边坡滑动破坏越明显,断层位于坡底面水平线之下时滑动破坏不明显;随着断层厚度的增加,断层破碎带内部区域塌陷越明显,但对边坡完整岩体的破坏变化不明显;断层面与边坡临空面距离小于50m时,边坡在坡底面出现“底鼓现象”,断层面与边坡临空面距离大于50m时,边坡在终了边坡坡面底部岩体出现明显的隆起。
程子鉴,陈星明,安英东,陈帮洪,李正国,王文通
摘要:
由于边坡失稳对人们的生命财产造成的威胁日益突出,所以对边坡的稳定性进行评价对于边坡灾害防治具有重要意义,而在使用传统的支持向量机模型对边坡安全系数进行估算时,其精度较低、收敛性较差,对边坡安全系数估算的误差也就比较大。所以针对此类问题,本文采用了鲸鱼优化算法来对支持向量机(SVM)模型进行优化,使用WOA来寻找SVM的最佳惩罚系数c和核函数参数g,由此建立WOA-SVM模型,并将优化后的WOA-SVM模型用来对边坡安全系数进行预测,以达到提高估算边坡安全系数准确性的目的。结果显示,WOA-SVM模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)均优于其他模型,说明对边坡安全系数估算的精确度要高于其他模型所估算的边坡安全系数,所以该模型对于边坡稳定性分析有一定的参考价值。
刘学峰,王 健,张胜龙
摘要:
边坡崩塌落石的横向偏移影响因素多、随机性大,使得防护工程设计的难度变大。针对废弃矿山边坡的崩塌落石规律进行研究,从而达到提高防护工程设计准确性及合理性的目的。为既突出重点又适度节省试验工作量,采用了四因素(坡度、坡长、石块大小及石块形状)、三水平的野外正交试验方法进行研究。试验结果及研究结论主要体现在四个方面:第一,四个因素中,对偏移比影响较显著的是坡长,其它三个因素影响的显著性稍差、且大致均等;其中仅石块形状对偏移比影响的规律性强,即石块的形状越不规则对偏移比的影响越大,其它三个因素对偏移比的影响无直线性规律。第二,工程设计所采用的偏移比不宜小于0.25。第三,坡面局部覆盖土层或生长有植被时,能够减小偏移比。第四,此类边坡落石的不确定性更大、规律性更弱,所以在进行工程勘察设计时,宜以现场落石试验确定偏移比。本研究在试块的选取、试验方法及场地的选择方面有一定的创新性,所得成果对此类防护工程设计具有一定的指导意义。
本期目录
吴功勇,聂兴信,李宗利,侯展娜,江 松,阮顺领,赵林海
摘要:
近年来,频繁发生的边坡失稳事故使边坡问题成为社会普遍关注的焦点,而岩-土复合边坡作为一种复杂边坡具有更大的危险性。为明确岩-土复合边坡的研究现状及存在问题,本研究首次将岩-土复合边坡作为一种特殊地质边坡进行综述性归纳总结,通过回顾我国岩-土复合边坡近年来事故情况及发展历史,阐述岩-土复合边坡稳定性分析方法、变形破坏机理及边坡防治等方面的研究现状,总结岩-土复合边坡目前亟待解决的部分关键性科学问题,在此基础上进一步展望发展方向。研究结果表明:岩-土复合边坡的变形破坏机理及稳定性等问题具有复杂性和综合性,目前仍缺乏针对该领域的系统研究和成熟理论,部分关键性科学问题有待解决,因此应加强理论方法、破坏机制及分析手段等相关方面的研究,同时结合多学科跨领域的理论方法、创新型系统化的研究思路、精细化智能化的分析手段逐步解决存在的部分关键性科学问题。从而有效指导工程实践,以简化分析过程、降低治理成本、改善生态环境并显著减少该类型边坡事故的发生,推动特殊地质边坡灾害防治。该综述研究以期为岩-土复合边坡相关提供基础性参考和指导。
安全工程
陆大丞,邓云腾,傅 峥,付俊
摘要:
金属矿山构造活跃且成矿环境复杂,露天与地下开采的复合扰动效应诱发采场围岩变形、坍塌、露天边坡失稳以及地表塌陷等工程地质问题,给矿山生产安全带来了严峻挑战。金属矿山岩体移动研究技术及岩体移动理论方法经过不断的完善,在不同的矿山进行推广应用,但矿山开采方式、开采设计,灾害分析、治理等问题还需要进一步的理论支撑。本文总结金属矿山露转地数值仿真技术与模型试验研究的优劣,阐述矿山开采岩体移动的内在机制与动态发展过程,通过金属矿山岩体活化理论、颗粒介质侧压理论、边坡双滑面挠度破坏模型、悬臂梁力学模型,分析不同地质条件下边坡及采场围岩变形破坏特征和失稳机理,结合目前露天边坡先进的监测预警技术以及地下采场围岩支护与地压调控技术,总结金属矿山岩体移动安全防控措施。分析目前面临的主要问题及研究的不足,展望未来的发展方向及研究趋势,为工程实践提供理论参考。
李耀宏,张梓旭,李树勋,袁林逊,刘正权,杨志全
摘要:
地震灾害严重影响排土场边坡的稳定性,开展地震作用下排土场边坡稳定性的分析对于预防严重地质灾害、确保交通畅通等具有重要现实意义。以排土场边坡为研究对象,基于GeoStudio有限元方法构建地质模型,对不同震级地震场景下的排土场进行数值计算,分析排土场动力响应特征参数以及稳定性影响。结果显示,边坡各监测点的位移、加速度和速度随时间动态变化趋势相似,且震级增大,其数值随之增大,且边坡安全系数和变形随震级的增大而增大。动力响应特性揭示了位移和加速度峰值随高度增加呈非线性变化,且动态响应与排土场边坡高程正相关,地震波在边坡的传播过程中表现存在滞后效应;不同震级对边坡安全系数和变形程度有显著影响,地震下的排土场边坡存在滑坡风险。研究可为排土场边坡工程的抗震设计提供理论依据。
刘惠洋,张东亮,李 光,金长宇,吕 凯,杨光辉
摘要:
复杂断层构造是威胁矿山安全的重要危险源之一,对露天矿边坡进行稳定性分析、安全评价和治理研究已成为国内外矿山研究领域的重要课题。本文选取了白云鄂博铁矿主采场南帮作为研究背景,针对该地区高陡边坡存在的复杂断层、局部失稳和滑坡等地质问题展开了深入调查和研究。研究采用了数值分析和短基线子集干涉测量(SBAS-InSAR)技术,能较为准确预测可能发生滑移的区域,提供精确的边坡稳定性评估。通过三维数值分析搜索潜在危险靶区,并用二维精细剖面计算进一步分析。在此基础上,应用SBAS-InSAR技术对地表形变进行时序监测,通过分析雷达影像的相位信息,精确测量地表微小变形,进一步验证了数值分析的可靠性和有效性。本文综合两种技术手段,全面评估了白云鄂博铁矿主采场南帮地区的边坡稳定性,有效预防和减轻地质灾害带来的损失,并为类似复杂断层构造的高陡露天矿边坡稳定性分析提供了一定参考。
聂 正,周昌育,王靖禹,张电吉
摘要:
以往的研究中,很少有研究降雨类型对边坡影响的。为了探究不同强降雨类型对边坡的影响规律,以前锋型、阶梯型、后峰型降雨为例,采用数值模拟的方法,研究三种夏季常见强降雨类型对边坡孔隙水压、位移、安全系数的影响。结果表明:阶梯型降雨对边坡内孔隙水压提升最大,影响的深度也最大;在孔隙水压随时间上升过程中,前锋型降雨的图像大致呈凸函数、阶梯型降雨大致呈先凹后直线、后峰型降雨大致呈凹函数。在位移随时间变化图像中:前锋型降雨呈凸函数;阶梯型降雨呈先凹再向直线段过渡,后呈现凸函数形状;后峰型降雨呈凹函数。三种强降雨类型均大幅降低了边坡安全系数,阶梯型降雨降低的幅度最大,后峰型降雨次之,前锋型降雨的影响最小。研究结论可为我国夏季暴雨期边坡的监测、防治提供一定的理论依据。
龙灿灿,沈振中,宋博旭,张宏伟
摘要:
为验证覆盖层上干式尾矿坝加高扩容设计方案的可行性,建立了最终堆积标高尾矿坝的三维有限元模型,采用动力时程分析法,分析了在加高扩容设计方案下尾矿坝的位移、应力、加速度,永久变形和坝坡稳定,并开展了动力特性参数和地震峰值加速度等因素对覆盖层上尾矿坝动力响应的影响。结果表明:加高扩容设计方案下,尾矿坝动力能够满足相应抗震设防要求;动剪切模量系数与动位移响应间存在负相关关系,与加速度响应存在正相关关系,地震动峰值加速度与动位移及加速度响应均为正相关关系。研究成果可为监管部门提供决策依据。
熊朝林,陈俊智,任春芳,卢林娟
摘要:
为探究坡面形状以及结构面倾角和结构面岩体参数对层状边坡稳定性的影响,利用FLAC3D软件采用强度折减法分别计算不同结构面倾角下凹形、直形和凸形层状边坡的安全系数。在结构面倾角为150°时,分析结构面密度、黏聚力、抗拉强度、内摩擦角和泊松比等参数对层状边坡安全系数的影响。结果表明:(1)不同坡面形状下结构面的倾角为0°-90°时层状边坡的稳定性大于结构面倾角为105°-165°时层状边坡的稳定性,即反倾层状边坡稳定性大于顺倾层状边坡。(2)坡面形状为凸形时层状边坡稳定性降低,凹形和直形对稳定性的影响较小。 (3) 结构面倾角为150°时,层状边坡的安全系数随结构面黏聚力、内摩擦角增大而增大,随密度增大而缓慢减小,抗拉强度和泊松比对其影响较小。
梁源贵,周宗红,侯廷凯,黄耀春,孙慧珍
摘要:
某金矿现阶段采用露天开采的方式进行生产,已形成高度约400m的边坡,西部边坡等区域受多个交汇断层的影响发生了失稳滑移,严重威胁矿山安全生产。随着开采深度的不断增大,边坡稳定性进一步下降,急需对边坡的稳定性及支护手段展开研究。本文在相关室内试验的基础上,采用数值模拟方法,建立了采场三维立体模型,从应力、位移和剪切应变增量的角度对研究区域扩帮至最终境界过程中的稳定性进行分析,并提出相应的加固方案。结果表明:随着开挖的持续,受断层、自重地+下水+地震的影响,露天边坡逐渐进入欠稳定状态,最终失稳;当在断层区域采用锚固段长度12m、自由段长度分别为25m、36m及37m、倾角20°、间距4m的预应力锚索进行加固后边坡可以保持稳定。研究结果为矿山设计和生产提供理论依据。
邱振华,陈光木,黄春福
摘要:
以大宝山矿李屋排土场边坡为背景,旨在建立一种方法准确评价现状排土场的稳定性。为此,利用强度折减有限元法,分析了排土场边坡稳定性。首先,针对性制定李屋排土场边坡稳定性的强度折减有限元数值计算方案,并构建相关三维数值计算模型、设置数值计算参数;然后,模拟分析了排土场的设计边坡与现状边坡的应力、位移和塑性区的三维分布特征;最后,对排土场设计边坡和现状边坡的稳定性进行了对比分析,确立了现状边坡的稳定性。结果表明:现状排土场中应力分布规律与设计排土场一致,均呈现出随深度增大应力逐渐增大的规律,且均产生了较大范围的塑性区;但现状排土场的应力大小和塑性区范围均小于设计排土场。结果表明当前排土场稳定性较好。研究成果对排土场稳定性评价与安全控制具有重要参考意义。
姚文杰,王华俊,卿翠贵,彭 勃
摘要:
我国沿海岛礁分布广泛,原始海岛山体在工程建设中必然存在高陡岩质边坡。从生态环境保护的角度出发,岛礁高陡岩质边坡的复绿治理十分必要。岛礁环境特殊,台风、暴雨频发,常年伴随高日照时间,高蒸腾量的环境条件。本文以浙南某海岛一高陡岩质边坡复绿工程为例,提出因地制宜的海域高陡岩质边坡的复绿工程实践。以方木条加抗滑营养棒加挡土翼的措施解决强降雨天气下基材冲刷问题;综合九种选型原则确定复绿植物种类;引入智能化自动喷灌系统灌溉坡面植被。既提高喷灌效率后解决环境高蒸腾量问题,又避免了高陡边坡上高危险性的传统人工喷灌作业。本岛礁高陡岩质边坡复绿治理工程创新性的引入了智能化喷灌系统,结合工程实际提出切实有效的复绿治理方案,此复绿治理实践具有一定工程参考意义。
刘明淳,许勇,池永锋,杨权,陈智斌
2025,77(1):89-97,123 DOI:
摘要:
为实现露天矿边坡变形的精准预测与及时稳定性评价,研究基于边坡变形的时间序列数据,运用了互信息法和相关系数(C-C) 法来确定时间序列重构相空间的最佳嵌入维数和时间延迟。通过对时间序列进行相空间重构,深入分析了边坡变形时间序列中最邻近相点的动态演化规律。在此基础上,结合了长短期记忆人工神经网络(LSTM) 对边坡变形时间序列进行了预测。研究结果显示,在相空间重构的条件下,时间序列中最邻近相点的平均距离增大,意味着边坡变形的混沌特征更为显著,其内在动力系统也更为复杂。LSTM深度学习网络展现出了对边坡变形的短期精确预测能力,预测结果的平均绝度误差不超过2.5mm(监测点L16的预测精度更高,绝对误差保持在1.5mm内), 表现出了较高的预测精度和良好的泛化能力。基于最邻近相点和变形预测结果的分析,可以对边坡的稳定状态进行有效识别。这一研究方法为露天矿开采过程中边坡稳定性评价提供了新的视角,并为矿山安全管理提供了重要的科学依据和技术支撑。
陈祯,陈俊智,任春芳,魏行,杨立新
摘要:
为研究在采深及强度折减系数增加下的节理岩体边坡能量演化规律。本文结合现场调查及室内试验结果,利用3DEC建立云南某顺层边坡三维模型,并基于热力学原理及离散单元法对节理岩体边坡能量及塑性区进行分析。结果表明:随着采深的增加,弹性应变能、重力势能变化量逐渐下降,耗散能逐渐上升后趋于平缓,动能先上升后下降。随着强度折减系数的增加,耗散能、重力势能变化量逐渐上升,弹性应变能先上升后下降,动能呈现先上升后下降再上升再下降的波动趋势,节理岩体边坡塑性区逐渐扩大,坡顶出现张拉破坏区域,剪切屈服沿结构面、坡面附近贯通分布,边坡整体发生失稳。
余国强,侯克鹏,孙华芬
2025,77(1):106-114,142 DOI:
摘要:
为了直观地判断滑坡因素与周期项位移间的因果关系,并提高滑坡位移预测模型的准确性,以某矿山滑坡位移监测数据为例,建立了考虑时滞的CEEMD-CIWOA—BP滑坡位移预测模型。首先利用CEEMD方法将滑坡位移监测数据分解成多个信号分量及res分量,将其重构为滑坡趋势项及周期项位移;然后引入Cubic混沌映射及惯性权重因子对WOA算法优化,利用优化的WOA算法对BP神经网络模型的连接权重及偏置项进行赋值;考虑到降雨及库水位对滑坡位移的时滞效应,利用Granger因果检验法确定降雨及库水位与周期位移的因果关系并引用MIC法确定时滞期数,使用CIWOA-BP模型分别对周期位移进行预测;最后,将各分量结果叠加得到滑坡位移累计预测值,对模型的预测精度进行评价。结果显示,本文提出的CEEMD-CIWOA-BP模型的性能优于其他模型,验证了所建模型的可行性。本文提出的模型能为滑坡灾害预警预报提供一定的参考。
张佳琳,王孝东,吴雅菡,水 宽,张 玉,程玥淞,杜青文
摘要:
安全系数是用来评估边坡稳定性的重要指标之一,复杂的边坡系统导致安全系数预测存在不确定性。因此,为了获得更加可靠的安全系数,同时解决鹈鹕算法(POA)随着迭代次数的增加易陷入局部最优的缺点,本文提出了一种融合多策略的鹈鹕算法(IPOA)与支持向量机(SVR)结合的回归模型来预测边坡安全系数。首先,融合多策略将原始的鹈鹕算法进行改进;再运用改进的鹈鹕算法与支持向量机结合,选取六个影响因素作为IPOA-SVR模型的输入层指标并对模型进行训练,得到IPOA-SVR边坡稳定性预测模型;最后,分别于KNN、RF和Adaboost模型对比,并计算各个模型在训练集和测试集上的均方误差(MSE),以此来验证IPOA-SVR模型的优越性。实验结果显示:以其他模型相比IPOA-SVR模型寻优性能强,在测试集上的均方误差为0.0309、相关系数为0.91,说明本文对POA算法所用策略的有效性,IPOA-SVR模型可以为边坡失稳灾害的相关预测提供坚实的技术基础。
梁霁兴,刘 磊,万道春,左旭超,梁 潇
2025,77(1):124-132,142 DOI:
摘要:
地震发生后极易产生各种地质灾害,研究在地震作用下边坡稳定性与变形特征就显得十分重要。本文以某双采场排土场为研究对象,建立了考虑不同排土物料的排土场三维数值模型,基于时程分析法对排土场开展了地震荷载数值模拟。结果表明,地震荷载下对排土场横向位移响应较为显著,在重力方向上的位移响应相对较小。高程越高,地震对排土区域的位移变形影响程度更显著。随着地震烈度等级的提高,不同特征点处最大位移量越大,呈现出较好的线性关系。地震烈度等级越高,会对边坡的整体稳定性产生较大影响,如最小安全系数小于规范值可能会导致边坡出现滑动。地震荷载幅值增大,PGA放大系数的整体表现出自由面放大效应,随着边坡高程增加,放大效应有一定衰减趋势。地震频率在边坡固有频率附近容易引发共振现象,从而导致PGA放大系数显著增大,该频率下边坡高程对PGA值的增益效果更为明显
郭子林,吴 琼,闫宝军,谷建涛,李志磊
摘要:
为应对愈发严峻的露天矿山采场边坡安全监测和综合预警难题,提高状态监测和风险预警的准确性,保障矿山长效稳定安全生产,本文基于矿山生产现状和各单体监测系统,运用大数据分析、人工智能、5G传输和可视化技术,采用多系统多参数的综合应用模式,应用遗传算法和综合指数法构建了边坡风险综合预警模型,搭建了集成边坡现场表面位移、雷达监测、爆破震动、地下水位、降雨量、视频画面等多个监测系统的安全监测预警一体化智能平台,解决了边坡预警不准确、不及时、不可靠、预警指标单一和协同预警功能缺失等问题,为采场边坡安全治理提供了科学依据。该平台已在司家营铁矿成功应用,结果表明:该平台实现了对采场边坡安全风险的全天候、全方位的精准预警和分级管控,全面提升了采场边坡安全应急事件的科学决策能力和风险智能化防控水平,对其他矿山采场边坡预警及安全治理具有指导借鉴意义。
许文浒,叶永飞
摘要:
矿山废石堆场存在较大的安全隐患,需进行合理的设计与及时开展稳定性评价。本文使用简化的 Bishop 方法、MP方法(Morgenstern-Price method)、基于有限元应力方法和优化的有限元应力方法等四种方法,针对表观内聚力、堆场形状设计、废石性质和基质吸力等因素,开展废石边坡稳定性数值模拟研究。结果表明:安全系数与内摩擦角和表观内聚力呈正相关,而与废石堆场高度呈负相关,压实的废石层会略微增加边坡的安全系数。但需要注意在真实可变的内摩擦角条件下,边坡安全系数会随着深度的增加而减小,应在边坡设计中予以考虑。模拟结果考虑多种因素对矿山废石堆场的稳定性的影响,为堆场边坡设计有指导意义。
陈文倩,陈俊智,任春芳,王 昊,王 鸿
2025,77(1):153-158,165 DOI:
摘要:
为研究断层的空间位置对露天矿边坡的破坏特征,以大兰池露天矿为例,应用FLAC 3D数值模拟软件进行模拟计算,选取断层与坡顶面距离、断层厚度、断层面与边坡临空面距离三个空间位置因素。通过改变各因素的数值,得到在不同的因素数值下断层空间位置对边坡产生的破坏特征规律,并通过正交实验法与灰色关联对3个空间位置因素对边坡稳定性影响的敏感性进行排序。结果表明:断层位于坡底面水平线之上时,断层与坡顶面距离越小,边坡滑动破坏越明显,断层位于坡底面水平线之下时滑动破坏不明显;随着断层厚度的增加,断层破碎带内部区域塌陷越明显,但对边坡完整岩体的破坏变化不明显;断层面与边坡临空面距离小于50m时,边坡在坡底面出现“底鼓现象”,断层面与边坡临空面距离大于50m时,边坡在终了边坡坡面底部岩体出现明显的隆起。
程子鉴,陈星明,安英东,陈帮洪,李正国,王文通
摘要:
由于边坡失稳对人们的生命财产造成的威胁日益突出,所以对边坡的稳定性进行评价对于边坡灾害防治具有重要意义,而在使用传统的支持向量机模型对边坡安全系数进行估算时,其精度较低、收敛性较差,对边坡安全系数估算的误差也就比较大。所以针对此类问题,本文采用了鲸鱼优化算法来对支持向量机(SVM)模型进行优化,使用WOA来寻找SVM的最佳惩罚系数c和核函数参数g,由此建立WOA-SVM模型,并将优化后的WOA-SVM模型用来对边坡安全系数进行预测,以达到提高估算边坡安全系数准确性的目的。结果显示,WOA-SVM模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)均优于其他模型,说明对边坡安全系数估算的精确度要高于其他模型所估算的边坡安全系数,所以该模型对于边坡稳定性分析有一定的参考价值。
刘学峰,王 健,张胜龙
摘要:
边坡崩塌落石的横向偏移影响因素多、随机性大,使得防护工程设计的难度变大。针对废弃矿山边坡的崩塌落石规律进行研究,从而达到提高防护工程设计准确性及合理性的目的。为既突出重点又适度节省试验工作量,采用了四因素(坡度、坡长、石块大小及石块形状)、三水平的野外正交试验方法进行研究。试验结果及研究结论主要体现在四个方面:第一,四个因素中,对偏移比影响较显著的是坡长,其它三个因素影响的显著性稍差、且大致均等;其中仅石块形状对偏移比影响的规律性强,即石块的形状越不规则对偏移比的影响越大,其它三个因素对偏移比的影响无直线性规律。第二,工程设计所采用的偏移比不宜小于0.25。第三,坡面局部覆盖土层或生长有植被时,能够减小偏移比。第四,此类边坡落石的不确定性更大、规律性更弱,所以在进行工程勘察设计时,宜以现场落石试验确定偏移比。本研究在试块的选取、试验方法及场地的选择方面有一定的创新性,所得成果对此类防护工程设计具有一定的指导意义。
本期目录
吴功勇,聂兴信,李宗利,侯展娜,江 松,阮顺领,赵林海
摘要:
近年来,频繁发生的边坡失稳事故使边坡问题成为社会普遍关注的焦点,而岩-土复合边坡作为一种复杂边坡具有更大的危险性。为明确岩-土复合边坡的研究现状及存在问题,本研究首次将岩-土复合边坡作为一种特殊地质边坡进行综述性归纳总结,通过回顾我国岩-土复合边坡近年来事故情况及发展历史,阐述岩-土复合边坡稳定性分析方法、变形破坏机理及边坡防治等方面的研究现状,总结岩-土复合边坡目前亟待解决的部分关键性科学问题,在此基础上进一步展望发展方向。研究结果表明:岩-土复合边坡的变形破坏机理及稳定性等问题具有复杂性和综合性,目前仍缺乏针对该领域的系统研究和成熟理论,部分关键性科学问题有待解决,因此应加强理论方法、破坏机制及分析手段等相关方面的研究,同时结合多学科跨领域的理论方法、创新型系统化的研究思路、精细化智能化的分析手段逐步解决存在的部分关键性科学问题。从而有效指导工程实践,以简化分析过程、降低治理成本、改善生态环境并显著减少该类型边坡事故的发生,推动特殊地质边坡灾害防治。该综述研究以期为岩-土复合边坡相关提供基础性参考和指导。
安全工程
陆大丞,邓云腾,傅 峥,付俊
摘要:
金属矿山构造活跃且成矿环境复杂,露天与地下开采的复合扰动效应诱发采场围岩变形、坍塌、露天边坡失稳以及地表塌陷等工程地质问题,给矿山生产安全带来了严峻挑战。金属矿山岩体移动研究技术及岩体移动理论方法经过不断的完善,在不同的矿山进行推广应用,但矿山开采方式、开采设计,灾害分析、治理等问题还需要进一步的理论支撑。本文总结金属矿山露转地数值仿真技术与模型试验研究的优劣,阐述矿山开采岩体移动的内在机制与动态发展过程,通过金属矿山岩体活化理论、颗粒介质侧压理论、边坡双滑面挠度破坏模型、悬臂梁力学模型,分析不同地质条件下边坡及采场围岩变形破坏特征和失稳机理,结合目前露天边坡先进的监测预警技术以及地下采场围岩支护与地压调控技术,总结金属矿山岩体移动安全防控措施。分析目前面临的主要问题及研究的不足,展望未来的发展方向及研究趋势,为工程实践提供理论参考。
李耀宏,张梓旭,李树勋,袁林逊,刘正权,杨志全
摘要:
地震灾害严重影响排土场边坡的稳定性,开展地震作用下排土场边坡稳定性的分析对于预防严重地质灾害、确保交通畅通等具有重要现实意义。以排土场边坡为研究对象,基于GeoStudio有限元方法构建地质模型,对不同震级地震场景下的排土场进行数值计算,分析排土场动力响应特征参数以及稳定性影响。结果显示,边坡各监测点的位移、加速度和速度随时间动态变化趋势相似,且震级增大,其数值随之增大,且边坡安全系数和变形随震级的增大而增大。动力响应特性揭示了位移和加速度峰值随高度增加呈非线性变化,且动态响应与排土场边坡高程正相关,地震波在边坡的传播过程中表现存在滞后效应;不同震级对边坡安全系数和变形程度有显著影响,地震下的排土场边坡存在滑坡风险。研究可为排土场边坡工程的抗震设计提供理论依据。
刘惠洋,张东亮,李 光,金长宇,吕 凯,杨光辉
摘要:
复杂断层构造是威胁矿山安全的重要危险源之一,对露天矿边坡进行稳定性分析、安全评价和治理研究已成为国内外矿山研究领域的重要课题。本文选取了白云鄂博铁矿主采场南帮作为研究背景,针对该地区高陡边坡存在的复杂断层、局部失稳和滑坡等地质问题展开了深入调查和研究。研究采用了数值分析和短基线子集干涉测量(SBAS-InSAR)技术,能较为准确预测可能发生滑移的区域,提供精确的边坡稳定性评估。通过三维数值分析搜索潜在危险靶区,并用二维精细剖面计算进一步分析。在此基础上,应用SBAS-InSAR技术对地表形变进行时序监测,通过分析雷达影像的相位信息,精确测量地表微小变形,进一步验证了数值分析的可靠性和有效性。本文综合两种技术手段,全面评估了白云鄂博铁矿主采场南帮地区的边坡稳定性,有效预防和减轻地质灾害带来的损失,并为类似复杂断层构造的高陡露天矿边坡稳定性分析提供了一定参考。
聂 正,周昌育,王靖禹,张电吉
摘要:
以往的研究中,很少有研究降雨类型对边坡影响的。为了探究不同强降雨类型对边坡的影响规律,以前锋型、阶梯型、后峰型降雨为例,采用数值模拟的方法,研究三种夏季常见强降雨类型对边坡孔隙水压、位移、安全系数的影响。结果表明:阶梯型降雨对边坡内孔隙水压提升最大,影响的深度也最大;在孔隙水压随时间上升过程中,前锋型降雨的图像大致呈凸函数、阶梯型降雨大致呈先凹后直线、后峰型降雨大致呈凹函数。在位移随时间变化图像中:前锋型降雨呈凸函数;阶梯型降雨呈先凹再向直线段过渡,后呈现凸函数形状;后峰型降雨呈凹函数。三种强降雨类型均大幅降低了边坡安全系数,阶梯型降雨降低的幅度最大,后峰型降雨次之,前锋型降雨的影响最小。研究结论可为我国夏季暴雨期边坡的监测、防治提供一定的理论依据。
龙灿灿,沈振中,宋博旭,张宏伟
摘要:
为验证覆盖层上干式尾矿坝加高扩容设计方案的可行性,建立了最终堆积标高尾矿坝的三维有限元模型,采用动力时程分析法,分析了在加高扩容设计方案下尾矿坝的位移、应力、加速度,永久变形和坝坡稳定,并开展了动力特性参数和地震峰值加速度等因素对覆盖层上尾矿坝动力响应的影响。结果表明:加高扩容设计方案下,尾矿坝动力能够满足相应抗震设防要求;动剪切模量系数与动位移响应间存在负相关关系,与加速度响应存在正相关关系,地震动峰值加速度与动位移及加速度响应均为正相关关系。研究成果可为监管部门提供决策依据。
熊朝林,陈俊智,任春芳,卢林娟
摘要:
为探究坡面形状以及结构面倾角和结构面岩体参数对层状边坡稳定性的影响,利用FLAC3D软件采用强度折减法分别计算不同结构面倾角下凹形、直形和凸形层状边坡的安全系数。在结构面倾角为150°时,分析结构面密度、黏聚力、抗拉强度、内摩擦角和泊松比等参数对层状边坡安全系数的影响。结果表明:(1)不同坡面形状下结构面的倾角为0°-90°时层状边坡的稳定性大于结构面倾角为105°-165°时层状边坡的稳定性,即反倾层状边坡稳定性大于顺倾层状边坡。(2)坡面形状为凸形时层状边坡稳定性降低,凹形和直形对稳定性的影响较小。 (3) 结构面倾角为150°时,层状边坡的安全系数随结构面黏聚力、内摩擦角增大而增大,随密度增大而缓慢减小,抗拉强度和泊松比对其影响较小。
梁源贵,周宗红,侯廷凯,黄耀春,孙慧珍
摘要:
某金矿现阶段采用露天开采的方式进行生产,已形成高度约400m的边坡,西部边坡等区域受多个交汇断层的影响发生了失稳滑移,严重威胁矿山安全生产。随着开采深度的不断增大,边坡稳定性进一步下降,急需对边坡的稳定性及支护手段展开研究。本文在相关室内试验的基础上,采用数值模拟方法,建立了采场三维立体模型,从应力、位移和剪切应变增量的角度对研究区域扩帮至最终境界过程中的稳定性进行分析,并提出相应的加固方案。结果表明:随着开挖的持续,受断层、自重地+下水+地震的影响,露天边坡逐渐进入欠稳定状态,最终失稳;当在断层区域采用锚固段长度12m、自由段长度分别为25m、36m及37m、倾角20°、间距4m的预应力锚索进行加固后边坡可以保持稳定。研究结果为矿山设计和生产提供理论依据。
邱振华,陈光木,黄春福
摘要:
以大宝山矿李屋排土场边坡为背景,旨在建立一种方法准确评价现状排土场的稳定性。为此,利用强度折减有限元法,分析了排土场边坡稳定性。首先,针对性制定李屋排土场边坡稳定性的强度折减有限元数值计算方案,并构建相关三维数值计算模型、设置数值计算参数;然后,模拟分析了排土场的设计边坡与现状边坡的应力、位移和塑性区的三维分布特征;最后,对排土场设计边坡和现状边坡的稳定性进行了对比分析,确立了现状边坡的稳定性。结果表明:现状排土场中应力分布规律与设计排土场一致,均呈现出随深度增大应力逐渐增大的规律,且均产生了较大范围的塑性区;但现状排土场的应力大小和塑性区范围均小于设计排土场。结果表明当前排土场稳定性较好。研究成果对排土场稳定性评价与安全控制具有重要参考意义。
姚文杰,王华俊,卿翠贵,彭 勃
摘要:
我国沿海岛礁分布广泛,原始海岛山体在工程建设中必然存在高陡岩质边坡。从生态环境保护的角度出发,岛礁高陡岩质边坡的复绿治理十分必要。岛礁环境特殊,台风、暴雨频发,常年伴随高日照时间,高蒸腾量的环境条件。本文以浙南某海岛一高陡岩质边坡复绿工程为例,提出因地制宜的海域高陡岩质边坡的复绿工程实践。以方木条加抗滑营养棒加挡土翼的措施解决强降雨天气下基材冲刷问题;综合九种选型原则确定复绿植物种类;引入智能化自动喷灌系统灌溉坡面植被。既提高喷灌效率后解决环境高蒸腾量问题,又避免了高陡边坡上高危险性的传统人工喷灌作业。本岛礁高陡岩质边坡复绿治理工程创新性的引入了智能化喷灌系统,结合工程实际提出切实有效的复绿治理方案,此复绿治理实践具有一定工程参考意义。
刘明淳,许勇,池永锋,杨权,陈智斌
2025,77(1):89-97,123 DOI:
摘要:
为实现露天矿边坡变形的精准预测与及时稳定性评价,研究基于边坡变形的时间序列数据,运用了互信息法和相关系数(C-C) 法来确定时间序列重构相空间的最佳嵌入维数和时间延迟。通过对时间序列进行相空间重构,深入分析了边坡变形时间序列中最邻近相点的动态演化规律。在此基础上,结合了长短期记忆人工神经网络(LSTM) 对边坡变形时间序列进行了预测。研究结果显示,在相空间重构的条件下,时间序列中最邻近相点的平均距离增大,意味着边坡变形的混沌特征更为显著,其内在动力系统也更为复杂。LSTM深度学习网络展现出了对边坡变形的短期精确预测能力,预测结果的平均绝度误差不超过2.5mm(监测点L16的预测精度更高,绝对误差保持在1.5mm内), 表现出了较高的预测精度和良好的泛化能力。基于最邻近相点和变形预测结果的分析,可以对边坡的稳定状态进行有效识别。这一研究方法为露天矿开采过程中边坡稳定性评价提供了新的视角,并为矿山安全管理提供了重要的科学依据和技术支撑。
陈祯,陈俊智,任春芳,魏行,杨立新
摘要:
为研究在采深及强度折减系数增加下的节理岩体边坡能量演化规律。本文结合现场调查及室内试验结果,利用3DEC建立云南某顺层边坡三维模型,并基于热力学原理及离散单元法对节理岩体边坡能量及塑性区进行分析。结果表明:随着采深的增加,弹性应变能、重力势能变化量逐渐下降,耗散能逐渐上升后趋于平缓,动能先上升后下降。随着强度折减系数的增加,耗散能、重力势能变化量逐渐上升,弹性应变能先上升后下降,动能呈现先上升后下降再上升再下降的波动趋势,节理岩体边坡塑性区逐渐扩大,坡顶出现张拉破坏区域,剪切屈服沿结构面、坡面附近贯通分布,边坡整体发生失稳。
余国强,侯克鹏,孙华芬
2025,77(1):106-114,142 DOI:
摘要:
为了直观地判断滑坡因素与周期项位移间的因果关系,并提高滑坡位移预测模型的准确性,以某矿山滑坡位移监测数据为例,建立了考虑时滞的CEEMD-CIWOA—BP滑坡位移预测模型。首先利用CEEMD方法将滑坡位移监测数据分解成多个信号分量及res分量,将其重构为滑坡趋势项及周期项位移;然后引入Cubic混沌映射及惯性权重因子对WOA算法优化,利用优化的WOA算法对BP神经网络模型的连接权重及偏置项进行赋值;考虑到降雨及库水位对滑坡位移的时滞效应,利用Granger因果检验法确定降雨及库水位与周期位移的因果关系并引用MIC法确定时滞期数,使用CIWOA-BP模型分别对周期位移进行预测;最后,将各分量结果叠加得到滑坡位移累计预测值,对模型的预测精度进行评价。结果显示,本文提出的CEEMD-CIWOA-BP模型的性能优于其他模型,验证了所建模型的可行性。本文提出的模型能为滑坡灾害预警预报提供一定的参考。
张佳琳,王孝东,吴雅菡,水 宽,张 玉,程玥淞,杜青文
摘要:
安全系数是用来评估边坡稳定性的重要指标之一,复杂的边坡系统导致安全系数预测存在不确定性。因此,为了获得更加可靠的安全系数,同时解决鹈鹕算法(POA)随着迭代次数的增加易陷入局部最优的缺点,本文提出了一种融合多策略的鹈鹕算法(IPOA)与支持向量机(SVR)结合的回归模型来预测边坡安全系数。首先,融合多策略将原始的鹈鹕算法进行改进;再运用改进的鹈鹕算法与支持向量机结合,选取六个影响因素作为IPOA-SVR模型的输入层指标并对模型进行训练,得到IPOA-SVR边坡稳定性预测模型;最后,分别于KNN、RF和Adaboost模型对比,并计算各个模型在训练集和测试集上的均方误差(MSE),以此来验证IPOA-SVR模型的优越性。实验结果显示:以其他模型相比IPOA-SVR模型寻优性能强,在测试集上的均方误差为0.0309、相关系数为0.91,说明本文对POA算法所用策略的有效性,IPOA-SVR模型可以为边坡失稳灾害的相关预测提供坚实的技术基础。
梁霁兴,刘 磊,万道春,左旭超,梁 潇
2025,77(1):124-132,142 DOI:
摘要:
地震发生后极易产生各种地质灾害,研究在地震作用下边坡稳定性与变形特征就显得十分重要。本文以某双采场排土场为研究对象,建立了考虑不同排土物料的排土场三维数值模型,基于时程分析法对排土场开展了地震荷载数值模拟。结果表明,地震荷载下对排土场横向位移响应较为显著,在重力方向上的位移响应相对较小。高程越高,地震对排土区域的位移变形影响程度更显著。随着地震烈度等级的提高,不同特征点处最大位移量越大,呈现出较好的线性关系。地震烈度等级越高,会对边坡的整体稳定性产生较大影响,如最小安全系数小于规范值可能会导致边坡出现滑动。地震荷载幅值增大,PGA放大系数的整体表现出自由面放大效应,随着边坡高程增加,放大效应有一定衰减趋势。地震频率在边坡固有频率附近容易引发共振现象,从而导致PGA放大系数显著增大,该频率下边坡高程对PGA值的增益效果更为明显
郭子林,吴 琼,闫宝军,谷建涛,李志磊
摘要:
为应对愈发严峻的露天矿山采场边坡安全监测和综合预警难题,提高状态监测和风险预警的准确性,保障矿山长效稳定安全生产,本文基于矿山生产现状和各单体监测系统,运用大数据分析、人工智能、5G传输和可视化技术,采用多系统多参数的综合应用模式,应用遗传算法和综合指数法构建了边坡风险综合预警模型,搭建了集成边坡现场表面位移、雷达监测、爆破震动、地下水位、降雨量、视频画面等多个监测系统的安全监测预警一体化智能平台,解决了边坡预警不准确、不及时、不可靠、预警指标单一和协同预警功能缺失等问题,为采场边坡安全治理提供了科学依据。该平台已在司家营铁矿成功应用,结果表明:该平台实现了对采场边坡安全风险的全天候、全方位的精准预警和分级管控,全面提升了采场边坡安全应急事件的科学决策能力和风险智能化防控水平,对其他矿山采场边坡预警及安全治理具有指导借鉴意义。
许文浒,叶永飞
摘要:
矿山废石堆场存在较大的安全隐患,需进行合理的设计与及时开展稳定性评价。本文使用简化的 Bishop 方法、MP方法(Morgenstern-Price method)、基于有限元应力方法和优化的有限元应力方法等四种方法,针对表观内聚力、堆场形状设计、废石性质和基质吸力等因素,开展废石边坡稳定性数值模拟研究。结果表明:安全系数与内摩擦角和表观内聚力呈正相关,而与废石堆场高度呈负相关,压实的废石层会略微增加边坡的安全系数。但需要注意在真实可变的内摩擦角条件下,边坡安全系数会随着深度的增加而减小,应在边坡设计中予以考虑。模拟结果考虑多种因素对矿山废石堆场的稳定性的影响,为堆场边坡设计有指导意义。
陈文倩,陈俊智,任春芳,王 昊,王 鸿
2025,77(1):153-158,165 DOI:
摘要:
为研究断层的空间位置对露天矿边坡的破坏特征,以大兰池露天矿为例,应用FLAC 3D数值模拟软件进行模拟计算,选取断层与坡顶面距离、断层厚度、断层面与边坡临空面距离三个空间位置因素。通过改变各因素的数值,得到在不同的因素数值下断层空间位置对边坡产生的破坏特征规律,并通过正交实验法与灰色关联对3个空间位置因素对边坡稳定性影响的敏感性进行排序。结果表明:断层位于坡底面水平线之上时,断层与坡顶面距离越小,边坡滑动破坏越明显,断层位于坡底面水平线之下时滑动破坏不明显;随着断层厚度的增加,断层破碎带内部区域塌陷越明显,但对边坡完整岩体的破坏变化不明显;断层面与边坡临空面距离小于50m时,边坡在坡底面出现“底鼓现象”,断层面与边坡临空面距离大于50m时,边坡在终了边坡坡面底部岩体出现明显的隆起。
程子鉴,陈星明,安英东,陈帮洪,李正国,王文通
摘要:
由于边坡失稳对人们的生命财产造成的威胁日益突出,所以对边坡的稳定性进行评价对于边坡灾害防治具有重要意义,而在使用传统的支持向量机模型对边坡安全系数进行估算时,其精度较低、收敛性较差,对边坡安全系数估算的误差也就比较大。所以针对此类问题,本文采用了鲸鱼优化算法来对支持向量机(SVM)模型进行优化,使用WOA来寻找SVM的最佳惩罚系数c和核函数参数g,由此建立WOA-SVM模型,并将优化后的WOA-SVM模型用来对边坡安全系数进行预测,以达到提高估算边坡安全系数准确性的目的。结果显示,WOA-SVM模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)均优于其他模型,说明对边坡安全系数估算的精确度要高于其他模型所估算的边坡安全系数,所以该模型对于边坡稳定性分析有一定的参考价值。
刘学峰,王 健,张胜龙
摘要:
边坡崩塌落石的横向偏移影响因素多、随机性大,使得防护工程设计的难度变大。针对废弃矿山边坡的崩塌落石规律进行研究,从而达到提高防护工程设计准确性及合理性的目的。为既突出重点又适度节省试验工作量,采用了四因素(坡度、坡长、石块大小及石块形状)、三水平的野外正交试验方法进行研究。试验结果及研究结论主要体现在四个方面:第一,四个因素中,对偏移比影响较显著的是坡长,其它三个因素影响的显著性稍差、且大致均等;其中仅石块形状对偏移比影响的规律性强,即石块的形状越不规则对偏移比的影响越大,其它三个因素对偏移比的影响无直线性规律。第二,工程设计所采用的偏移比不宜小于0.25。第三,坡面局部覆盖土层或生长有植被时,能够减小偏移比。第四,此类边坡落石的不确定性更大、规律性更弱,所以在进行工程勘察设计时,宜以现场落石试验确定偏移比。本研究在试块的选取、试验方法及场地的选择方面有一定的创新性,所得成果对此类防护工程设计具有一定的指导意义。