【摘 要】
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本文以安宁市坪子村排土场研究对象,该排土场为矿山拟建排土场,为明确降雨及地震作用是否会影响排土场的后期使用。对坪子村排土场在降雨及地震条件下,排土场内部渗流特性变化规律及降雨-地震耦合条件下边坡内部应力情况、位移变化情况及不同影响因素对排土场稳定性的敏感度展开研究;并以此确定不同工况、不同影响因素对排土场边坡稳定性的影响程度。首先根据坪子村现场具体情况,现场取样进行了相关的物理力学试验,确定排土场
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本文以安宁市坪子村排土场研究对象,该排土场为矿山拟建排土场,为明确降雨及地震作用是否会影响排土场的后期使用。对坪子村排土场在降雨及地震条件下,排土场内部渗流特性变化规律及降雨-地震耦合条件下边坡内部应力情况、位移变化情况及不同影响因素对排土场稳定性的敏感度展开研究;并以此确定不同工况、不同影响因素对排土场边坡稳定性的影响程度。首先根据坪子村现场具体情况,现场取样进行了相关的物理力学试验,确定排土场土体的相关力学参数。利用SPSSAU数据在线分析软件,综合选取7个排土场稳定性影响因素展开影响程度分析,并进行影响因素的影响程度排序;严格基于试验数据及排土场真实情况,进行了排土工艺研究并综合利用了二维和三维数值模拟分析地震、降雨工况对其稳定性的影响。利用GEO-STUDIO软件进行地基加固处理及不同降雨工况下二维渗流分析;借助Midas GTS NX软件根据勘查的实际地形建立三维分析模型,分析了不同堆积标高条件下排土场稳定性变化特征。为后续的坪子村排土场土体堆排、排土场监测及滑坡预防提供参考依据。本文具体研究工作如下:(1)根据现场勘查情况及矿山提供的设计资料对坪子村排土场进行排土场堆置参数的计算,并设计相关的堆置方案,通过对方案进行简要的分析后确定坪子村排土场最终选用多台阶覆盖式排土。(2)查阅相关国内外中英文参考文献,掌握边坡降雨入渗及地震动力响应的相关基本理论,为后期数值模拟提供理论基础。为保证数值模拟的准确性,对现状排土场进行了详细的勘查,掌握排土场周边四邻关系及排土场堆排位置的地形地貌。同时,选择了多个具有代表性的地点进行取样,将取回样品严格安全相关试验规程进行处理,展开土体物理力学试验,并测定相关的物理力学参数。(3)综合选取容重、内聚力、内摩擦角、地震烈度、排土场边坡下水位、降雨强度、土体渗透系数共7个影响因素,利用SPSSAU数据在线分析软件,采用正交设计及灰色关联度分析两种方法展开影响因素对排土场边坡稳定性的影响程度分析。影响因素关联度(敏感度)排序为:内摩擦角>地震烈度>重度>内聚力>渗透系数>降雨量>地下水位。可知排土体自身物理力学性质对稳定性影响较大,所以在堆排过程中应该采用分层碾压的方式,控制每一级台阶土体的密实度,增大排弃土的内聚力和内摩擦角。(4)严格基于试验测定的数据,借助GEO-STUDIO软件进行地基加固及二维数值模拟分析:首先对排土场进行地基加固处理。基于加固模型利用SEEP/W模块研究不同降雨类型、不同降雨强度、不同降雨持时多种降雨工况下,雨水及地下水在排土场边坡内部的动态变化过程。研究表明:入渗雨水在坪子村排土场内部运移会降低排土场的稳定性系数,但在各降雨工况下坪子村排土场均满足安全规范的要求。雨水对排土场坡脚的侵蚀作用明显,且递增型降雨及极端降雨(长时降雨和大强度降雨)排土场表面会出现暂态饱和区,不利于坪子村排土场的稳定性,后期使用过程中应该注意监测和防范。借助QUAKE/W模块研究地震-降雨耦合工况下,不同地震烈度对边坡内部应力、应变、位移、永久位移、位移加速度等指标的影响规律。研究表明:坪子村排土场在9级地震下,出现滑移的可能性较大,但该排土场抗震烈度为8级,总体抗震烈度符合后期安全生产的要求。(5)利用Midas GTS NX软件根据排土场边坡所处的真实地形条件,结合Google Earth建立三维排土场边坡分析模型,对排土场的分级堆排过程进行了模拟分析,可知在安全系数随堆排标高的增大逐渐降低,但排土场总体位移及应变变化均在安全允许的范围内。
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