同一边坡角下不同边坡形态及稳定性研究

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.S1.0837

中国安全科学学报 ›› 2022, Vol. 32 ›› Issue (S1): 140-144.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.S1.0837

同一边坡角下不同边坡形态及稳定性研究

赵立春¹(), 刘永杰², 宗赫³, 徐勇超¹, 王博², 祁利民⁴

¹ 扎鲁特旗扎哈淖尔煤业公司, 内蒙古扎鲁特旗 029100
² 内蒙古能源有限公司煤矿中心, 内蒙古霍林郭勒 029200
³ 通辽市能源局安全监管科, 内蒙古通辽 028000
⁴ 霍林郭勒市能源局, 内蒙古霍林郭勒 029200

收稿日期:2022-01-12 修回日期:2022-04-06 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-12-30
作者简介:
赵立春 (1984—),男,内蒙古突泉人,硕士,工程师,主要从事露天开采理论与设计及边坡工程等方面的研究。E-mail: 501363448@qq.com。
刘永杰正高级工程师
徐勇超高级工程师

Study on different slope shapes and stability under same slope angle

ZHAO Lichun¹(), LIU Yongjie², ZONG He³, XU Yongchao¹, WANG Bo², QI Limin⁴

¹ Zhaluteqi Zhahanaoer Coal Industry Company, Zhaluteqi Inner Mongolia 029100, China
² Coal Mine Research of Inner Mongolia Energy Coal Industry Company, Huolinguole Inner Mongolia 029200,China
³ Safety Supervision Section, Tongliao Energy Bureau, Tongliao Inner Mongolia 028000,China
⁴ Huolinguole Energy Bureau,Huolinguole Inner Mongolia 029200,China

Received:2022-01-12 Revised:2022-04-06 Online:2022-06-30 Published:2022-12-30

摘要/Abstract

摘要：

为明确同边坡角下不同边坡形态对类均质土质边坡稳定性影响,以类均质土质边坡为工程实例,基于强度折减和极限平衡理论分析,应用FLAC^3D和SLOPE/W软件确定边坡破坏机理并进行稳定性评价。结果表明:在边坡高度为50 m、台阶坡面角70°、台阶高度分别为10和5 m等分平盘情况下,边坡角度为15、20和25°时,10 m台阶高度为比5 m的边坡稳定性系数大0.037~0.516;不同滑坡模式下同一边坡角优化圆弧潜滑坡模式下稳定系数最小;当边坡角小于20°时,圆弧滑动模式下稳定系数最大,边坡角大于25°,直线-基底滑动模式下稳定系数最大。

关键词: 同一边坡角, 边坡形态, 边坡稳定性, 极限平衡法, 强度折减, 滑坡模式

Abstract:

In order to study the influence of different slope forms on the stability of quasi-homogeneous soil slope under the same slope angle, taking quasi-homogeneous soil slope as an engineering example, based on the theoretical analysis of strength reduction and limit equilibrium, FLAC^3D and SLOPE/W were applied to determine the slope failure mechanism and evaluate the stability. The results show that when the slope height is 50 m, the slope angle of the step is 70°, and the step height is 10 m and 5 m, respectively, equal flat plate, and the different potential effects of the slope angle of 15, 20 and 25° were studied respectively. The stability coefficient of the slope with a height of 10m is 0.037-0.516 larger than that of 5 m. Through the simulation calculation of different landslide modes, the stability coefficient of the optimal arc submerged landslide mode for the same slope angle is the smallest. When the slope angle is less than 20°, the stability coefficient is the largest in the arc sliding mode. When the slope angle is greater than 25°, the stability coefficient is the largest in the linear-base sliding mode.

Key words: same slope angle, slope shape, slope stability, limit equilibrium method, strength reduction, landslide pattern

赵立春, 刘永杰, 宗赫, 徐勇超, 王博, 祁利民. 同一边坡角下不同边坡形态及稳定性研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(S1): 140-144.

ZHAO Lichun, LIU Yongjie, ZONG He, XU Yongchao, WANG Bo, QI Limin. Study on different slope shapes and stability under same slope angle[J]. China Safety Science Journal, 2022, 32(S1): 140-144.

图/表 5

表1

图1

图2

图3

表2

参考文献 15

[1]	王俊, 孙书伟, 陈冲. 饱水黄土基底排土场地质力学模型试验研究[J]. 煤炭学报, 2014, 39(5): 861-867.
	WANG Jun, SUN Shuwei, CHEN Chong. Geo-mechanical model experiment research of dumping site on loess basement[J]. Journal of China Coal Society, 2014, 39(5): 861-867.
[2]	吴玮江, 王念秦. 黄土滑坡的基本类型与活动特征[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2002, 13(2): 38-42.
	WU Weijiang, WANG Nianqin. Basic types active features of loess landslide[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2002, 13(2): 38-42.
[3]	邹广电, 魏汝龙. 土坡稳定分析普遍极限平衡法数值解的理论及方法研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(2): 363-370.
	ZOU Guangdian, WEI Rulong. Study of theory and method for numerical solution of general limit equilibrium method[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(2): 363-370.
[4]	卢坤林. 基于极限平衡理论的土质边坡空间效应研究及应用[D]. 合肥: 合肥工业大学, 2013.
	LU Kunlin. 3D effect of homogeneous slope stability analysis based on the limit equilibrium method and its application to engineering[D]. Hefei: Hefei University of Technology, 2013.
[5]	曾亚武, 田伟明. 边坡稳定性分析的有限元法与极限平衡法的结合[J]. 岩石力学与工程学报, 2005, 24(增2): 5 355-5 359.
	ZENG Yawu, TIAN Weiming. Slope stability analysis by combining fem with limit equilibrium method[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2005, 24(S2): 5 355-5 359.
[6]	曹兰柱, 赵立春, 王东, 等. 含多弱层复合边坡滑坡治理三维数值分析[J]. 中国安全生产科学技术, 2015, 11(6): 102-107.
	CAO Lanzhu, ZHAO Lichun, WANG Dong, et al. Three-dimensional numerical analysis of landslide control of composite slope with multiple weak layers[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2015, 11(6): 102-107.
[7]	王东, 王前领, 曹兰柱, 等. 露井联采逆倾边坡稳定性数值模拟[J]. 安全与环境学报, 2015, 15(1): 15-20.
	WANG Dong, WANG Qianling, CAO Lanhu, et al. Simulated study on the stability of countertilt slope in the combined open-pit and underground mining condition[J]. Journal of Safety and Environment, 2015, 15(1): 15-20.
[8]	丰土根, 陈育民, 王可佳, 等. 三维有限差分强度折减法分析边坡稳定性研究[J]. 水利与建筑工程学报, 2010, 8(4): 81-85.
	FENG Tugen, CHEN Yumin, WANG Kejia, et al. 3D Slope stability analysis based on lagrangian difference strength reduction method[J]. Journal of Water Resources and Architectural Engineering, 2010, 8(4): 81-85.
[9]	石根华. 块体系统不连续变形数值分析新方法[M]. 北京: 科学出版社, 1993: 8-18.
[10]	桑伟锋. 基于三维有限差分强度折减法的边坡稳定性分析[J]. 河南科技, 2014(1): 22-24.
[11]	张信, 殷志祥, 王东. 顺兴露天矿顺倾软弱基底内排土场稳定性研究[J]. 世界科技研究与发展, 2015, 37(2): 138-140.
	ZHANG Xin, YIN Zhixiang, WANG Dong. Researches on slope stability of soft and inclined basement inner dump in Shunxing surface mine[J]. World Science and Technology Research and Development, 2015, 37(2): 138-140.
[12]	周元辅, 邓建辉, 崔玉龙, 等. 基于强度折减法的三维边坡失稳判据[J]. 岩土力学, 2014, 35(5): 1 430-1 437.
	ZHOU Yuanfu, DENG Jianhui, CUI Yulong, et al. Instability criterion of three-dimensional slope based on strength reduction method[J]. Rock and Soil Mechanics, 2014, 35(5): 576-580.
[13]	王东, 王珍, 曹兰柱, 等. 近水平煤层露天矿边坡三维稳定性研究[J]. 煤炭科学技术, 2016, 44(8): 86-90.
	WANG Dong, WANG Zhen, CAO Lanzhu, et al. Study on 3D stability of slope in surface mine with sub-horizontal seams[J]. Coal Science and Technology, 2016, 44(8): 86-90.
[14]	唐春安, 李连崇, 李常文, 等. 岩土工程稳定性分析RFPA强度折减法[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(8): 1 522-1 530.
	TANG Chun'an, LI Lianchong, LI Changwen, et al. RFPA strength reduction method for stability analysis of geotechnical engineering[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(8): 1 522-1 530.
[15]	曹兰柱, 刘帅, 王东, 等. 露天煤矿复合煤层边坡空间形态优化[J]. 煤炭科学技术, 2017, 45(6): 131-136.
	CAO Lanzhu, LIU Shuai, WANG Dong, et al. Optimization on spatial form of composite seam slope in surface mine[J]. Coal Science and Technology, 2017, 45(6): 131-136.

岩层	容重γ/ (kN·m^-3)	黏聚力 c/kPa	内摩擦角 φ/(°)	弹性模量 E/MPa	泊松比
类均质土体	17.7	20	17	30	0.45
基底	30.0	100	30	108	0.35

边坡角/ (°)	滑坡模式	边坡稳定系数
边坡角/ (°)	滑坡模式	台阶高度10 m	台阶高度5 m
15	优化圆弧	1.883	1.695
	圆弧	4.950	4.434
	直线-基底	1.961	1.858
20	优化圆弧	1.354	1.304
	圆弧	2.419	2.181
	直线-基底	1.798	1.671
25	优化圆弧	1.105	1.068
	圆弧	1.137	1.078
	直线-基底	1.392	1.339

同一边坡角下不同边坡形态及稳定性研究

Study on different slope shapes and stability under same slope angle

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[1]	张凯, 张科. 基于LightGBM算法的边坡稳定性预测研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(7): 113-120.
[2]	刘利杰, 刘智超, 聂忠叶. 基于Vissim仿真模拟的露天煤矿靠帮开采方案优化[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(S1): 114-120.
[3]	吴相豪, 刘俊汝. 基于安全系数法拟定面板堆石坝变形监控指标[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(2): 127-132.
[4]	王东, 李广贺, 曹兰柱, 徐晓惠, 张立国. 含顺倾弱层边坡三维稳定性计算方法研究[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(3): 95-101.
[5]	王东, 姜聚宇, 刘帅, 韩新平, 曹兰柱, 宋子岭. 露天煤矿边坡相对稳定性判据研究与应用[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(7): 76-81.
[6]	王东, 张禹, 曹兰柱, 贺希格图, 周玉祥. 露天矿边坡稳定性的断面形态效应研究[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(1): 105-111.
[7]	罗亦泳, 姚宜斌, 张立亭, 周世健. 基于HIOA-MK-TCRVM算法的边坡稳定性估计模型[J]. 中国安全科学学报, 2017, 27(1): 116-121.
[8]	李正涛，谢振华，夏雨，张雪冬，何娜. 露天矿广义边坡体系失稳流变突变研究[J]. 中国安全科学学报, 2013, 23(8): 126-.
[9]	周罕，曹平，张科. 基于响应面法和强度折减法的边坡可靠性计算研究[J]. 中国安全科学学报, 2012, 22(5): 79-.
[10]	杨灵，韩立军，蔚立元，孟庆彬. 基于强度折减法的巷道整体安全系数探讨分析[J]. 中国安全科学学报, 2012, 22(5): 133-.
[11]	海龙，梁冰. 煤层条带开采整体安全系数确定方法研究[J]. 中国安全科学学报, 2010, 20(10): 41-.
[12]	李全明，付士根，王云海. 露天开采边坡稳定性分析方法及灾害防治措施研究[J]. 中国安全科学学报, 2007, 17(2): 55-.
[13]	陈鹏，高亮，何雪峰，范华. 高分子聚合筑路剂(P.P.T)用于改善铁路路基力学特性的研究[J]. 中国安全科学学报, 2005, 15(7): 63-.
[14]	张志红，饶为国. 填埋场垃圾体的安全稳定性分析[J]. 中国安全科学学报, 2005, 15(6): 108-.
[15]	郭璇，赵成刚，于威威. 非饱和土边坡稳定的安全分析及进展[J]. 中国安全科学学报, 2005, 15(1): 14-.