midas GTS NX在矿山工程中的应用.ppt

9 碾沟煤矿采空区覆岩稳定性—太原理工大学 10工作面煤层开采变形及塑性区分析 2种软件计算结果对比——竖向变形 2种软件计算结果对比——塑性区 目录 地形图 开采方案 网格模型 变形图 1 平庄西露天矿边坡稳定性分析—中国矿业大学 平庄西露天矿 1 平庄西露天矿边坡稳定性分析—中国矿业大学 2 马达岭煤层采空区上覆山体滑坡—成都理工大学 地质情况和破坏机理 开挖后变形及应力分布云图 3尾矿坝稳定性—青岛理工大学 3尾矿坝稳定性—青岛理工大学 3尾矿坝稳定性—青岛理工大学 磷石膏尾矿库工程概况 2013年2月18日 13级子坝，堆积高度95m 井字形排渗管网 4 磷石膏尾矿库渗流分析 磷石膏尾矿库工程概况 初期坝坝基开挖面高程约为1940m，磷石膏堆场最终堆积高程为2070m，总坝高约130m，设计有效库容5905.2万m3，为二等库 加高后最终堆积高程2100m，增设6级子坝，新增加堆积高度30m，总坝高约为160m，库容大于1亿m3，为一等库 堆积坝采用排渗管网的辅助排渗方案，目前已在5级、9级子坝和13级子坝坝前120m范围内设置了井字形排渗管网 4 磷石膏尾矿库渗流分析 非饱和渗流分析参数的确定 土-水特征曲线斜率的绝对值 van Genuchten 4 磷石膏尾矿库渗流分析 非饱和渗流分析参数的确定 渗透性函数 Gardner Green 和 Corey，1971 4 磷石膏尾矿库渗流分析 计算结果和水位观测结果的比较 堆存至13级子坝（高程2035m，堆积坝高65m，总坝高95m） 下游水位:水工坝的正常蓄水位高程，即1948.0m 上游水位: 13级子坝（高程2035m），干滩长度为70m 边界条件 4 磷石膏尾矿库渗流分析 目录 Limit Equilibrium Method 极限平衡法 对于假定的破坏面使用力或弯矩平衡条件进行稳定分析的方法 理论简单，有较多的分析案例 理论陈旧吗，但应用较为广泛 缺点是只能用于计算最小安全系数 LEM Finite Element Method 有限元法 可以分析边坡的破坏过程 可为监测管理提供数据依据 FEM 边坡稳定分析方法 极限平衡法(LEM) – 条分法 条分法 边坡稳定分析方法 ① 极限平衡法 条分力 极限平衡法(LEM) 分析方法 特点 竖向力 平衡 水平力 平衡 弯矩 平衡 优点 缺点 瑞典条分法 （Fellenius） 简化法 ○ × ○ - 计算简单(可手算) - 结果有时不准确 简化毕肖普法 (Simplified Bishop) 简化法 ○ × ○ - 分析效率高 - 支持圆弧/非圆弧破坏面 - 有水平荷载作用时，结果不准确 简化简布法 (Simplified Janbu) 简化法 ○ ○ × - 分析效率高 - 适用于矮边坡 - 水平力作用时结果页较为准确 - 结果较为保守 斯宾塞法 (Spencer) 精确法 ○ ○ ○ - 支持圆弧/非圆弧破坏面 - 分析有时会不收敛 摩根斯坦-普赖斯法 (Morgenstern-Price) 精确法 ○ ○ ○ - 可预测内部竖向力 - 分析有时会不收敛 萨尔玛法 (Sarma) 精确法 ○ ○ ○ - 适用于岩质边坡 - 分析有时会不收敛 - 需要使用粘聚力、摩擦角 边坡稳定分析方法 ① 极限平衡法 极限平衡法(LEM) – 简单法与精确法的比较 Sarma 平衡考虑所有力 条分侧向竖向力使用Coulomb破坏准则计算 需要使用粘聚力、摩擦角 主要用于岩质边坡稳定验算 Bishop 竖向力平衡 + 弯矩平衡 忽略条分侧面竖向力 使用弯矩平衡计算安全系数 有横向荷载时，结果不准确 精确法 简单法 边坡稳定分析方法 ① 极限平衡法 SRM(强度折减法) 使用Mohr Coulomb破坏准则，对土体的C、Phi值进行折减，直到不收敛 可对各施工阶段进行稳定分析(使用SRM) 可使用各种加固材料：梁、桁架、桩、纤维布、界面、植入式桁架等、支持任意形状截面、提供加固材料内力、边坡位移、稳定安全系数等 边坡稳定分析方法 ② 有限元法(强度折减法) SAM法 极限平衡法无法考虑滑坡过程的应力变化及土应力随着地下水发生的变化过程，数值模拟的有限元法虽然可以模拟滑坡过程或其他的土特性，但是所需的分析时间较长，且缺少评价边坡稳定性的资料。近来在广泛研究既具有条分法的简便性，又具有数值模拟的优点的稳定分析方法，下面介绍由KAIST开发的金竹勇(1998)的基于有限元法的边坡稳定分析方法。此方法主要是利用有限元法对边坡进行应力计算，利用应力分析结果计算极限平衡法的各假想滑动面上的安全系数，从中寻找最小的安全系数及对应的临界面。有限元分析中使用的岩土的本构模型采用与极限平衡破坏准则一致的莫尔-库仑屈服准则。