案例回顾---边坡坡脚稳定性分析

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文章摘要

在西班牙西北部的裂隙石英岩岩体上修建道路时，2009年5月发生了边坡坍塌事件。该边坡由白色细粒硬石英岩组成，岩层厚度变化大，平均倾角32°，边坡角26.5°。文献中讨论了露天煤矿坡脚稳定性的分析，包括二维极限平衡方法和离散元稳定性分析，以及边坡坡脚稳定性的极限平衡法、数值和物理模型。特别是，2014年的研究通过极限平衡法和UDEC模拟，分析了2009年的边坡坍塌，揭示了滑动、倾覆和块体挤压等破坏机制。2020年的研究则关注了含煤沉积地层中高帮边坡和坡脚不稳定性的岩体强度问题，强调了岩体各向异性和地质强度指数GSI值的调整，以及在评估坡脚岩体强度时考虑小尺度构造变形的重要性。

1. 案例

2009年5月初，在西班牙西北部的裂隙石英岩岩体上修建道路时发生了边坡坍塌。边坡高度18m，由白色细粒硬石英岩组成，呈片状，岩层厚度从十几厘米到几米不等，平均倾角 32°，平均褶皱倾角方向为 233°；边坡倾向为为 230°，边坡角为26.5°。

2. 参考

(1997) Developments in the analysis of footwall slopes in surface coal mining.

在多山区进行煤炭的露天开采，往往会形成与地层倾角平行的大面积坡脚。由于结构变形，褶皱边缘的陡峭倾角可能与推力断层、节理和残余剪切强度条件有关。在这种环境下，有必要对坡脚稳定性进行严格评估，以确保安全、经济地开采煤炭。本文详细综述了影响露天采煤坡脚边坡失稳的因素和主要失稳机理，采用二维极限平衡方法和离散元进行了稳定性分析。

(2011) Comparison of limit-equilibrium, numerical and physical models of wall slope stability.

回顾了与边坡坡脚相关的常见崩塌机制，研究了评估其稳定性的极限平衡法，所描述的崩塌机理是那些沿着预先存在的节理或在完整岩石中发生的崩塌，即完全和部分节理控制的双线(bilinear)和犁板(ploughing slab)崩塌；使用 UDEC进行了数值模拟。在实验室的倾斜试验装置中研究了失稳机制的物理模型，其经验结果与理论方法相当接近。

(2014) Analysis of a Complex Slope Failure in a Quartzite Slope.

分析了 2009 年在裂隙石英岩岩体(fissured quartzite rock mass)上修建道路时发生的边坡坍塌。采用了极限平衡法进行了边坡稳定性分析，使用UDEC模拟观测到的现象，该模型能够更好地解释现场观察到的破坏机制的特征，包括边坡上部的滑动、边坡中下部的倾覆(toppling)【边坡倾倒破坏(Toppling Failure)分析V2022】和坡脚的块体挤压(block extrusion)。

(2020) Toe rock mass strength in footwall failures.

对含煤沉积地层中的高帮边坡和坡脚不稳定性进行了检查和反分析，主要目的是解决坡脚的岩体强度问题。通过在中等倾角至陡倾角地层的采煤作业中积累的经验，了解了临界机制、层的剪切强度、地下水条件以及评估坡脚岩体强度的方法。考虑了岩体的各向异性，扰动系数D为零，并降低地质强度指数GSI值。除非岩体在小尺度上有明显的构造变形，否则不要对含煤地层使用 GSI估算岩体强度【地质强度指数GSI(Geological Strength Index)的确定方法】。

来源：计算岩土力学

UG 煤炭 UM 离散元理论控制试验

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首次发布时间：2024-03-26

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