CN114925434A - 一种露天矿边坡锚固力确定方法 - Google Patents

一种露天矿边坡锚固力确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114925434A
CN114925434A CN202210582408.9A CN202210582408A CN114925434A CN 114925434 A CN114925434 A CN 114925434A CN 202210582408 A CN202210582408 A CN 202210582408A CN 114925434 A CN114925434 A CN 114925434A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slope
anchoring force
interval
determining
stability coefficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210582408.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114925434B (zh
Inventor
李广贺
赖宏宇
陈应显
王东
董瑞荣
孙有刚
杨国华
缪占伟
张琦
李运广
解晓东
赵廷峰
赵旭
孙宇
李新宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning Technical University
Original Assignee
Liaoning Technical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaoning Technical University filed Critical Liaoning Technical University
Priority to CN202210582408.9A priority Critical patent/CN114925434B/zh
Publication of CN114925434A publication Critical patent/CN114925434A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114925434B publication Critical patent/CN114925434B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
    • Y02A10/23—Dune restoration or creation; Cliff stabilisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Piles And Underground Anchors (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

本发明公开一种露天矿边坡锚固力确定方法，方法首先确定露天矿边坡的安全储备系数K，在不进行锚索加固的情况下，采用剩余推力法计算边坡的稳定性系数；然后绘制不进行锚索加固时边坡条块位置与剩余推力的关系曲线，确定露天矿边坡锚固力位置；接着初始化锚索的锚固力区间及该区间对应的边坡的稳定性系数区间；最后在锚固力区间内采用二分法搜索目标锚固力fi，当目标锚固力fi满足精度要求时则定为最终确定的边坡锚固力。本发明计算流程简单，操作方便，易于实现程序化。规避现有方法计算的锚固力过大或过小的现象，为边坡工程设计和治理提供理论依据。

Description

一种露天矿边坡锚固力确定方法
技术领域
本发明涉及露天开采技术领域，尤其涉及一种露天矿边坡锚固力确定方法。
背景技术
锚索加固是提高露天矿边坡稳定性的重要措施之一，具有能够增加岩体的完整性，提高边坡岩体强度，同时能减少开挖量等优势，但锚索的数量直接影响着露天矿安全与经济效益。准确计算锚索锚固力是确定锚索数量的前提与基础。传统的锚固力计算通常采用数值模拟手段，但由于岩体变形参数的不确定性，计算结果有待商榷；部分学者采用理论方法进行分析，但计算过程相对复杂。显然，迫切需要建立一种新的方法用于计算露天矿边坡锚固力，为边坡工程设计和治理提供理论依据。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种露天矿边坡锚固力确定方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种露天矿边坡锚固力确定方法，包括如下步骤：
步骤1：确定露天矿边坡的安全储备系数K；
进一步的，所述安全储备系数K依据边坡的服务年限、重要程度和滑坡潜在危害的因素来确定。
步骤2：在不进行锚索加固的情况下，采用剩余推力法计算边坡的稳定性系数，记为Fs1；
步骤3：绘制不进行锚索加固时边坡条块位置与剩余推力的关系曲线；
步骤4：确定露天矿边坡锚固力位置；
进一步的，所述边坡锚固力位置为剩余推力最大的边坡条块所对应台阶的水平位置。
步骤5：初始化锚索的锚固力区间为[0,f1]，该区间对应的边坡的稳定性系数区间为[Fs1,Fs2]；
进一步的，所述锚固力区间中锚固力f1的取值过程如下：
步骤5.1：初始化锚索的锚固力f1；
步骤5.2：采用剩余推力法计算出加固后边坡的稳定系数，记为Fs2；
步骤5.3：判断，若Fs2<K，加大锚索的锚固力f1，直至满足Fs2>K。
步骤6：在锚固力区间[0,f1]内采用二分法搜索目标锚固力fi，当目标锚固力fi满足精度要求时则定为最终确定的边坡锚固力，具体过程如下：
步骤6.1：取fi＝f1/2；
步骤6.2：采用剩余推力法计算目标锚固力fi时边坡的稳定性系数，记为Fs3；
步骤6.3：判断，若满足|Fs3-K|<0.003，最终确定的边坡锚固力为fi，否则执行步骤6.4；
步骤6.4：判断Fs3与K的大小，若Fs3>K时，则锚固力区间更新为[0,f1/2]，边坡的稳定性系数区间更新为[Fs1,Fs3]；若Fs3<K时，则锚固力区间更新为[f1/2,f1]，边坡的稳定性系数区间更新为[Fs2,Fs3]；
步骤6.5：取fi为更新后锚固力区间的中间值，重复执行步骤6.2至步骤6.5，直至满足|Fs3-K|<0.003，得到最终确定的边坡锚固力。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的方法从露天矿安全与经济效益角度出发，基于成熟的剩余推力法和快速搜索的二分法计算获取露天矿边坡锚固力，该方法最大的优势在于计算流程简单，操作方便，易于实现程序化。且能够规避现有方法计算的锚固力过大导致边坡加固成本高、锚固力过小诱发边坡变形或滑坡的现象。同时可为边坡工程设计和治理提供理论依据，为露天矿安全高效开采提供技术支撑。
附图说明
图1为本发明实施例中露天矿边坡锚固力确定方法的流程图；
图2为本发明实施例中露天矿典型地质剖面图；
图3为本发明实施例中不进行锚索加固时计算的边坡稳定性系数结果示意图；
图4为本发明实施例中不进行锚索加固时边坡条块位置与剩余推力的关系曲线图；
图5为本发明实施例中锚固力为10000kN时边坡稳定性系数计算结果示意图；
图6为本发明实施例中锚固力为5000kN时边坡稳定性系数计算结果示意图；
图7为本发明实施例中锚固力为9700kN时边坡稳定性系数计算结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例中，某露天煤矿最终开采深度为9煤底板，其西帮自下至上分别为煤系地层和第四系。第四系主要为粘土、亚粘土；煤顶板、底板地层岩性多为灰白色中厚层状砂质泥岩夹灰黑色薄层状煤层；9煤底板之下岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主，炭质泥岩局部发育，赋存软弱夹层。按照露天矿设计规划，以地表界为境界按照台阶高度12m，平盘宽度25m设计至9煤底板。露天矿典型地质剖面如图2所示。根据以往的研究成果，确定的岩土体物理力学参数如表1所示。
表1岩土体力学计算指标表
Figure BDA0003664536360000031
如图1所示，本实施例中一种露天矿边坡锚固力确定方法如下所述。
步骤1：确定露天矿边坡的安全储备系数K；
进一步的，所述安全储备系数K依据边坡的服务年限、重要程度和滑坡潜在危害的因素来确定。
本实施例中，根据边坡的服务年限、重要程度、滑坡潜在潜在危害等因素，确定边坡的安全储备系数K＝1.1。
步骤2：在不进行锚索加固的情况下，采用剩余推力法计算边坡的稳定性系数，记为Fs1；
本实施例中，在不进行锚索加固的情况下，采用剩余推力法计算边坡的稳定性系数Fs1＝0.821，如图3所示。
步骤3：绘制不进行锚索加固时边坡条块位置与剩余推力的关系曲线；
本实施例中，在不进行锚索加固的情况下，绘制的锚索加固时边坡条块位置与剩余推力的关系曲线如图4所示。
步骤4：确定露天矿边坡锚固力位置；
进一步的，所述边坡锚固力位置为剩余推力最大的边坡条块所对应台阶的水平位置。
本实施例中从图4中可以看出剩余推力最大的边坡条块的位置，该位置对应台阶的水平位置为578水平，本实施例中还需要以578水平位置为基准，在[566,590]这个区间内排布多个锚杆。
步骤5：初始化锚索的锚固力区间为[0,f1]，该区间对应的边坡的稳定性系数区间为[Fs1,Fs2]；
进一步的，所述锚固力区间中锚固力f1的取值过程如下：
步骤5.1：初始化锚索的锚固力f1；
步骤5.2：采用剩余推力法计算出加固后边坡的稳定系数，记为Fs2；
步骤5.3：判断，若Fs2<K，加大锚索的锚固力f1，直至满足Fs2>K。
本实施例中，假设锚索的锚固力f1＝10000kN，采用剩余推力法计算出加固后边坡的稳定系数Fs2＝1.108，如图5所示。由于满足Fs2>K，则初始化的锚索的锚固力区间为[0,10000]，该区间对应的边坡的稳定性系数区间为[0.821,1.108]。
步骤6：在锚固力区间[0,f1]内采用二分法搜索目标锚固力fi，当目标锚固力fi满足精度要求时则定为最终确定的边坡锚固力，具体过程如下：
步骤6.1：取fi＝f1/2；
步骤6.2：采用剩余推力法计算目标锚固力fi时边坡的稳定性系数，记为Fs3；
步骤6.3：判断，若满足|Fs3-K|<0.003，最终确定的边坡锚固力为fi，否则执行步骤6.4；
步骤6.4：判断Fs3与K的大小，若Fs3>K时，则锚固力区间更新为[0,f1/2]，边坡的稳定性系数区间更新为[Fs1,Fs3]；若Fs3<K时，则锚固力区间更新为[f1/2,f1]，边坡的稳定性系数区间更新为[Fs2,Fs3]；
步骤6.5：取fi为更新后锚固力区间的中间值，重复执行步骤6.2至步骤6.5，直至满足|Fs3-K|<0.003，得到最终确定的边坡锚固力。
本实施例中，采用二分法计算目标锚固力fi，首先取fi＝10000/2＝5000kN，再采用剩余推力法计算边坡的稳定性系数Fs3＝0.980，如图6所示。由于|0.980-1.1|>0.003，则锚固力区间更新为[5000,10000]，边坡的稳定性系数区间更新为[0.980,1.108]；
再次采用二分法，取目标锚固力fi＝9700kN，再采用剩余推力法计算边坡的稳定性系数Fs3＝1.100，如图7所示。由于|1.1-1.1000|<0.003，满足精度要求，此时，将时目标锚固力fi＝9700kN定为最终确定的边坡锚固力。

Claims (5)

1.一种露天矿边坡锚固力确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：确定露天矿边坡的安全储备系数K；
步骤2：在不进行锚索加固的情况下，采用剩余推力法计算边坡的稳定性系数，记为Fs1；
步骤3：绘制不进行锚索加固时边坡条块位置与剩余推力的关系曲线；
步骤4：确定露天矿边坡锚固力位置；
步骤5：初始化锚索的锚固力区间为[0,f1]，该区间对应的边坡的稳定性系数区间为[Fs1,Fs2]；
步骤6：在锚固力区间[0,f1]内采用二分法搜索目标锚固力fi，当目标锚固力fi满足精度要求时则定为最终确定的边坡锚固力。
2.根据权利要求1所述的露天矿边坡锚固力确定方法，其特征在于，所述安全储备系数K依据边坡的服务年限、重要程度和滑坡潜在危害的因素来确定。
3.根据权利要求1所述的露天矿边坡锚固力确定方法，其特征在于，所述边坡锚固力位置为剩余推力最大的边坡条块所对应台阶的水平位置。
4.根据权利要求1所述的露天矿边坡锚固力确定方法，其特征在于，所述锚固力区间中锚固力f1的取值过程如下：
步骤5.1：初始化锚索的锚固力f1；
步骤5.2：采用剩余推力法计算出加固后边坡的稳定系数，记为Fs2；
步骤5.3：判断，若Fs2<K，加大锚索的锚固力f1，直至满足Fs2>K。
5.根据权利要求1所述的露天矿边坡锚固力确定方法，其特征在于，所述步骤6的过程如下：
步骤6.1：取fi＝f1/2；
步骤6.2：采用剩余推力法计算目标锚固力fi时边坡的稳定性系数，记为Fs3；
步骤6.3：判断，若满足|Fs3-K|<0.003，最终确定的边坡锚固力为fi，否则执行步骤6.4；
步骤6.4：判断Fs3与K的大小，若Fs3>K时，则锚固力区间更新为[0,f1/2]，边坡的稳定性系数区间更新为[Fs1,Fs3]；若Fs3<K时，则锚固力区间更新为[f1/2,f1]，边坡的稳定性系数区间更新为[Fs2,Fs3]；
步骤6.5：取fi为更新后锚固力区间的中间值，重复执行步骤6.2至步骤6.5，直至满足|Fs3-K|<0.003，得到最终确定的边坡锚固力。
CN202210582408.9A 2022-05-26 2022-05-26 一种露天矿边坡锚固力确定方法 Active CN114925434B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210582408.9A CN114925434B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种露天矿边坡锚固力确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210582408.9A CN114925434B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种露天矿边坡锚固力确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114925434A true CN114925434A (zh) 2022-08-19
CN114925434B CN114925434B (zh) 2023-12-01

Family

ID=82810800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210582408.9A Active CN114925434B (zh) 2022-05-26 2022-05-26 一种露天矿边坡锚固力确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114925434B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105178964A (zh) * 2015-09-11 2015-12-23 辽宁工程技术大学 一种复合煤层露天矿顺倾层状边坡形态设计方法
CN106049511A (zh) * 2016-06-20 2016-10-26 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 一种适于非煤露天矿边坡滑坡治理的组合加固方法
CN107609299A (zh) * 2017-09-27 2018-01-19 辽宁工程技术大学 一种倾斜基底内排土场边坡形态的优化方法
CN114398709A (zh) * 2022-01-27 2022-04-26 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种路堑边坡主动加固设计方法
CN114417477A (zh) * 2022-01-27 2022-04-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种路堑边坡水平加固力估值方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105178964A (zh) * 2015-09-11 2015-12-23 辽宁工程技术大学 一种复合煤层露天矿顺倾层状边坡形态设计方法
CN106049511A (zh) * 2016-06-20 2016-10-26 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 一种适于非煤露天矿边坡滑坡治理的组合加固方法
CN107609299A (zh) * 2017-09-27 2018-01-19 辽宁工程技术大学 一种倾斜基底内排土场边坡形态的优化方法
CN114398709A (zh) * 2022-01-27 2022-04-26 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种路堑边坡主动加固设计方法
CN114417477A (zh) * 2022-01-27 2022-04-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种路堑边坡水平加固力估值方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KEYOU SHI ET AL.: "Coupled calculation model for anchoring force loss in a slope reinforced by a frame beam and anchor cables", 《ENGINEERING GEOLOGY》, vol. 260 *
曹兰柱 等: "倾斜煤层露天矿顶帮稳定性分析及空间形态优化", 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》, vol. 36, no. 10 *
赵军祥;王鹏军;丁仓;王旭春;: "基于FLAC~(3D)的边坡加固稳定性对比分析", 工程建设, no. 03 *
马乐: "边坡稳定性数值模拟及锚索加固的研究", 《中国优秀硕士学位论文电子数据库, 工程科技Ⅱ辑》, no. 5 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114925434B (zh) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105155502B (zh) 岩溶溶洞型地基塌陷风险的测定方法
Briaud et al. Using the pressuremeter curve to design laterally loaded piles
Huang et al. Effects of construction on laterally loaded pile groups
CN102678118A (zh) 采场垮落带高度的确定方法
Likitlersuang et al. Geotechnical parameters from pressuremeter tests for MRT Blue Line Extension in Bangkok
CN111444461B (zh) 高水压下围岩大变形灾害等级预测方法
Frank et al. Experimental pile subjected to long duration thrusts owing to a moving slope
CN110727988A (zh) 基于软土参数空间异性的深厚软基固结沉降分层总和算法
CN110046470A (zh) 一种盾构掘进引起工后地表沉降量的确定方法
CN107577836B (zh) 一种软土地层中隧道上方覆土压力的确定方法
CN114925434A (zh) 一种露天矿边坡锚固力确定方法
Zhang et al. Spudcan bearing capacity calculation of the offshore jack-up drilling platform during the preloading process
Marchetti et al. Comparison of moduli determined by DMT and backfigured from local strain measurements under a 40 m diameter circular test load in the Venice area
CN114809038B (zh) 一种露天矿锚索加固边坡稳定性确定方法
CN114282388A (zh) 一种露天矿内排土场软弱基底逐阶段优化处理方法
CN101793037B (zh) 堆石体道基高填方结构表面沉降速率法
Mazzei et al. Rigid inclusions ground improvement for a new energy facility: Design, construction, and full-scale embankment load testing and results
Barton Hydraulic fracturing to estimate minimum stress and rockmass stability at a pumped hydro project
CN111581785A (zh) 高驼峰应力围岩分级方法
CN114059573B (zh) 考虑桥梁全寿命周期溶洞溶蚀量的桩基嵌岩深度设计方法
CN113309527B (zh) 一种双层导洞的上导洞预拱度施工方法
CN111859517B (zh) 一种库坝下深部煤层开采的坝体变形破坏分析方法
CN108320074A (zh) 开采区域采动程度的判断方法、装置、存储介质和系统
Williamson Liquefaction potential of South Carolina Coastal Plain soils using dilatometer data
Heynes Back analysis of foundation performance case studies

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant