岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (S1): 596-606.doi: 10.16285/j.rsm.2023.1615

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软弱基底排土场边坡逆排堆高速率及稳定性控制方法研究

郭晓刚1, 2，马垒1, 3，张超1, 2，淦树成1，王华4，甘一雄5，周通6   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071； 2. 中国科学院武汉岩土力学研究所 矿山边坡安全风险预警与灾害防控应急管理部重点实验室，湖北 武汉 430071； 3. 中国科学院大学，北京 100049；4. 江西铜业股份有限公司德兴铜矿，江西 德兴 334224； 5. 煤炭科学研究总院有限公司，北京 100013；6. 江西铜业股份有限公司武山铜矿，江西 瑞昌 332204
  • 收稿日期:2023-10-27 接受日期:2024-02-06 出版日期:2024-09-18 发布日期:2024-09-21
  • 通讯作者: 张超，男，1978年生，博士，研究员，博士生导师，主要从事矿山边坡灾变机制与防控技术相关研究和教学工作。E-mail: czhang@whrsm.ac.cn
  • 作者简介:郭晓刚，男，1986年生，博士，助理研究员，主要从事颗粒材料本构理论与边坡稳定相关研究工作。E-mail: xgguo@whrsm.ac.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划（No.2021YFC3001305）；中国煤科集团重点项目（No.2022-ZD002）；国家重点实验室开放基金课题（No.SKLGME022023）。

A method for controlling heightening rate and slope stability of waste dumps with soft soil base

GUO Xiao-gang1, 2, MA Lei1, 3, ZHANG Chao1, 2, GAN Shu-cheng1, WANG Hua4, GAN Yi-xiong5, ZHOU Tong6   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. Key Laboratory of Mine Slope Safety Risk Warning and Disaster Prevention and Mitigation, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4. Dexing Copper Mine, Jiangxi Copper Co., Ltd., Dexing, Jiangxi 334224, China; 5. Chinese Institute of Coal Science, Beijing 100013, China; 6. Wushan Copper Mine, Jiangxi Copper Co., Ltd., Ruichang, Jiangxi 332204, China
  • Received:2023-10-27 Accepted:2024-02-06 Online:2024-09-18 Published:2024-09-21
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research and Development Program of China (2021YFC3001305), the Key Project of China Coal Technology & Engineering Group (2022-ZD002) and the State Key Laboratory Program (SKLGME022023).

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摘要： 针对软弱基底排土场逆排堆高过程的稳定性控制需求，构建了堆高速率与软弱土层强度参数对应关系，提出了一种不同堆高速率条件下排土场边坡稳定性分析方法。针对某排土场案例，开展了软弱基底土样不同固结度快剪试验，结果显示，随着固结度增大，内摩擦角以双曲线型函数逐渐增大，黏聚力基本保持不变。结合硬化土模型，利用有限元法分析了预压堆载下软弱土层平均固结度演化规律，联合直剪试验结果构建了强度参数与堆载厚度、固结时长的定量关系。结果表明，较厚软弱层在堆载和固结时长均相同时具有更低的内摩擦角；当堆载较小、固结时长相同时，软弱层具有更高的内摩擦角；当预压固结时长由50 d提高到100 d时，排土场边坡破坏模式从沿基底滑动变成堆排土体内部滑动，继续延长预压时长不再提升整体稳定性。

关键词: 软弱基底, 排土场, 逆排堆高速率, 固结度, 强度参数, 稳定性分析

Abstract: To control the stability of waste dump slopes with soft soil base during dumping and heightening process, the relationship between heightening rate and shear strength parameters of the soft soil is established, and a method for analyzing slope stability under different heightening rates is proposed. Based on a practical case, a series of quick shear tests for soft soil with different consolidation degrees is conducted. Results show that the internal friction angle gradually increases as a hyperbolic function with increasing degree of consolidation, while the cohesion remains almost constant. The evolution of consolidation degrees of soft soil layers under surcharge loading is studied using the finite element method and the hardening soil model. The relationships between consolidation duration, surcharge loading layer thickness, and strength parameters are established. Results indicate that a thicker soft soil layer has a lower internal friction angle under the same surcharge loading and consolidation duration. A lower surcharge loading results in a higher internal friction angle of the soft soil layer under the same consolidation duration. The slope failure mode changes from sliding along the base to sliding within the waste mass as the consolidation duration extends from 50 d to 100 d. Further extension of the consolidation duration has no effect on slope stability.

Key words: soft soil base, waste dump, heightening rate, consolidation degree, strength parameters, stability analysis

中图分类号: TU447
[1] 倪睿思, 肖世国, 吴兵, 梁瑶, . 基于非线性井阻的饱和软弱土无砂增压式真空预压分析方法[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2160-2172.
[2] 曹虎, 张广清, 李世远, 汪文瑞, 谢彭旭, 孙伟, 李帅, . 基于断裂过程区的压裂驱油水力裂缝 扩展模型及应用[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 798-810.
[3] 孙文超, 王君豪, 徐文杰, 董晓阳, 任禾, 王洪兵, 张学杰, 王恒威, . 基于物质点法的高速公路弃渣场稳定性及 灾害动力学分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 991-1000.
[4] 张化进, 吴顺川, 李兵磊, 赵宇松, . 基于高斯过程回归的岩石抗剪强度参数不确定性估测[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 415-423.
[5] 单治钢, 高上, 孙淼军, 陈雨雪, 李利平, 成帅, 周宗青, . 波浪作用下近海滑坡机制模型试验与 数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 541-552.
[6] 张文莲, 孙晓云, 陈勇, 金申熠, . 基于岩体抗压强度折减的边坡稳定性分析方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 607-615.
[7] 张飞, 贾世林, 朱玉明, 陆晓义, 舒爽, . 台阶式加筋挡墙稳定所需加筋力计算方法 与影响规律[J]. 岩土力学, 2021, 42(11): 3079-3089.
[8] 桂跃, 吴承坤, 赵振兴, 刘声钧, 刘锐, 张秋敏. 微生物分解有机质作用对泥炭土工程性质的影响[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 147-155.
[9] 刘一扬, 宋选民, 朱德福, 李竹. 大块度关键块动态结构力学行为及响应特征研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 1019-1028.
[10] 艾啸韬, 王光进, 张超, 胡斌, 刘文连, 马洪岭, 崔博, . 宽级配废石的高排土场稳定性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3777-3788.
[11] 聂秀鹏, 逄焕平, 孙志彬, 谢松梅, 侯超群. 三维加筋边坡地震稳定性上限分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3483-3492.
[12] 陈建功, 李 会, 贺自勇, . 基于变分法的均质土坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2931-2937.
[13] 王鹏飞, 谭文辉, 马学文, 李子建, 刘景军, 武洋帆, . 不同胶结度断层泥强度参数与含水率关系[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1657-1662.
[14] 张龙飞, 吴益平, 苗发盛, 李麟玮, 康田. 推移式缓倾浅层滑坡渐进破坏力学模型 与稳定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4767-4776.
[15] 吴顺川, 张敏, 张诗淮, 姜日华, . 修正Hoek-Brown准则的等效Mohr-Coulomb 强度参数确定方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4165-4177.
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