某露天矿边坡稳定性计算方法探讨

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1、某露天矿边坡稳定性计算方法探讨王立新1杨志军2余绍泽31.准格尔旗金正泰煤炭有限责任公司金正泰露天煤矿鄂尔多斯017000；2.北京城市学院北京100083；3.北京科技大学北京100083摘要：以露天矿边坡工程为研究背景，结合现场工程地质情况，分析了露天矿开采区域的岩石力学及岩体结构特征。在岩石力学和岩体结构特征研究的基础上，利用GEO-SLOPE极限平衡理论建立了充分反映边坡工程的力学模型，研究了边坡受开挖影响的力学效应，并通过建立简易的边坡位移监测网测定位移变化规律，并与数值模拟的变化趋势进行对比分析，为露天边坡稳定性分析提供一定的理论和实

2、际依据。关键词：岩体结构特征；GEO-SLOPE；力学模型；稳定性分析Studyontheopen-pitslopestabilitybylimitequilibriumtheoryandnumericsimulationmethodWangLixin1YangZhijun2YuShaoze31Zhungeerjinzhengtaicoalmineco.,ltdOrdos017000;2BeijingcityuniversityBeijing100083;3UniversityofscienceandtechnologyBeijingBeijin

3、g100083Abstract:Onthebackgroundofanopen-pitrockmassesandfieldengineeringgeology,thefeatureofrockmechanicsandrockmassstructureofhanging-walloreatopen-pitmineslopeareanalyzed.BasedonGEO-SLOPE(limitequilibriumtheory),rockmechanicandrockmassstructureresultsareusedtoconstructthefi

4、nitedifferencemechanicalmodel,whichreflectedtheslopewhenthehangding-walloreismined.Bythenumericalsimulation,themechanicaleffectisstudiedattheoremininganditsresultscanbeusedtoproducesometheoryandactualbasis.Keywords:rockmassstructure;geo-slope;mechanicalmodel;stabilityanalysis

5、ofslope引言边坡变形失稳是是边坡岩体种力学不断进行调整的状态，当发生外界作用或内部力的相互作用时，容易发生滑坡失稳的现象，而影响失稳作用的因素主要包括自然和人为因素[1-3]。比如：受重力或爆破震动的作用，引起岩体边坡弱结构面的滑坡；地下开采过程中，随着采矿区的深度和面积的不断增加，容易发生突发性的崩塌而释放能量；由于岩体节理裂隙的发育或断层的岩体结构的存在，在遇到地下水或地表水的的作用，容易产生岩体弱化现象，从而使岩体的弱结构面发生失稳的现象[4-5]。造成边坡滑坡灾害共同特点是处在不稳定状态岩土体主要受重力或地震力或水体活动的激发，失去

6、平衡产生沿一定滑动面突发性破坏。本文应用极限平衡理论以及GEO-SLOPE从理论和实践中针对露天矿的边坡稳定性进行分析。2极限平衡理论7边坡稳定性的判定方法可概括为三种：（1）自然历史分析法（2）力学分析法（3）工程地质类比法。力学分析法多以岩土力学理论为基础，运用弹塑性理论或刚体力学的有关概念，对边坡的稳定性进行分析。2.1极限平衡理论极限平衡理论是经典的边坡稳定性分析方法，其基本原理如图1和图2所示。图1边坡极限平衡分析简图图2条分法条带受力示意图Fig.1ThediagramofslopelimitequilibriumFig.2Thedi

7、agramofslicemethodbandsbyforce基本步骤为：1)假设边坡由均匀介质构成，抗剪强度服从库仑准则(1)其中：c为介质的粘结力，为介质的内摩擦角，为剪切面的法向应力。2)假设可能发生的滑动破坏面为圆弧形，对每个圆弧所对应的安全系数进行计算，其中最小的为最危险滑动面。3)把滑动体分为N个垂直条块，假设每条块间无相互作用力。4)从图1和图2可知，在每个确定的圆弧面上都存在水平力和垂直力的作用，而每个垂直条块之间的作用如3）所示，所以重点考虑条块之间水平力之间的作。每个条块之间水平力的作用根据力的平衡或力矩平衡计算见公式（2）所示

8、。圆弧面上水平力平衡或者力矩平衡确定（以下是力平衡）：(2)其中L为剪切面弧长,为每条块重量，为第i条块的剪切面与水平夹角。该方法是极限