弱层抗剪强度参数对边坡安全系数的影响分析.pdf

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1、·28·露天采矿技术2014-f-~3期重冒圈DOI：10．13235／j．enki．hcm．2014．03．009弱层抗剪强度参数对边坡安全系数的影响分析姚勇(平庄煤业(集团)有限责任公司，内蒙古赤峰024076)摘要：露天煤矿边坡常沿弱层发生滑动，弱层的抗剪强度直接影响到边坡的稳定程度。以元宝山露天煤矿南帮边坡为应用实例，分析了含水率对弱层抗剪强度参数的影响，得出内摩擦角、内聚力与含水率基本符合负指数关系的结论。在此基础上，分析了不同含水率条件下弱层的抗剪强度参数对边坡安全系数的影响，得出安全

2、系数随内摩擦角、内聚力的增大而增大，安全系数对内摩擦角更灵敏的结论，从而为制定元宝山露天煤矿南帮边坡的滑坡防治措施提供了重要依据。关键词：弱层；抗剪强度；安全系数；灵敏中图分类号：TD824．7文献标志码：B文章编号：1671—9816(2014)03—0028—030引言万t生产能力的核定。露天煤矿主采煤层有五煤、六煤、七煤。剥离物主要为第四系砂砾层，第三系粘土、在露天开采过程中，边坡岩体的稳定性问题是亚粘土，侏罗系砂岩、泥岩、页岩岩体物理力学指标伴随采矿始终的一个长期性研究课题，亦是困扰露见表

3、1。地表水系有两条河流和两条大型农灌渠，其天矿山，特别是深凹露天矿山生产与安全的重大难中，英金河在露天矿采场中部由西向东流过，将采场题。露天边坡稳定性受到各种因素的影响，如边坡本分成南北2部分，老哈河在露天矿采场南部边界2身的岩性、结构面特征、岩石的内聚力、内摩擦角、台km处由西向东流过。地下水主要是第四系潜水含水阶高度、最终边坡角等。在这些影响因素中，结构面层，含水层厚度为1O一60m，属于特大富水矿床。之中的弱层对边坡的稳定性起着十分重要的作用。表1岩体物理力学指标表在露天煤矿中常会遇到诸如粘

4、土、炭质页岩、泥岩、地层土、岩含水率／％C／kPap／(。)pl(t·m-3)页岩等类型的弱层，这些弱层岩石颗粒胶结性很差，层理发育，吸水后体积膨胀，呈塑性状态，抗剪强度明显下降，从而容易引起滑坡。针对这一问题，以元宝山露天煤矿南帮边坡为应用实例，详细分析了含水率对弱层抗剪强度参数的影响，在此基础上，分析不同含水率条件下弱层的抗剪强度参数对边坡安全系数的影响。1矿区工程概况近年来，随着采场的不断降深，东、南帮边坡在V440、V428、V416平盘多次出现由弱层引起的滑元宝山露天煤矿隶属于平庄煤业(

5、集团)有限责坡，直接威胁露天矿东南帮上部境界外防洪沟、南帮任公司，位于内蒙古自治区赤峰市东35km，所在地联络公路、农灌900供水管路、高位水池400供水管为元宝山区建昌营镇所辖。元宝山露天原设计规模为路和东西66kV联络线路的安全，影响剥采工程正年产原煤500万t，设计服务年限为71a，2006年委常进行。因此，分析弱层抗剪强度参数对安全系数的托沈阳设计研究院进行了800万t的改扩建设计，影响，对于研究南帮边坡的稳定性，提出合理的滑坡并于2009年通过了内蒙古自治区煤炭工业局800防治措施，实现

6、安全生产具有十分重要的意义。收稿日期：2013—10—14作者简介：姚勇(1984一)，男，辽宁义县人，硕士，20102边坡安全系数的计算年毕业于辽宁工程技术大学，现为平庄煤业(集团)有限责任公司生产技术部露天科副科长。2。1岩体物理力学指标的确定l置固露天采矿技术2014-~3期·29·在进行边坡稳定分析计算时，采用的是岩体力界条件，因其物理意义明确，计算结果可靠，方法简学指标，而在工程地质勘察中，取样进行的室内力学单而在实际工程中被广泛应用。本文主要应用刚体试验，所获取的力学指标为岩石力学指标

7、。目前边坡极限平衡分析法计算边坡的安全系数。为了更好分岩体强度主要是通过现场原位试验或者根据岩石力析边坡安全系数与含水率、弱层抗剪强度的关系，本学指标、结合岩体裂隙发育情况和断层、结构面切割文选择能够代表元宝山露天矿南帮工程地质、水文情况进行确定。本文主要根据岩石物理力学性质试地质特征和变化；反映第四系、第三系、侏罗系及弱验和弱层流变试验，并结合对已发生的滑坡进行滑层赋存特征；体现岩体变形破坏机理和发展趋势的坡反算，综合确定岩体的物理力学指标。Ⅲ、Ⅳ勘探线剖面为计算剖面，且在计算的过程中始2．2刚

8、体极限平衡法计算边坡的安全系数终保持除弱层以外，其余岩体的物理力学指标不变，刚体极限平衡分析法是土坡的稳定分析中最早分别计算了边坡角=15。、18。、25。时，弱层含水率出现的方法，也是发展最完善的方法。此方法能够满W=16．55％、16．5％、14．12％条件下的边坡安全系足力和力矩的平衡，摩尔一库仑破坏准则和应力边数。计算结果见表2。表2安全系数计算结果响，绘制了安全系数与弱层抗剪强度参数的关系曲3弱层抗剪强度参数对安全系数的影响分析线，如图2、图3。从图2中可以看出，安全系数