基于强度折减法的软岩逆倾高边坡稳定性分析.pdf

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1、露天采矿技术2012年第4期·15·基于强度折减法的软岩逆倾高边坡稳定性分析王有铸，王志权，张猛(1．大连矿山安全科学技术研究院，辽宁大连116013；2．煤炭科学研究总院沈阳研究院，辽宁沈阳110016；3．辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁阜新123000)摘要：软岩边坡稳定性及其治理是露天开采领域的技术难题之一。本文结合工程实际，在考虑软岩蠕变特性的基础上，基于强度折减理论，应用数值模拟手段研究了软岩逆倾高边坡的稳定性问题。通过分析边坡失稳过程中的裂缝发生特征、位移演化特征和变形破坏特征，阐明了软岩逆倾高边坡破坏机理，为提出合理的滑坡防治措施提供了科学依据。研究

2、成果对于类似条件下的边坡稳定性分析提供参考。关键词：软岩逆倾高边坡；稳定性分析；数值模拟；强度折减法中图分类号：TD824．7文献标识码：B文章编号：1671—9816(2012)04—0015—03边坡稳定性问题一直是岩土工程的一个重要研究内容，而边坡稳定性评价结果的正确与否直接关系到边坡工程的成败。现在岩土边坡的开挖深度已高达百米以上，尤其是岩质边坡[1】。随着露天矿开采规模和数量的不断增加，边坡稳定性问题更为突出，尤其是软岩图1扎赉诺尔露天矿顶帮边坡典型地质断面图边坡。传统的刚体极限平衡理论没有考虑岩土体内部表1岩土体力学指标的应力应变关系，无法分析边坡破坏

3、的发生和发展过程，土岩EC&Pa(。)T&N·m无法考虑变形对边坡稳定性的影响。因此，当边坡破坏机第四系100O．3O21．1制复杂或边坡分析需要考虑应力变形时，宜结合数值模泥岩llOO．3089．O拟进行分析日。本文基于强度折减理论，采用RFPA-SRM黑色泥岩4O0-3623．7软件，结合工程实际对软岩逆倾高边坡的稳定性及砂质泥岩5O0．3520．5加6O3加9O99O们6粉砂岩150O．2550．O其相关问题进行研究，旨在阐明其变形破坏特征，揭砂岩150O．2568．9示其滑坡机理，为合理的滑坡防治措施提出依据。炭质泥岩9OO_319o．1""H333746

4、O3l煤120O．2833．O2工程概况泥质砂岩3OO．393．1扎赉诺尔露天矿顶帮边坡高度近120m，由一系理论，结合数值模拟对软岩边坡的稳定性进行计算。所采用的RFPA系统是一个能模拟岩石介质逐渐破列逆倾的软弱岩层构成，属典型的软岩逆倾高边坡。该矿深部采用横采内排方法，为确保深部回采工作的坏过程的数值模拟工具翻。特点是：运用线弹性有限元顺利进行，有必要对边坡稳定性进行分析，针对变形方法，研究岩石类非均匀材料的宏观非线性行为；运破坏特征提出有效的防治措施。顶帮边坡的典型剖面用连续介质力学方法研究非连续介质的力学问题。如图1所示，岩土体的物理力学性质见表1所列。强

5、度折减，是在有限元计算中将岩或土体强度参数(如抗剪、抗拉强度)逐渐降低直到其达到破坏状3RFPA—SRM简介态为止。程序可自动根据计算结果得到破坏面(应考虑到软岩具有流变特性，因此基于强度折减变突变的地带)，同时得到强度储备安全系数。以往收稿日期：2012-05—29的强度折减方法在模型中主要考虑剪切破坏准则，作者简介：王有铸(1978一)，男，工程师，辽宁工程技术大而很少考虑拉伸破坏的影响[4】。但在实际问题中，特学毕业，现在煤科总院沈阳研究院大连分院从事矿山六大系别是岩石的破坏问题中，拉伸破坏有时是诱发边坡统研究工作，发表论文数篇。失稳的重要因素，必须在模型中

6、加以考虑。因此，·18·露天采矿技术2012年第4期2．1台阶划分3)两个采煤台阶无需处理三角煤。设计采用剥离按水平分层划分台阶，采煤按倾4)由于该矿东部与北山露天煤矿已经贯通，西斜分层划分台阶。部和西南部已经进行了部分剥离而形成了连续的剥2．2工作线布置离大坑，且西部是煤层露头，因此各平盘的剥离物内由于该矿的煤层倾角为1．56．5o，属于缓倾斜一排无法形成东部半环运输线，如走西部端帮需要绕近水平煤层，但在该矿的东部区域(首采区)煤层倾角行且重车下坡；而设计所选择的沿伪走向布置工作较大，为4～6．5。，大部分为5～6。，即坡度为9％～线，采煤台阶在走向上形成了6％

7、的坡度，当采煤台ll％，设计中选择了两种工作线布置方案进行比较，阶高度为9m时，只需在台阶上修筑150m长的上即沿煤层走向布置工作线(沿倾向推进)和沿煤层伪下通道，就可以实现零坡度的上下台阶运输“坡道”走向布置工作线(沿伪倾向推进)。其中沿走向布置工＼；{：’作线的采煤、运煤设备不能直接站立于煤层底板而需-’一一i一-要创造特殊的作业环境，内排运输车辆需要重车下■—e=!=_!：坡，剥离和采煤台阶走向与最终境界线星一定的夹角／(50。左右)而致使各作业平盘工作线长度不断变化，亡，／／．煤层底板的三角煤需要特殊处理等缺点而被否决。r一～设计选择了沿煤层伪走向(工作线

8、与煤层走向