宝日希勒露天矿采场边坡稳定性数值模拟.pdf

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1、·30·露天采矿技术2010年第1期宝日希勒露天矿采场边坡稳定性数值模拟张利忠，李江(神华宝日希勒能源有限公司宝日希勒露天煤矿，内蒙古呼伦贝尔021025)摘要：露天矿同一岩体力学指标实验室测试值往往是一个范围，而边坡模拟计算中需要的是定值，因此，在露天矿边坡稳定性模拟计算中岩体力学指标是否与实际相符对研究结果起着重要作用。在对宝日希勒露天煤矿采场边坡实际情况进行了反算，进而确定了岩体力学指标，为边坡稳定性模拟提供了科学依据。关键词：露天煤矿；边坡稳定性；数值模拟中图分类号：TD824．7文献标识码：B文章编号：1671—9816(2010)01—0030一o2

2、1-1计算剖面稳定分析结果，各发生滑坡剖面的的稳定系数反算结果见表2，利用表2确定的岩体的宝日希勒露天矿采场边坡主要由腐植土、砂质凝聚力c值和其它岩体力学指标见表3。这些岩体粘土、砾岩、砾岩沙岩、粉砂岩等组成，属典型的软岩力学指标基本符合滑坡实际，说明采用的岩体力学边坡。各种岩石的力学指标都很低，并因第四系孔隙指标是可靠的。所以采用表3指标作为本项研究的含水层，以及煤层承压含水层的赋存进一步降低了岩体力学指标体系。边坡岩体力学指标，极易发生沿边坡内弱层滑坡。因83-544——此，分析确定岩体力学指标对边坡稳定性模拟计算6Ot尤为重要。⋯qJ⋯，lU一I．U一rl

3、I1IiliWIt／'l出盯—r《—1．。ⅢlⅢ～l2边坡岩体力学指标确定／lf蕊』●——一在进行边坡稳定分析计算时，采用的是岩体力学指标，而在工程地质勘察中，取样进行的室内力学试验，所获取的力学指标为岩石力学指标。确定岩体图11-1线计算剖面强度主要是进行现场原位试验或者根据岩石力学指3边坡稳定性数值模拟标、结合岩体裂隙发育情况和断层、结构面切割情况综合确定。主要方法有巴顿公式法、费先科裂隙统计研究采用目前已广为应用的岩土工程与结构分法和类比法等。由于宝矿边坡岩体属于软岩，大的解析的有力工具有限元法，选择西21、南29和北Hn—理、裂隙不明显，难以统计；影响较

4、大的只有F断jian3个计算剖面，根据表3岩体物理力学性质构建层，岩层近水平赋存，层面明显；普遍存在的是岩体模拟模型。中的微裂隙。所以用巴顿公式、费先科法计算岩体强分别对横向位移、竖向位移、速度矢量、横向与度在本矿不适用。我们根据岩石力学指标和已发生竖向应力及剪切应力进行了模拟。3个剖面模型图的滑坡进行岩体力学指标反算。因为岩石内摩擦角分别见图2、图3、图4。容重r和岩体基本相等，所以取各岩层和弱层、模拟结果表明横向位移沿弱层在坡面处最大；r为岩石指标，主要是确定岩体的凝聚力c值。为沿圆弧滑面水平位移几乎相等。竖向位移以下沉为此，对于以发生滑坡的1—1、2-2(

5、东)、3—3和74线主；下沉量沿坡面自坡顶至坡脚逐渐减小，坡顶下沉计算剖面进行反算。1—1线计算剖面如图1，表1为量最大。速度矢量场说明边坡岩体质点移动趋势。横收稿日期：2009—09—19向应力在边坡下一定深度呈规律性变化；沿边坡面作者简介：张利忠(1973一)，男，内蒙古人，工学学士，自坡顶至坡脚水平应力变化不大，坡脚最大，即为应1999年毕业于辽宁工程技术大学露天开采专业。现在神华力集中；坡顶出现拉应力区，地表砂土层产生拉张裂宝日希勒能源有限公司宝日希勒露天煤矿从事采矿工作。隙。竖向应力沿埋藏厚度增大而规律性增加，符合地露天采矿技术2010~,1期．31．

6、表2各剖面反算稳定系数表图4南29剖面模型律性变化；沿边坡面水平应力相等，只有坡脚变大，即为应力集中；坡顶出现拉应力区，地表砂土层产生拉张裂隙。剪切应力沿边坡面基本相等。横向位移沿第四系警圭：，：；坡面自坡顶至坡脚逐渐增大，但位移量很小。竖向位移下沉等值线与反倾岩层平行。4结语研究根据宝矿实际边坡情况确定了边坡岩体力学指标，并运用Ansys软件对西21、南29和北lin—jian3个计算剖面进行数值模拟，得到以下结论：(1)分析弹塑性屈服结果，表明基岩泥岩处于弹图2北linjian号边坡模型性状态；坡顶土岩受拉张破坏，岩体沿圆弧剪切变形。应力赋存规律，边坡表面出

7、现拉应力。剪切应力沿边(2)横向应力、剪应力在坡脚产生应力集中，容坡面自坡顶至坡脚变化不大；沿弱层剪应力相等。易引起边坡破坏。(3)速度矢量场说明土岩拉剪破坏，产生圆弧滑面，然后沿弱层滑移，所以，岩体沿组合滑面滑动。(4)岩体向采空区水平移动，煤层中坡面处水平位移明显，纵向位移主要表现为下沉。滑坡模式为砂土、粘土和砂砾岩沿圆弧滑面与模拟结果表明横向位移沿坡面自坡顶至坡脚逐煤层中弱层发生剪切移动和破坏。渐增大，在煤层中接近坡面位移最大。沿边坡面自坡参考文献：顶至坡脚水平应力增大。剪切应力沿边坡面自坡顶[1]神华宝日希勒能源有限公司露天矿采场、排土场边坡稳至坡脚增大

8、，坡脚最大，形成最大剪应