露天矿边坡稳定总结2

据弹性理论：

每次大的深部构造运动都会导致产生新的应力状态

水平应力=上覆岩层重力×侧压应力系数

构造应力场内：自重应力

水平应力

铅直应力

李四光《地质力学理论》

非洲测得：水平应力是铅直应力的2.6倍

2.6其他因素影响

一、露天矿存在年限

具体讲应指边坡服务年限

时间长，岩体强度减弱大，稳定系数大些

二、边坡形状

凹形：侧向阻力大，稳定性好

凸性：侧向阻力小，稳定性不好

但凸性边坡剥离量最小，经济合理

三、地形荷载：外排土场就近位置

推进方向（工作线）破坏岩体完整性，引起边坡滑落总之，因为边稳固什么很多，尚待研究。

3—1 边坡工程地质工作程序

一、边坡工程工作主要任务：

1、搜集影响边坡稳定性的各项因素；

2、分析边坡岩体的稳定性：

—查明岩体中结构面分布及岩性变化；

—分析潜在滑面；

—建立滑动模式。

二、边坡工程地质工作程序：

三、1、区域地质背景；

四、2、矿区地质构造；

五、3、露天矿现采场边坡工程地质条件；

六、4、露天矿最终采场边坡工程地质条件；

七、5、露天矿边坡工程地质分区。

三、露天矿边坡各阶段的工作内容

-矿山地质勘探报告；

-露天矿设计阶段；

-投产以后岩层暴露。

1、岩性分布；

2、地质结构面分布

3、出水点；

4、采掘台阶现状；

5、工程地质分区及剖面线；

6、岩石力学试验取样地点

3—2 岩体结构面的调查

主要调查节理、岩层面产状、密度。

方法：地面测量；钻孔。

一、结构面地面调查（表3-1为调查内容）

二、钻孔定向取芯，主要是探明深部的不利结构面。

（一）岩芯定向三个要素：倾向、倾伏角、围岩轴

线（旋转的某一基准线）。

第五章边坡稳定性计算

5.1概述

一、边坡岩体内部分析

1、有两种运动

a、相对静止：边坡稳定

b、显著变动：滑坡（变动非常复杂）

2、滑坡原因

a、驱动滑坡因素

荷载

震动

水

构造应力

温差应力

b、抗滑能力

岩体强度

二、露天采场边坡

1、高大边坡

2、暴露岩层多

3、地质构造面纵横交错

4、水文及工程地质条件复杂

因此，边坡随时监控调整，合理的边帮角只能最终评价。

三、目前研究现状及任务

1、土体边坡稳定研究，解决岩石边坡有许多问题

2、露天边坡稳定计算任务

a、验算已有边坡的稳定性，以便决定是否采取防护措施，并作为防护设施设计的依据。

b、设计露天矿合理边坡角，在已知开采深度，设计既经济合理又安全的边坡角。

c、边坡的技术原理

Ⅰ、到界边帮台阶的减震爆破

Ⅱ、防排水

Ⅲ、伞檐处理

管理不善，缓坡可能滑坡，管理好陡帮也可能安全（例如平装西露天矿）结合生产工艺

3、经验法选取边帮稳定角

爆破<40度 金属矿<50度

4、边坡稳定表示方法

当 Fs<1，滑坡

当 Fs=1，极限平衡

当 Fs>1，稳定。保守起见: =1.1－1.5，多数取1.3。

根据边坡服务年限选取不同值

四、本章研究内容：

1、确定边坡岩体内最危险区

2、分析区内的全部作用力

3、求FS

4、判断稳定程度

5.2计算基础及方法分类

一、边坡稳定分析步骤

1、确定滑面

2、分析滑面上的作用力及反作用力，建立平衡条件

二、计算方法 1、刚性极限平衡法

①、将滑体视为刚体

②、滑体的位移是剪切破坏 ③、滑体在滑面上的平衡条件，应用滑块在斜坡上的平衡原理

2、有限元法

3、概率法

5.3平面滑面计算法

边坡沿某一倾斜面滑动，发生在以下条件：

1、滑面走向与边坡走向平行或近于平行（）度左右

2、滑面出露在坡面上，二者相交在坡面上

3、滑体两侧有裂面，侧阻力小（略） 一、边坡内有确定的滑面及垂直裂隙 (一)、数学分析法 设：1

2、滑体重力W ，水压U 及V 条件为：

滑力

下抗滑F F Fs =0

=++T N W W T N ϕ

χβββtan )sin cos (cos sin V U W CA V W --+≤+1csc )(21⨯-=βγZ H z U w w 221w w z V γ=

当断裂出露在坡顶时：

当断裂出露在坡面时：

边坡的稳定程度，以稳定系数表示，抗滑力与滑动力之比：

C=0

（二）矢量法

力多边形封闭为平衡状态

步骤： 1、绘铅直重力矢W ，比例自选

2、接W 之首绘V 矢，与W 方向垂直

3、接V 之首绘U 矢，与铅直方向成β角

4、接U 之首绘反力矢N ，与铅直方向与U 同

5、求封闭力矢S ，其方向平行滑面，指向与滑动方向相反。

自W 之尾绘线，使其平行滑面，并与N 矢相垂交，便是所求平衡抗力S 。 抗力中摩擦阻力 接U 绘拐角φ，在S 线上截取便是 稳定系数：

二、边坡内无确定的滑面，最危险滑面位置可分析求得

1、滑面临界倾角（不计U 、V ） 平衡方程：

又由于：

故：

或： )}(cot )(21]cos cos csc )[(cos csc ){(2

1Z H Z H H H Z H Z H W ------+-=βαββββγ}cot cot ])/(1{[2122αβγ--=H Z H )}1cot (cot cot ])/(1{[2122--=αββγH Z H W 下滑力

抗滑力=n ββϕββcos sin tan )sin cos (V W V U W CA +--+=

g

AC F Fs +=ϕ

tan N F =βϕββsin tan cos sin CH W W +=)sin(sin sin 22βαβ

αγ-=H W αϕβββαγsin )tan cos )(sin sin(2--=H C ϕ

αβϕββcos /)sin(tan cos sin -=-ϕαϕββαγcos sin )

sin()sin(2--=H C )

cos()sin(cos sin 2ϕββαϕαγ--=C H