露天礦邊坡穩(wěn)定性分析方法

1、露天礦邊坡穩(wěn)定性分析方法摘要：目前，隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，越來越多的邊坡工程開始出現(xiàn)。隨著露天礦山開采深度的增加，開挖擾動會導(dǎo)致巖體工程不斷劣化，應(yīng)力環(huán)境將 會更加復(fù)雜，威脅到礦山生產(chǎn)的正常進(jìn)行。基于此，必須加強(qiáng)開挖擾動對露天礦 邊坡穩(wěn)定性影響分析，以進(jìn)一步保證礦山安全。關(guān)鍵詞：露天礦邊坡；穩(wěn)定性；安全因素引言在露天礦開采活動中，邊坡失穩(wěn)的現(xiàn)象非常常見，如不能得到妥善處理，彳艮 容易出現(xiàn)安全事故。在本文中，筆者從露天礦邊坡的特點入手，對影響露天礦邊 坡穩(wěn)定性的安全因素展開分析，提出提升露天礦邊坡穩(wěn)定性的有效策略，為該方 面的工作人員提供有價值的參考資料。1露天礦邊坡的特征1.1露天礦的邊

2、坡比較高，有些邊坡在幾十米到幾百米之間，有些邊坡甚至?xí)?達(dá)到數(shù)千米高，經(jīng)過相應(yīng)的觀察可以發(fā)現(xiàn)，所揭露的巖層越多，那么邊坡的差異 就會越大，而且邊坡也就會變得極為的復(fù)雜，巖體在暴露的過程中，整個巖體暴 露的時間就會變得更長，而且?guī)r體的完整性也比較差，巖體呈現(xiàn)出破碎性，經(jīng)常 相應(yīng)的試驗發(fā)現(xiàn)整個巖體的強(qiáng)度也是極低的。1.2露天礦在形成的過程中，最終的邊坡主要是從上部到下部逐漸的形成的， 而且由于上部的年限比較長，在這種情況下就會缺乏穩(wěn)定性，與此同時也具有著 一定的時效性，從本質(zhì)上來說，由于年限的不同，其邊坡的上部和下部的穩(wěn)定性 也就存在著一系列的差異。1.3露天礦場在開采的過程中，每一天都必須要進(jìn)行

3、穿孔、運輸和爆破處理， 這樣就會產(chǎn)生一定的振動，對于周圍的邊坡是有著一定的影響的，在超出邊坡承 受范圍的時候邊坡的穩(wěn)定性就會下降甚至出現(xiàn)一定的危險。1.4邊坡主要是由于露天礦體被不斷的開采導(dǎo)致的，在這樣的情況下，邊坡的 穩(wěn)定性就在不斷的變化，隨著時間的推移和礦體的不斷開采，邊坡的穩(wěn)定性會逐 漸的下降。1.5邊坡的主要類型按照幾何形狀可以將其分為內(nèi)陷邊坡、傾斜邊坡和外鼓邊 坡等，根據(jù)露天礦的坡體可以將其分為泥土邊坡、巖石邊坡、尾礦坡和構(gòu)筑堆坡。2影響露天礦邊坡穩(wěn)定性的安全因素2.1地質(zhì)因素一是巖石性質(zhì)與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。在地質(zhì)作用的影響下，多種礦物依據(jù)一定 的規(guī)律聚集到一起，形成巖石。巖石的礦物組

4、成狀況對其性能產(chǎn)生影響，如其抗 風(fēng)化性等。巖石的力學(xué)性質(zhì)及強(qiáng)度都會受到巖石礦物成分與結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)而影 響到整個邊坡的穩(wěn)定性。二是巖石的孔隙度產(chǎn)生影響。巖石的吸水性受到巖石的 孔隙度影響。在孔隙度不斷增大的過程中，巖石強(qiáng)度會下降，進(jìn)而導(dǎo)致巖體的抗 剪、抗壓、抗彎狀況不佳。三是巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生影響。巖體內(nèi)不形成的具有一定 方向的。規(guī)模形態(tài)的地質(zhì)界面就是結(jié)構(gòu)面。結(jié)構(gòu)面對影響邊坡的穩(wěn)定的。巖體內(nèi) 的縫隙與節(jié)理為地表水的滲入創(chuàng)造了條件，使得巖體的抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步下降。結(jié) 構(gòu)面還會對巖體滑體的邊緣產(chǎn)生影響。四是地應(yīng)力的影響。除了自重應(yīng)力之外， 地應(yīng)力還涵蓋溫差應(yīng)力、震動應(yīng)力、殘余應(yīng)力與水應(yīng)力等。2.2邊坡結(jié)

5、構(gòu)因素一是臺階高度與平臺寬度會對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在現(xiàn)實中，應(yīng)從礦巖 的埋藏狀況、力學(xué)性質(zhì)、穿爆作業(yè)、采掘作業(yè)面等來確定臺階的高度與平臺寬度。 一般來說，大中型礦山多設(shè)置8-15m高的臺階。坡角會受到平臺寬度的影響，在 設(shè)定平臺寬度的過程中應(yīng)考慮運輸需求與安全需求。二是邊坡角和邊坡高度會對 邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。如果邊坡角一樣，邊坡的穩(wěn)定性會隨著其高度的增加而 降低。這是因為邊坡的自重力逐步加大，導(dǎo)致邊坡滑動產(chǎn)生的剪切力增大。如果 邊坡高度既定，則邊坡角越大，邊坡的穩(wěn)定性越差。三是臺階坡面角與最終邊坡 角對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。2.3水因素礦巖的性能會受到水因素的影響。在頁巖與凝灰?guī)r中，水

6、有潤滑劑的作用， 在巖體裂縫中，水會產(chǎn)生壓力與浮力。與此同時，巖體內(nèi)的動水會產(chǎn)生一定壓力， 導(dǎo)致巖體下滑力增加，地下水則多導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性下降。一是靜水壓力的影響。 存在與巖石裂縫內(nèi)的水會產(chǎn)生靜水水壓。當(dāng)這些水向下流動的時候，其會對所沿 著的坡面產(chǎn)生一定浮力。二是動水壓力的影響。裂隙中流動的地下水會給巖石帶 來一定壓力，這種壓力就是動水壓力，其作用放下為水流的切線方向，其會促使 巖體向下滑動。當(dāng)動水壓力非常大的時候，其會將巖石內(nèi)的可溶解成分帶走，對 巖體產(chǎn)生侵蝕影響，導(dǎo)致巖體的穩(wěn)定性下降。如果黏土質(zhì)巖體與節(jié)理裂隙發(fā)育的 巖體內(nèi)含有非常多的水量，內(nèi)聚力與摩擦力都會下降，抗剪性能降低。3露天礦邊坡穩(wěn)

7、定分析方法一般有兩種對滑坡含義的解釋:一種是普遍認(rèn)為的，大范圍邊坡巖體巖土體順 坡向下滑移的現(xiàn)象統(tǒng)稱為滑坡，包括地質(zhì)災(zāi)害中經(jīng)常遇到的巖石崩塌和泥石流等; 另一種是專業(yè)性解釋，是指在地質(zhì)條件一定的地形下，當(dāng)外界條件變化以及自然 或人為因素影響，使巖體內(nèi)部力學(xué)平衡被打破，造成邊坡整體或部分松動在自重 或周圍巖體的重力作用下沿滑動面滑移的重大地形變動現(xiàn)象稱為滑坡，其特點為 整體的、緩慢的、間歇性的破壞。3.1定性分析法定性方法根據(jù)數(shù)值計算得到應(yīng)力結(jié)果，從而進(jìn)行強(qiáng)度判斷，劃分相應(yīng)的破壞 區(qū)，按照破壞區(qū)的確切位置和范圍進(jìn)一步進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性的評價。該法對于巖土 體邊坡破壞區(qū)的取值很小，對沒有出現(xiàn)邊坡巖土體

8、破壞區(qū)的巖土坡不能做出一個 正確的穩(wěn)定評價。3.2極限平衡法極限平衡法在治理研究工程中得到了很好的應(yīng)用，在邊坡穩(wěn)定性分析中經(jīng)常 被采用。其中心思想是按照某種既定的規(guī)則，劃分某個范圍內(nèi)邊坡巖體成為許多 小塊體，之后用極限平衡理論進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。極限平衡分析方法主要包 括:Fellenius 法、Bishop 法、Janbu 法、Morgenstern Price 法、滑楔法、不平衡推 力法、Sarma法。3.3數(shù)值分析法有限元法。有限元法在邊坡穩(wěn)定分析中，應(yīng)用分析線性或非線性幾何體， 不連續(xù)性和非均勻性也可以考慮在內(nèi)。但由于物理參數(shù)的選取對該法影響較大， 解決不了巖體內(nèi)大量的不連續(xù)面與節(jié)理的

9、問題，尤其對于求解無限域、大位移、 大變形、應(yīng)力集中等問題不利。快速拉格朗日法。即有限差分法，由Cundall. P. A在20世紀(jì)70年代首 次提出，并在美國Itasca咨詢公司的首先使用下得到推廣，其基本原理類與離散 單元法相同。與有限元分析方法相比，該方法具有可以研究任意時間段內(nèi)某一流 體質(zhì)點流速的變化情況、運動經(jīng)過的地方所形成的軌跡以及加速度變化時的特性。 該方法求解速度非?？?，能夠迅速得到實驗所需的結(jié)果，適合求解非線性大變形 等問題。其不足之處在于，在計算邊界與網(wǎng)格的劃分上具有很大的不確定性，會 給計算結(jié)果帶來很大的誤差。結(jié)語綜上所述，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種大型露天礦山被開發(fā)。在邊坡開 挖過程中，開挖擾動會導(dǎo)致原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，新形成的人工邊坡存 在一定的穩(wěn)定性問題。因此，必須合理分析開挖擾動對邊坡穩(wěn)定性的影響，合理 安排施工切實保證工程建設(shè)符合安全經(jīng)濟(jì)和合理原則，實現(xiàn)安全、高效的資源開 米。參考文獻(xiàn)露天礦邊坡穩(wěn)定性的安全因素分析J.賈傳志.黑龍江科技信息.2017(13).露天鐵礦邊坡穩(wěn)定性分析方法J.武震，李文秀，雷振，郭阿媛,劉南北.礦冶工程. 2017(0