(高清版)GB∕T 37573-2019 露天煤礦邊坡穩(wěn)定性年度評價(jià)技術(shù)規(guī)范

ICS73.100.99GB/T37573—2019露天煤礦邊坡穩(wěn)定性年度評價(jià)技術(shù)規(guī)范coalmineslopes國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T37573—2019 1 13術(shù)語和定義、符號 1 2 3 5附錄A(資料性附錄)邊坡極限平衡方法分析 7 IⅢGB/T37573—2019本標(biāo)準(zhǔn)由中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)提出并歸口。1GB/T37573—2019露天煤礦邊坡穩(wěn)定性年度評價(jià)技術(shù)規(guī)范本標(biāo)準(zhǔn)適用于露天煤礦邊坡穩(wěn)定性年度評價(jià)工作。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文巖土工程勘察規(guī)范土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)露天煤礦巖土工程勘察規(guī)范3.1.1露天采場內(nèi)由臺(tái)階平盤和臺(tái)階坡面組成的總體。3.1.2排土場邊坡dumpslope3.1.33.1.4由已經(jīng)結(jié)束開采的臺(tái)階組成的邊幫。3.1.5露天煤礦工作幫或非工作幫或其一部分達(dá)到最終境界時(shí)的邊坡。3.1.6邊坡穩(wěn)定性評價(jià)stabilityevaluationofslope2GB/T37573—20193.1.7邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)safetyfactorofslopestability下列符號適用于本文件。F——邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)；Fst——邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)限值。4一般要求4.1露天煤礦邊坡穩(wěn)定性年度評價(jià)應(yīng)包括露天煤礦概況、邊坡工程地質(zhì)勘察、巖土體物理力學(xué)參數(shù)確b)排土場邊坡；g)開采條件(如條區(qū)轉(zhuǎn)向等)發(fā)生變化的邊坡；4.4露天煤礦邊坡穩(wěn)定性年度評價(jià)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、采場、排土場周邊重要構(gòu)筑物分4.5露天煤礦邊坡穩(wěn)定性年度評價(jià)應(yīng)采用定性分析和定量分析相結(jié)合的方法進(jìn)行。定性分析主要采用工程類比法和圖解分析法。定量分析主要采用極限平衡分析法，基于剛體極限平衡理論和邊坡的破4.6邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的限值見表1。邊坡類型服務(wù)年限a穩(wěn)定安全系數(shù)限值F?邊坡上有特別重要建筑物或邊坡滑落會(huì)造成生命財(cái)產(chǎn)重大損失者采掘場最終邊坡非工作幫邊坡工作幫邊坡臨時(shí)3GB/T37573—2019表1(續(xù))邊坡類型服務(wù)年限a穩(wěn)定安全系數(shù)限值Ft外排土場邊坡1.2～1.5內(nèi)排土場邊坡4.7露天煤礦邊坡穩(wěn)定性年度評價(jià)結(jié)果應(yīng)滿足年度生產(chǎn)計(jì)劃編制需要。5技術(shù)要求5.1.1邊坡工程地質(zhì)勘察應(yīng)在分析已有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行。對資料不詳實(shí)區(qū)域應(yīng)補(bǔ)充工程地質(zhì)a)順坡向卸荷裂隙發(fā)育的邊坡；b)已發(fā)生傾倒變形或蠕變的邊坡；c)已發(fā)生張拉變形的下軟上硬的雙層或多層結(jié)構(gòu)邊坡；d)在碎裂結(jié)構(gòu)巖體中和散體結(jié)構(gòu)巖體中開挖的邊坡；e)存在有傾向坡外的結(jié)構(gòu)面，且結(jié)構(gòu)面的傾角小于坡角并大于其內(nèi)摩擦角的巖質(zhì)邊坡；f)坡面上出現(xiàn)平行邊坡走向的張裂縫或環(huán)形裂縫的邊坡；g)分布有巨厚層崩積物的邊坡；h)基底水浸條件下的排土場邊坡；i)固定幫水浸條件下的內(nèi)排土場邊坡；k)曾經(jīng)失穩(wěn)的邊坡；1)超出設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的陡幫邊坡及高段排土場邊坡。5.1.3邊坡穩(wěn)定性的初步判別宜采用極射赤平投影法、工程地質(zhì)類比法。對區(qū)域地質(zhì)資料詳實(shí)的邊5.2.1巖土體物理力學(xué)參數(shù)確定應(yīng)在分析已有資料的基礎(chǔ)上選??；對資料不詳實(shí)的邊坡應(yīng)補(bǔ)充巖土體物理力學(xué)試驗(yàn)。對已滑移的滑坡，其滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)宜取殘余強(qiáng)度值，或結(jié)合反演分析方法確定。有項(xiàng)目成果對比獲得。具體應(yīng)符合GB50123、GB50266的相關(guān)規(guī)定。4GB/T37573—20195.3.2邊坡變形破壞機(jī)理分析宜采用模型試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方式，確定邊坡潛在破壞模式。數(shù)值計(jì)算宜采用有限單元法等數(shù)值分析方法。5.3.4對抗震烈度為7度及以上地區(qū)的永久性邊坡應(yīng)進(jìn)行地震工況下邊坡變形破壞機(jī)理分析。5.3.5邊坡下部存在采空區(qū)時(shí)，應(yīng)考慮采空區(qū)對巖體強(qiáng)度的影響，選用合理參數(shù)評價(jià)采空區(qū)對邊坡穩(wěn)定的影響程度。5.4.1邊坡穩(wěn)定性評價(jià)應(yīng)對分區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀邊坡和年度計(jì)劃的設(shè)計(jì)邊坡的所有代表性剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。除對邊坡自然狀態(tài)下穩(wěn)定性進(jìn)行分析評價(jià)外，還應(yīng)考慮誘發(fā)因素影響下的邊坡穩(wěn)定性，如運(yùn)輸載5.4.2邊坡穩(wěn)定分析應(yīng)以剛體極限平衡方法為基本計(jì)算方法。計(jì)算方法與計(jì)算公式參考附錄A。邊坡穩(wěn)定分析應(yīng)根據(jù)可能發(fā)生的滑坡破壞模式選擇合適的計(jì)算方法，對邊坡同一位置的穩(wěn)定性安全系數(shù)用簡化畢肖普法(SimplifiedBishop)和摩根斯頓-普賴斯法(Morgenstern-Price)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。面或折線型時(shí)，宜采用摩根斯頓-普賴斯法(Morgenste5.4.5對于塊狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡，宜采用薩爾瑪法(Sarma)和不平衡推力傳遞法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。5.4.6對兩組或兩組以上節(jié)理裂隙或結(jié)構(gòu)面切割而成的楔形滑體邊坡，宜采用楔體法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。5.4.7對于層狀巖體可能發(fā)生傾倒破壞的邊坡，宜首先采用定性分析和定量分析相結(jié)合方法確定可能5.4.9采場、排土場邊坡穩(wěn)定性分析應(yīng)進(jìn)行整體穩(wěn)定性分析和局部臺(tái)階穩(wěn)定性分析，并對單臺(tái)階坡面5.4.10根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分類，分類標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按表2的規(guī)定執(zhí)行。邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)FF<1.001.00≤F<FF≥F邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)不穩(wěn)定基本穩(wěn)定穩(wěn)定強(qiáng)巡視頻次。5.5.2對于現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果，結(jié)合采礦技術(shù)手段，對不合理的現(xiàn)狀或設(shè)計(jì)邊坡提出建5GB/T37573—20196年度評價(jià)報(bào)告編制要求b)對邊坡安全有影響的集水面積及地面徑流；a)附有坐標(biāo)地形和地面建筑物等的最新采剝及排土工程平面圖；b)露天煤礦地形地質(zhì)圖；c)露天煤礦年度生產(chǎn)計(jì)劃；d)露天煤礦地質(zhì)說明書。邊坡工程地質(zhì)勘察應(yīng)包含以下內(nèi)容：a)已有工程地質(zhì)資料；b)已有水文地質(zhì)資料；d)工程地質(zhì)分區(qū)原則及范圍；e)代表性剖面選取原則及位置；f)代表性剖面工程地質(zhì)模型。6.3巖土體物理力學(xué)參數(shù)確定巖土體物理力學(xué)參數(shù)確定應(yīng)包含以下內(nèi)容：c)邊坡穩(wěn)定性年度評價(jià)物理力學(xué)參數(shù)推薦值；a)邊坡變形破壞機(jī)理分析代表性剖面的選??；b)分析方法的選取與理由；c)自然狀態(tài)下代表性剖面的計(jì)算過程及結(jié)果；d)誘發(fā)因素影響下代表性剖面的計(jì)算過程及結(jié)果；邊坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)應(yīng)包含以下內(nèi)容：a)邊坡穩(wěn)定性分析的方法選擇；b)各分區(qū)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)限值的選??；6GB/T37573—2019c)邊坡穩(wěn)定性分析的計(jì)算過程與結(jié)果；d)誘發(fā)因素影響下邊坡穩(wěn)定性分析的計(jì)算過程與結(jié)果；e)邊坡(整體/局部)穩(wěn)定性評價(jià)與分類。6.6.1防治措施宜包括邊坡不穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、穩(wěn)定區(qū)域形成的原因分析與總結(jié)以及已有防治措施的7GB/T37573—2019(資料性附錄)邊坡極限平衡方法分析采用簡化畢肖普法(見圖A.1)計(jì)算邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)時(shí)，應(yīng)按式(A.1)計(jì)算：a)滑體b)典型條塊圖A.1簡化畢肖普法計(jì)算簡圖…………(A.1)W;——第i條塊重量，單位為千牛(kN);V;——第i條塊垂直向地震慣性力(V向上取“一”,向下取“十”),單位為千牛(kN);P;——作用于第i條塊的外力(不含坡外水壓力),單位為千牛(kN);u;——第i條塊底面的單位孔隙壓力，單位為千牛每米(kN/m);b;——第i條塊寬度，單位為米(m);α;——第i條塊底面與水平面的夾角(以水平線為起始線，逆時(shí)針為正角，順時(shí)針為負(fù)角，單位為度(°);與水平線的夾角(以水平線為起始線，順時(shí)針為正角，逆時(shí)針為負(fù)角，單位為度(°);c;——第i條塊底面的有效凝聚力，單位為千帕(kPa);g′——第i條塊底面的內(nèi)摩擦角，單位為度(°);Mq——第i條塊水平向地震慣性力Q;對圓心的力矩，單位為千牛米(kN·m);Q;——第i條塊水平向地震慣性力(Q:方向與邊坡滑動(dòng)方向一致時(shí)取“十”,反之取“一”),單位為hp,——第i條塊的外力P;水平方向分力對圓心的力臂，單位為米(m);R——滑動(dòng)面圓弧半徑，單位為米(m);8GB/T37573—2019F——邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)。A.2摩根斯頓-普賴斯法當(dāng)采用摩根斯頓-普賴斯法邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)時(shí)，應(yīng)按下列改進(jìn)方法計(jì)算：a)改進(jìn)方法1見圖A.2,應(yīng)按式(A.2)～式(A.11)計(jì)算：圖A.2摩根斯頓-普賴斯法(改進(jìn)方法1)計(jì)算簡圖…………(A.2)…………(A.3)………………(A.4)....………(A.5)……………(A.6)…………(A.7)…………(A.8)…………(A.9)…………(A.10)tanβ=λf(x)…………(A.11)式中：dx——條塊寬度，單位為米(m);9GB/T37573—2019q——條塊頂部的垂直均布荷載，單位為千牛每米(kN/M——各條塊水平地震慣性力對條塊底部中點(diǎn)力矩之和，單位為千牛米(kN·m);Mp——各條塊加固力的水平分力對條塊底部中點(diǎn)力矩之和，單位為千牛米(kN·m);dQ,dV——條塊的水平向和垂直向地震慣性力(dQ方向與邊坡滑動(dòng)方向一致時(shí)取“+”,反之取f(x)——tanβ值在x方向上的分布形狀，可取f(x)=1;0——外力與水平方向的夾角(以水平線為起始線，順時(shí)針為正角，逆時(shí)針為負(fù)角),單位為b)改進(jìn)方法2見圖A.3,應(yīng)按式(A.12)～式(A.20)計(jì)算：PbKwws,=(N/tanφ'+c;b,seca,)/Ka?/Nu=ub,secaAi-1E?-1E?-12fEEa)滑體b)典型條塊圖A.3摩根斯頓-普賴斯法(改進(jìn)方法2)計(jì)算簡圖GB/T37573—2019R;=[W;cosa;—K.W;sina;十P;cos(w;—α;)-U;]tang'+c;b;seca;……(A.13)T;=W;sina,十K.W;cosα;—P,sin(w;一α;)………………(A.14)……………(A.15)…………(A.16)M;=E;z;…………(A.17)式中：αi-1M之UE;、Ei-1Φi-1=(sinai-1一λfi-1cOsα;-1)tang'-1+(cosαi-1+λfi-1sina;-1)F………(A.20)——水平地震慣性力影響系數(shù)；——第i-1條塊底面與水平面的夾角(以水平線為起始線，逆時(shí)針為正角，順時(shí)針為負(fù)角),單位為度(°);——第i條塊外力P,與豎直方向夾角(以鉛垂線為起始線，逆時(shí)針為正角，順時(shí)針為負(fù)角),單位為度(°);——第i條塊與第i+1條塊間的條間力矩，單位為千牛米(kN·m);——第i條塊與第i+1條塊間的條間力E,至條間側(cè)面底的距離，單位為米(m);——第i條塊高度，單位為米(m);——第i條塊底面水壓力的合力，單位為千牛(kN),U;=u;b;seca,;——第i-1滑動(dòng)條塊底面的有效內(nèi)摩擦角，單位為度(°);——作用于第i條塊的左右兩邊條塊間的法向力，單位為千牛(kN);第i條塊與第i+1條塊間的剪切力，單位為千牛(kN),λf,為條塊間法向力與剪切力的比值函數(shù)λf(x)在該條分位置的數(shù)值；λfi-1Ei-1——第i條塊與第i-1條塊間的剪切力，單位為千牛(kN),λfi-1為條塊間法向力與剪切力的比值函數(shù)λf(x)在該條分位置的數(shù)值；λ——條塊間法向力與剪切力比值函數(shù)的比例系數(shù)；f(x)——條間力函數(shù)，可采用f(x)=1(相當(dāng)于斯賓塞法)或半正弦函數(shù)；R;、R,——第i條塊與第n條塊底面抗滑力的合力，單位為千牛(kN);T;、T,——第i條塊與第n條塊底面滑動(dòng)力的合力，單位為千牛(kN)。A.3不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(見圖A.4)應(yīng)按式(A.21)～式(A.25)計(jì)算：GB/T37573—2019圖A.4不平衡推力傳遞法計(jì)算簡圖…………(A.21)R;=[(W;+V;)cosa,-Ui一(Q;-U,+Ui-1)sina;+P;sin(a;+βi)]tang'+c'b;seca;…………(A.22)T;=(W,十V;)sina;十(Q;一U,十Usi-1)cosa;—P;cos(a;+β;)………(A.23)作用于條塊側(cè)面上的推力按式(A.25)計(jì)算：E;=T;—R;/F十業(yè)；E;_1…………(A.25)業(yè)第i滑動(dòng)條塊側(cè)面的推力傳遞系數(shù)；Ubi——第i滑動(dòng)條塊底面的孔隙壓力，單位為千牛(kN);U,——第i滑動(dòng)條塊左側(cè)面的孔隙壓力，單位為千牛(kN);U,i-1——第i滑動(dòng)條塊右側(cè)面的孔隙壓力，單位為千牛(kN);E;-1——第i-1滑動(dòng)條塊作用于第i滑動(dòng)條塊的推力，單位為千牛(kN);E第i+1滑動(dòng)條塊作用于第i滑動(dòng)條塊側(cè)面的反作用力，單位為千牛(kN),與第i滑動(dòng)條塊的推力大小相等，方向相反。A.4薩爾瑪法A.4.1薩爾瑪法見圖A.5,應(yīng)按式(A.26)～式(A.39)計(jì)算：111yb)典型條塊圖A.5薩爾瑪法計(jì)算簡圖……………(A.27)S;=c'd;—U,;tanφ……………(A.31)GB/T37573—2019Cb=c'i/F……………(A.34)C=c';/F……………(A.36)作用于第i條塊左側(cè)面上的推力按式(A.39)計(jì)算：E;=α;-1一Pi-1F+Ei-1e;-1……………(A.39)C——第i條塊底面上的有效凝聚力，單位為千帕(kPa);c——第i條塊第i側(cè)面上的有效凝聚力，單位為千帕(kPa);C——第i條塊第i側(cè)面上折減后的有效凝聚力，單位為千帕(kPa);Ci+1——第i條塊第i+1側(cè)面上的有效凝聚力，單位為千帕(kPa);gi+1——第i條塊第i+1側(cè)面上的內(nèi)摩擦角，單位為度(°);C+1——第i條塊第i+1側(cè)面上折減后的有效凝聚力，單位為千帕(kPa);9+1——第i條塊第i+1側(cè)面上折減后的內(nèi)摩擦角，單位為度(°);U、Ui+1——第i側(cè)面、第i+1側(cè)面上的孔隙壓力，單位為千牛(kN);U——第i條塊底面上的孔隙壓力，單位為千牛(kN);δ;、8;+1——第i條塊第i側(cè)面和第i+1側(cè)面的傾角(以鉛垂線為起始線，順時(shí)針為正角，逆時(shí)針b;——第i條塊底面水平投影長度，單位為米(m);d?、d;+1——第i條塊第i側(cè)面和第i+1側(cè)面的長度，單位為米(m)。GB/T37573—2019圖A.6薩爾瑪法-改進(jìn)法1計(jì)算簡圖…………(A.40)λo=1tang%=tang';/F…………(A.42)tanφ;=tanφ'%;/F…………(A.43)tang,=tanφ';/F…………(A.44)Ubi——第i條塊底面的單位孔隙壓力，單位為千牛每米(kN/m);usi——第i條塊側(cè)面的單位孔隙壓力，單位為千牛每米(kN/m);d;第i條塊第i側(cè)面的長度，單位為米(m):φ'、φ;——第j個(gè)側(cè)面左側(cè)和右側(cè)條塊底面的有效內(nèi)摩擦角，單位為度(°);9;——第j個(gè)側(cè)面的有效內(nèi)摩擦角，單位為度(°);α1、α——第j個(gè)側(cè)面左側(cè)和右側(cè)條塊底面的傾角，單位為度(°);A.5楔體法采用楔體法(見圖A.7),當(dāng)滑動(dòng)方向沿CO時(shí)，應(yīng)按式(A.45)計(jì)～式(A.63)算：GB/T37573—2019圖A.7楔體法計(jì)算簡圖NA=qW+rUc十sP—UA…………(A.46)NB=xW+yUc十zP—UB…………(A.47