摘要
露天矿山采场边坡稳定性状态与矿山的安全生产和经济效益有着密切关系。着眼于经济利益，矿山希望开挖的倾角尽量陡，这样，随着深度的不断加深，就出现了很多陡倾露天矿的高边坡。如果缺失稳定性监测，稳定分析及有效维护管理，陡倾露天边坡的失稳风险将大幅度提升。一旦导致滑坡、崩塌等事故时，对矿山造成的将不仅仅是严重的经济损失，更为严重的是会给矿山工作人员的安全造成致命的威胁;因此，陡倾露天矿高边坡的稳定性评价是矿山安全生产最为关键的一个环节。 本文从边坡稳定性研究理论的工程应用出发，基于山西省浑源县恒酉矿业有限公司花岗岩矿露天开采西边坡工程地质特点，采用现场地质调查以及钻孔取样等手段查明其工程地质条件。通过室内试验和类比法得出岩体以及结构面的物理力学参数，运用极限平衡分析边坡现状以及最终开挖时正常以及爆破情况下的稳定性。运用有限差法模拟开挖过程，分析边坡稳定性，并识别出可能发生破坏的区域，提出处治建议。本文研究内容主要由五个方面: (1)通过人员现场实地地调和钻探对西边坡的地层岩性和水文地质条件进行查明。同时，利用声波探测法测量岩体的波速，得到岩体的完整性系数;数字式全景钻孔摄像对钻孔进行孔内摄像，查明岩体中结构面发育特征。 (2)在对声波监测数据，钻孔摄像内容进行室内分析和总结，找出边坡的地质条件、岩体节理裂隙、构造行迹、主要岩层结构面和断裂破碎带等。 (3)通过岩块物理性质试验(包括密度、重度、含水率和吸水性等)、岩块力学性质试验(劈裂试验、单轴抗压、三轴抗压和结构面抗剪等)，获得了岩块的物理力学性能指标。参考岩块的物理力学参数值，运用岩体基本质量指标BQ值的计算、Hoek-Brown经验方程估算和折减系数法等三种方法，综合确定矿边坡岩体的力学参数，为该岩质边坡的数值模拟计算和工程优化设计提供依据。 (4)建立圆弧滑动破坏，剪切破坏，溃屈破坏等三种破坏模式的数值模型，采用简化Bishop法和Janbu法计算边坡开挖现状以及最终开挖时在正常情况下和爆破情况下的安全系数。采用极限平衡法计算结构面与结构面组合，结构面与破碎带组合情况下的块体稳定性。 (5)针对比较典型的三个剖面，运用数值模拟方法模拟开挖，分析了塑性图，最大小主应力图，位移云图，位移矢量图，并应用强度折减法分别计算现状工况以及最终开挖工况的安全系数，确定其潜在破坏模式，评价是否符合边坡稳定性开采的要求。 (6)以山西恒酉花岗岩矿露天开采场为例，采用极限平衡和数值模拟分析边坡在正常以及爆破情况下边坡的稳定性。识别出花岗岩露天采场的一种破坏模式，为华北地区其他花岗岩矿陡倾高边坡稳定性提供参考依据。
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