不同倾角顺层岩质边坡失稳机制的相似模型试验
基于相似材料试验的节理边坡稳定性分析
Vol. 30 ! No. 2Feb( 2021第30卷第2期2021年2月中国矿业CHINA MINING MAGAZINE基于相似材料试验的节理边坡稳定性分析李长城(中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京100161)摘 要：节理岩质边坡通常是由节理岩块及完整岩块构成的复杂地质体，其稳定性受到节理产状特点与 边坡开挖卸荷作用共同影响，因此节理边坡稳定性分析一直是岩土力学的研究热点(本文结合袁家村铁 矿边坡的复杂节理条件，设计了相似材料试验，通过材料制备、节理预制、开挖模拟等试验环节再现边坡开挖卸荷破坏过程,并借助XTDP 摄影测量系统对边坡进行位移监测，获得了顺层节理边坡开挖过程中变形、破坏以及最终滑移的全过程(根据试验结果明确了袁家村铁矿复杂多节理边坡在开挖过程中的节理 开裂深度与滑移范围，为后期的边坡加固与防滑治灾提供了理论依据(关键词：边坡；节理；稳定性；相似材料试验中图分类号：TU457 文献标识码：A 文章编号：1004-4051(2021)02-0172-05The stability analysis of jointed slope based on similar material testLIChangcheng(China Railway 19th Bureau Group Mining Investment Co. , Ltd. , Beijing 100161, China )Abstract : The jointed rock slope is usually a complex geological body composed of joints and intact rock blocks ,and the stability is a f ected byjoint occuWWence and slope excavation unloading.TheWefoWe ,the stabilityanalysisofthejointedWockslopeistheWeseaWchhotspotofgeotechnicalmechanics.AccoWdingtothecomplicated joint condition of the slope in Yuanjiacun iron mine , the experiment of similar material is des9gned.Inth9spaper ,theunload9ngfalureprocessofslopeexcavaton9sreproducedthroughthetestlnksofmater9alpreparaton ,jo9ntprefabr9cat9on and excavaton s9mulat9on ,and the d9splacementofslope9s monitored by XTDP photogrammetry system. Eventually , the whole process of deformation , failure and finalslidingofbeddingjoin?edslopeduringexcava?ionisob?ained.According?o?he?es?resul?s ,hecrackdep?h andsliprangeof?hecomplexmuli-join?slopeinYuanjiacunironmineduringexcavaionareclarified ,which providesa?heoreicalbasisfor?hereinforcemen?andan?i-slipdisas?er?rea?men?of?heslopein?hela?ers?age.Keywords : slope ； joint ； stability ； similar material test0引言边坡工程的稳定性是露天矿安全生产的前提和 重要保障，国内外有许多因露天矿边坡失稳导致生产事故的案例，如我国山西省平朔东露天矿发生了 大规模滑坡,严重影响矿山生产;美国盐湖城宾汉峡 谷铜矿发生滑坡,导致该铜矿生产规模减半。
顺层岩质边坡结构失稳弹性板理论法分析与实例
第 ４期
铁 道 科 学 与 工 程 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡｌＷ ＡＹ ＳＣｌ ＮＣＥ ＡＮＤ Ｌ Ｅ ＥＮＧｌ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ
Ｖ０１ ＮＯ ４ ． ８ ．
２１ ０ １年 ８月
Ａｕ ｇ．２ １ ０１
顺层 岩 质 边 坡 结 构 失 稳 弹 性 板 理 论 法分 析 与 实例
中图分类 号 ：４ ６ １ Ｕ １ ． ４
文献 标志码 ： Ａ
文章编号 ： ７ ７ ２ （０ １ ０ ０ ６ － ３ １ ２— ０ ９ ２ １ ）４－ ０ １ ０ ６
Ｓ ａ ｉ ｙ ａ ａｙ ｉ ｆｌｙ ｒ ｄ ｄｐ ｒ ｃ ｙ ｓｏ ｅ ｔ ｌｓｉ ｌｎ ｈ ｏ ｙ ｔ ｂ ｌ ｎ ｌｓｓ ｏ ｅ ｅ ｉ ｏ ｋ ｌｐ ｓ ｗｉ ｅａ ｔ ｐａ ｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｔ ａ ｈ ｃ
Ｚ Ｕ ｕ— ｎ Ｈ Ｍ ｑｉｇ
（ ｒｎｐｒ ｔ ｎＲ ｓａｃ ｎｔｕｅｏ ｎｎ ｈ ｎｓａ １０ ５，ｈｎ ） Ｔ ａｓｏｔｉ ｅｅｒｈＩｓｔｔ ｆ ａｏ ｉ Ｈｕ ａ ，Ｃ ａ ｇｈ ０ １ Ｃ ｉａ ４
Ａｂｓｒ ｔ Ｏｎ ｔ ａ ｉ ｆｓａ ｌｔ ｈ ｏｙ ｆｒｅ ａ ｔｃ ｐ ａ ｔ ａｃ ： ｈｅ ｂ ｓｓ ｏ ｔｂｉ ｙ ｔ ｅ ｒ ｏ ｌ ｓｉ ｌｎｅ， ｔ ｄ ｎ ｔｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ａ ｅ ｅ ｉ ｏ ｋ ｌ ｐ ｓ ｉ ａ ｓｕ ｙ ｏ ｈ ｃ ａ ｉｍ ｆｌｙ ｒ ｄ ｄ ｐ ｒ ｃ ｙ ｓｏ ｅ
ｍｅｈｏ Ｓｆ ａ ｉｌ ． ｔ ｄ ｉ ｅ ｓｂ ｅ
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ：ａ ｅ ｅ ｉ ｏ ｋ ｌ ｐ ｓ ｌｎ ｔ ｆｓｏ ｅ；ｏ ｋ ｐ ａ ｅ； ｅ ｕ ａ ａｌ ｒ ｙｗ ｒ ｌ ｙ ｒ ｄ ｄ ｐ ｒ ｃ ｙ ｓｏ ｅ ；ｅ ｇ ｈ ｏ ｌｐ ｒ ｃ ｌｎ ｆ ｘ ｒ ｌｆｉｕ ｅ ｌ
顺层边坡开挖一定会滑动而需要加固吗
顺层边坡开挖一定会滑动而需要加固吗在工程中有些技术人员往往遇见顺层边坡时都会有不同程度的紧张，因此，在边坡开挖时都往往会采用工程进行加固。
但顺层边坡真的都需要加固吗？其实未必！这与顺层边坡的倾角、结构面（层面）的力学性质、开挖扰动和卸荷等密切相关。
一、顺层倾角的影响根据笔者十多年前依据收集的全国123处顺层滑坡样本，对不同层面倾角区间的顺层岩质滑坡的各种相互关系进行定量化分析和归纳总结，得出不同层面倾角顺层滑坡贡献率程度分析，可以得出如下结论：1、层面倾角为15°～25°的坡体，顺层岩质滑坡贡献率程度最高，占滑坡总贡献率的46.42，占滑坡总数量的48.8%，是顺层岩质滑坡最为发育的倾角区间。
2、当层面倾角大于35°时，顺层岩质滑坡的贡献率最低，这是由于人工边坡的开挖坡度可能已接近或缓于岩层倾角及滑面后，不宜造成顺层滑坡所致。
而当岩层倾角小于10°时，由于地层产状过缓，造成滑体在层面内摩擦角或粘聚力的作用下，抗力往往大于潜在下滑力所致。
这也就是说，顺层边坡在不同的倾角情况下均可能发生滑坡，但并不是不同倾角的顺层边坡就一定会发生滑坡。
不同倾角的顺层边坡发生滑坡的概率不同，就反映了顺层边坡并不一定会肯定发生滑坡，只是有些倾角情况下发生滑坡的概率比较高而已。
换句话说，认为顺层边坡开挖后都会发生滑坡而需要加固的思想是不对的。
二、结构面力学性质的影响顺层边坡滑动必须是层面的倾角小于开挖边坡的坡率，否则就可能演变为崩塌而非顺层滑移。
对于层面倾角小于边坡坡率的顺层边坡，只要结构面的综合内摩擦角大于滑面的倾角，则边坡的往往也是稳定的，只是稳定性不同而已，但总是大于稳定系数1这个极限值。
此外，对于顺层边坡的定义，不同的规范有着不同的定义。
有的规范认为岩体倾向与坡向的夹角小于45°时可定义为顺层边坡，有的规范认为岩体倾向与坡向的夹角小于35°时可定义为顺层边坡。
岩层倾角影响顺层岩石边坡稳定性的模型试验研究_陈从新
478
岩土力学
2007 年
本试验用百分表进行位移观测。在模型体背面、 模型体开挖线附近及靠近地表面的重要部位布置了 13 个测点，其中靠近地表面部位布置 3 个测点测量 地表面的下沉及横向位移，开挖线附近布置了 3 个 测点，模型体中布置了 7 个测点，每个测点都测量 竖直向位移和水平向位移。百分表安装于独立于模 型体外的钢架上，其布置及安装如图 2 所示。
⎪ ⎪⎪ ⎬
Cδ = Cl = 50
⎪ ⎪
Ct = Cl = 7
⎪ ⎪⎭
（1）
式中：Cσ 为应力相似常数；Cl 为几何相似常数；Cγ 为重度相似常数； Cµ 为泊松比相似常数； Cε 为应 变相似常数； C f 为摩擦系数相似常数； Cϕ 为内摩 擦角相似常数； CεO 为残余应变相似常数； CεC 为单 轴极限压应变相似常数；Cεt 为单轴极限拉应变相似 常数； CE 为弹性模量相似常数； Cc 为内聚力相似 常数； Cσ 为边界应力相似常数； CRt 为抗拉强度相 似常数； CRC 为抗压强度相似常数； Cτ 为抗剪强度 相似常数； Cδ 为位移相似常数； Ct 为时间相似常 数。
1引言
影响顺层坡向层状岩石边坡稳定的主要因素 是岩层的倾角大小、层面的抗剪强度、岩体风化程 度、开挖边坡的倾角大小以及边坡岩体被节理裂隙 切割状况等。物理模拟研究方法应用于斜坡岩体的 稳定性分析具有两个突出的意义[1]：一是能够直接 观测和记录所研究斜坡岩体的变形、破坏演变过程； 二是可以通过试验应力分析获得边坡的变形演变过 程中各阶段的应力分布状态以及由于变形与局部破 坏导致的应力重分布情况[2]。因此，对顺层岩石边 坡稳定性进行模型试验研究有重要意义，它不仅可 为工程施工提供科学的理论依据，而且对顺层岩石 边坡加固和滑坡的预测预报也具有重要的指导作用 [3]。本文根据某高速公路缓倾角层状高陡边坡在公
顺层岩质边坡滑坡机理分析及工程治理
顺层岩质边坡滑坡机理分析及工程治理摘要：对顺层边坡加固治理措施的理论分析与模拟在实际工程应用中都具有一定的局限性，抗滑桩虽然可以充分利用桩身强度提高边坡稳定性，但是在硬质岩层成孔困难；长锚杆或者微型桩能够解决施工难度，但是其自身整体性较差；锚杆联合格构梁，可以充分发挥基岩的强度，使得潜在滑动体和基岩联合成为一个整体受力基体。
关键词：顺层岩质边坡；滑坡机理；锚杆联合格构梁前言岩层走向和倾向与边坡走向和倾向一致的边坡称为顺层或顺倾边坡，其余的叫反倾或斜向边坡。
在实际工程中划分归类时，通常将走向与岩层走向夹角小于20°或者倾向接近的边坡定义为顺层边坡。
对于顺层岩质边坡的稳定性受多种因素影响，首先取决于层岩倾角、地层岩性、结构面等内因。
除此以外还包括地下水的作用和开挖坡角、边坡高度、爆破震动效应、地震效应等其他因素，所以会在边坡工程中产生较多的影响。
1边坡稳定性分析实际现象表明，顺层岩质边坡可能是沿某个层面发生整体滑动，也可能是沿某个或某些层面发生局部滑动，由下而上发生渐进式破坏，并当坡脚不再受到扰动时，失稳滑动也就不再向上发展。
如果能确定顺层岩质边坡的滑移面及滑移极限长度，在进行边坡加固设计时，只需对局部即将发生破坏的岩层进行加固。
现有加固方法通常是将整个边坡长度作为设计长度，在此基础上进行加固设计，很少考虑局部失稳现象。
以下对顺层岩失稳的因素进行分析。
1）顺层岩质边坡周围主应力迹线发生偏转，主要表现为：最大主应力愈平行于临空面，最小主应力愈垂直于临空面。
在一定条件下，坡面的径向应力和坡顶面的切向应力转为拉应力。
2）顺层岩质边坡在形成过程中由于长期受人工扰动和风化等的影响，岩体抗剪强度参数与拉裂面等效抗拉强度有不同程度的降低。
研究表明：越靠近临空面，滑带抗剪强度参数和拉裂面等效抗拉强度劣化越严重；越远离临空面，滑带抗剪强度参数和拉裂面等效抗拉强度劣化程度较小。
2格构梁配合锚杆在顺层岩质边坡加固治理中的应用顺层岩质边坡的稳定性受多种因素影响，首先取决于层岩倾角、地层岩性、结构面等内因。
顺层岩质边坡岩层倾角的稳定性研究
顺层岩质边坡岩层倾角的稳定性研究摘要：工程中常遇到不同边坡情况，边坡的地质条件直接决定工程的经济投入与经济效益.岩质边坡的稳定性受诸多因素影响，本文采用GEO-Studio软件进行对顺层岩质边坡不同倾角情况下的静力稳定性情况，进行多次有限元分析，着重探讨了顺层岩质边坡的静力稳定性与岩层倾角的关系，并深入分析岩层倾角对边坡稳定性的影响原因，同时对比三种安全系数分析方法在边坡稳定性分析中的分析结果。
关键词：顺层岩质边坡；倾角；静力稳定性；影响原因；安全系数；1 引言近年来，随着基础工程建设的快速推进，许多大型建设项目相继完成建设。
边坡治理工程受到越来越多的重视。
由于边坡治理工程受安全要求高，造价高，工程进度要求快等因素的限制，国内外学者对其的研究从未停止。
但由于边坡工程影响因素较多，影响机理较为复杂，因此未能对其进行全面深入系统分析。
岩质边坡因其岩层走向不同，划分为顺层岩质边坡与切层岩质边坡。
其中，顺层岩质边坡是一种易于导致安全事故的地质情况，顺层岩质边坡在其自重作用下，产生顺层滑移力，从而导致边坡失稳破坏。
而顺层岩质边坡稳定性受结构面倾角、岩层走向、岩层的力学特征等影响，已经引起很多学者的关注，并对经顺层岩质边坡稳定性进行了分析研究，取得了一定成果。
其中郑洁等探究了边坡坡脚与边坡稳定性系数的关系。
郭光威对岩质边坡与土质边坡稳定性评价方式进行了深入研究。
陈鹏等人进行了边坡高度，坡顶荷载以及相应工程措施对边坡稳定性的影响研究。
然而，现阶段顺层岩质边坡稳定性分析还存在一些问题亟待解决，如岩质边坡的失稳破坏规律只能依靠工程经验进行判别，而对岩质边坡失稳破坏的影响因素及影响规律的系统研究较少。
因此，需要对各影响因素进行系统分析，从而得出一套可以指导工程建设的科学理论。
本文主要研究顺层岩质边坡岩层倾角对边坡稳定性的影响，采用有限元数值模拟对不同岩层倾角情况下边坡稳定性情况及其影响原因进行分析汇总。
2岩质边坡稳定性影响因素岩质边坡的稳定性因素受诸多因素的影响，如：岩层走向、岩层倾角、岩层结构面强度，结构面数量、边坡坡脚、坡顶堆载、边坡高度，地下水位、岩体密度等。
不同结构顺层岩质滑坡运动过程风险性的实验研究
不同结构顺层岩质滑坡运动过程风险性的实验研究潘欢迎;柴波;李想【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2013(21)5【摘要】顺层岩质滑坡是常见的斜坡灾害,此类滑坡的灾害强度与岩体结构、地形等因素密切相关,为此,在滑坡风险评价和灾害评估中考虑滑坡的组成结构具有重要的理论意义.首先,分析了影响顺层岩质滑坡运动过程的结构要素,并提出了滑坡的常见地质结构模型；然后,通过物理模型实验测试了不同滑体结构、坡角和初始速度组合下,滑坡的运动过程,并分析了不同结构滑坡运动学参数的基本规律；最后,总结了滑坡风险计算模型的主要参数,并探讨了不同结构顺层岩质滑坡在滑体内和堆积区风险参数的建议值.结果表明:(1)考虑地形、岩体结构和控制性滑面3个因素,顺层岩质滑坡可划分为类散体结构、层状结构和块状结构3大类结构,层状结构进一步分为3个亚类；(2)物理模型实验所模拟的7类结构滑体,主滑段的末速度、堆积段影响范围(L1)和冲击强度(￠1)表现为板状岩体(Ⅱ)＞块状岩体(Ⅳ)＞类散体(Ⅶ)；(3)主滑段末速度:多层含未贯通节理块状岩体(Ⅴ)＞多层板状岩体(Ⅱ)＞多层块状岩体(Ⅳ),Ⅳ类岩体影响范围最大,Ⅱ类岩体的冲击力最大；(4)滑体内的易损性作用强度块状岩体滑坡(Ⅳ和Ⅴ)＞多层板状岩体(Ⅱ和Ⅲ)＞类散体滑坡(Ⅶ)＞单层板状岩体滑坡(Ⅰ).堆积区后部的作用强度指标:(Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ)＞Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅶ；堆积区中前部的作用强度指标:Ⅱ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅰ.【总页数】9页(P788-796)【作者】潘欢迎;柴波;李想【作者单位】中国地质大学环境学院武汉430074;中国地质大学环境学院武汉430074;中国地质大学环境学院武汉430074【正文语种】中文【中图分类】P642.22【相关文献】1.不同学段男生足球运动技能习得过程的教学实验研究 [J], 李文柱;王健;曲鲁平2.顺层岩质滑坡运动过程数值模拟研究 [J], 罗锋;柴波;方恒;周爱国3.我国不同年代优秀运动员多年训练过程的类型特点及其合理结构的设计(上) [J], 田麦久4.不同形式最大负荷运动过程中气体代谢、能量代谢及机械效率关系的实验研究[J], 张伯强;严波涛;高新友;马丽君;孙明运5.我国不同年代优秀运动员多年训练过程的类型特点及其合理结构的设计(下) [J], 田麦久因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
岩质边坡动力失稳机制及数值模拟研究
Ｓ ｉｎ ｅ ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｃｈ ｎ ｓ ａ４ ０ ０ ，Ｃｈｎ ） ａ ｇｈ １０ ４ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｕｍ ｍａ ｉｉ ｎ ｎ ｌ ｚ ｎ ｈｅ ｄ ｎａ ｃ ｕｎ ｔ ｂｌ ｅ ｈ ｎｉｍ ｆｒ ｋ ｓ ｄ ｏｎ ｓ ｒｚｎｇ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｇ ｔ ｙ ｍｉ ｓ ａ ｅ ｍ ｃ ａ ｓ ｏ ｏｃ
第２ ６卷 第 ３ 期 ２ ０ １ 年 ９ ０ 月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
交
通
科
学
与
工
程
Ｖ Ｏ ． Ｎｏ． １ ２６ ３
Ｊ ｏＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｔ ＲＡＮＳ ＯＲＴ Ｓ Ｉ ＣＥ ＡＮＤ ＮＧ１ ＥＲＩ Ｐ Ｃ ＥＮ Ｅ ＮＥ ＮＧ
Ｓｅ ２ ０ ｐ． ０１
文章 编 号 ： ６ ４ ５ ９ ２ １ ） ３ ０ ２ － ０ １ ７ — ９ Ｘ（ ０ ０ ０ － ０ ５ ６
关键词 ： 坡 ； 边 地震 ； 力 失 稳 机 制 ； 值 模 拟 ； Ｌ ” 动 数 Ｆ ＡＣ 中 图 分 类 号 ： １ ．２ Ｕ４ ２ ２ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｙ ａ ｉ ｎｓ ａ ｌ ｅ ｈａ ｓ ｎｄ ｔ ｄ ｎ ｄ ｎ ｍ ｃ ｕ ｔ ｂ ｅ ｍ ｃ ｎｉｍ ａ ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｒ ｃ ｌ ｐ ｍ ｒ ｃ ｌｓｍ ｌ ｔｏ ｏ ｏ ｋ ｓｏ ｅ
ｓｏ ｅ， ｈ ｅ — ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｕ ｒｃ ｌ ｄ ｌ ｏ ｏ ｋｓｏ ｅｏ ｘａ — ａ ｊｎｈ ｇ ｗａ ｎＳ — ｌｐ ｔ ｒ ｅｄｍｅ ｓｏ ａ ｍｅ ｉａ ｎ ｍｏ ｅ ｒｒ ｃ ｌｐ ｆＬｉｉｎ Ｘｉｏｉ ｉｈ ｙｉ ｉ ｆ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关键 词 ： 顺层岩质边坡； 相似理论； 配比试验； 模型试验
中图 分类 号 ： Ｔ Ｕ ４ ５ ８ ＊ ． ４
文 献标识 码 ： Ａ
层 状 岩质 边坡 变 形失稳 破 坏机 制 的研 究是边 坡
模 型试 验存 在观 测 点较 少 的问题 ，不 能精确 的反 映
中国鹆毋
（ 即下沉） ， 由于上 部岩体 重力 在沿层 面上 的分 力较
大 ， 中部 某个 部位 的岩体 运动 形式表 现 为沿层 面滑
第 ３ Ｏ 卷
论
３ 结
动， 下 部 岩体 向上翘起 ， 表现 为鼓 出 ， 鼓 出部 分 则 是
工程领 域 重要 的研 究 方 向之 一 ， 目前应 用较 为广 泛 的研 究手 段有 理论 分 析 、 数 值模 拟 、 相似 模拟［ １ － ３ ］ 。理 论 分 析研 究历 时最 长 ， 从力 学方 面分 析成 果较 多 ， 如
边 坡岩 体 内部 的变化 过程 ，卢 增木 所采 取 的模型 是 应 用砖 块式 堆砌 方法 ，其 所用 砖块 的尺 寸没 有给 出 充 分 的理论 依据 ， 且 所布 设 的变形 观测 点较 少 。 本 文
行 换算 ，选 取密 度控 制人 工分 层填 筑夯 实 的方法 进 行 模型 堆砌 ， 每 组试 验观测 点 布置 ３ ０ ０ ～ ５ ０ ０个 ， 通 过
对 观测 点位 移变 化 的观测 ，得 到边 坡在 开挖 过程 中
的变形 规律 ， 总 结 出层状边 坡 失稳机 制 ， 为矿 山进 一 步 开采 时边 坡稳 定性 情况 提供 预测 和预 报作用 。
陈 冲 ， 侯 克鹏 ， 肖 慧， 杨志全 ， 者亚 雷
（ 昆明理工大 学 国土资源工程 学院， 云南 昆明 ６ ５ ０ ０ ９ ３ ）
摘 要 ： 露天矿山采场边坡的稳定性决定矿山的安全生产， 边坡开挖引起的变形及应力调整规律是边坡稳定性的
重要依据 。应用相似模型试验的方法研 究倾 角对顺层岩质边坡失稳机制 的影响 ， 模型 的物理力学参数参考云南某露 天矿 采场的岩体参数 ， 进行配 比试验 并选 出最 优配 比， 按照 ３ Ｏ 。 ， ３ ５ 。 ， ４ ５ ￣ ， ５ ０ ￣ 倾 角分 别进 行试 验， 对每组试验进行观 测， 作位移变形 图和位移矢量图 ， 对每组 的试验 的变形情况进行 分析 ， 最后对 比各试验 的变形情况 ， 发现模 型出现顺 层 岩质 边坡典型 的上部“ 下 陷” 、 下部“ 鼓胀 ” 的变形特征 ， 并得 到 ３ ０ 。 和 ３ ５ 。 倾角边坡表现 为拉裂破 坏， ４ ５ ｏ 和５ Ｏ ｏ 倾角
相 似 材料 的应 Байду номын сангаас 、 泊 松 比、 摩 擦 角 相似 常 数 ： Ｇ ： ＝ １ ； 应力、 抗 压 强度 、 弹 性模 量 、 黏 聚 力 相似 常 数 ：
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ６ — １ １
资助项 目： 国家 自然科学基金项 目（ ４ １ ４ ０ ２ ２ ７ ２ ） ； 云南省教育厅科学研究基金重点项 目（ ２ ０ １ ４ Ｚ ０ ３ １ ） 作者简介： 陈 冲（ １ ９ ８ ９ 一 ） ， 男， 河北保定人 ， 硕士 ， 主要从事边坡工程研究 。 通讯作者： 侯克鹏 （ １ ９ ６ ６ 一 ） ， 男， 河南淅 川人 ， 教授 ， 主要从事岩土工程和采矿工程科研和教学工作 。
坡发 生溃 曲失稳 的临界坡长 ， 在此基础之 上， 刘小丽围 、
冯君 同 等将层状 岩体视为二维受压板进行研究 ， 朱 晗迓 等 同 则 分 析 了 不 同层 数 时 边 坡 的失 稳 情 况 ， 建
立 了层 状 岩质 边坡 屈 曲破坏 的 力学机 制 ，虽然 研 究 成 果在 不 断 的提升 ，但 是理 论研 究始 终 要进行 大 量
第３ ０ 卷第 ５ 期
２ ０ １ ５年 １ Ｏ月
Ｖｏ Ｊ ． ３ ０， Ｎｏ ． ５ ０ｃ ｔ ． ２ Ｏ１ ５
ＤＯＩ － １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ — ０ ６ ２ ２ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ ０ ３
不 同倾 角顺 层岩 质边坡 失稳机制 的相似模型试验
１ 工 程 概 况
模 型试 验 以云南 某露 天矿 山为原型 ，该矿 山采
用“ 一面 坡 ” 形式 进行 开采 。试 验物 理力 学参数 参 考
时也要 进行 大量 的假设 和简 化 。随着 相似 理论 的发 展 ， 国 内学者 开始 应用 相似 模 型试 验 对层 状岩 质 边
坡进行研究 ， 如唐红梅翻 、 卢 增 木 等应 用 相 似 模 型
采 场岩 体 参 数 ， 该矿 山有 黑 页岩 、 矿体 、 白云 岩 ３种 岩体， 其 岩石 力 学参 数如表 １ 所示， 选 取 几何相 似 常
数Ｃ ｔ ＝ ２ ０ ０ ， 重度 相似 常数 Ｃ １ ． ８ ， 应用 相似 理论 得 到
试验 对层 状 岩质 边 坡进 行研 究 ， 得 到 了倾 角 、 层 间摩 擦 力等 因素 对边 坡 稳定 性 的影 响 。但 是唐 红梅 等 的
的假 设和 简化 ，地 质构 造 的复 杂性致 使 理论研 究 成 果 很难 有 效 的应 用 到 实践 中 。 随着计 算机 的发展 ， 数 值模拟相继而产 生， 黄润秋等嗍 应用 Ｆ Ｌ ＡＣ ３ Ｄ 数 值 模 拟手 段对 层状 岩 质边 坡进 行研 究 ，并得 到 了其 变
形 机制 及提 出了相 应 的治理 措施 ，在 构 建复 杂模 型
以云南 某露 天矿 采场 边坡 为研 究 背景 ，应用 相似 模 型 试验 的方 法对 不 同倾角 顺层 岩质 边坡 失稳机 制 进 行 研究 ，在 相似 理论 的基 础上 对岩 体 的力学 参数 进
孙广 忠等 将 岩板等效简化为压杆 ， 应用能量守恒 的原理 对 其稳 定性 进行 研 究 ，并得 到 了层状 岩质 边