矿山排土场边坡稳定性综合分析与评价
地下岩土矿山工程中的坡面稳定性评估
地下岩土矿山工程中的坡面稳定性评估地下岩土矿山工程中的坡面稳定性评估是确保工程安全和有效管理岩土矿山的重要步骤。
随着现代矿山工程的快速发展，对于坡面稳定性评估的需求越来越迫切。
本文将探讨地下岩土矿山工程中坡面稳定性评估的重要性、常用评估方法以及相关的应用。
一、坡面稳定性评估的重要性地下岩土矿山工程中的坡面稳定性评估是确保工程安全的重要保障。
随着矿山深度的增加和压力的积聚，岩土体容易发生滑坡、崩塌等事故。
因此，通过对岩土体进行稳定性评估，可以及早发现潜在的风险，采取合适的防护措施，确保工程的安全运行。
二、常用坡面稳定性评估方法在地下岩土矿山工程中，常用的坡面稳定性评估方法包括现场观察法、实验室试验法和数值模拟法。
现场观察法：通过对岩土体的现场观察，包括地质构造、岩层厚度及倾角、裂隙发育等进行判断。
根据地质数据的分析和现场观察，评估岩土体的稳定性，并采取相应的措施。
实验室试验法：通过对采集的岩土样本进行实验室试验，测试其物理力学参数、岩石强度和变形特征等。
根据试验结果，结合地质勘探数据，采用各种力学模型来评估坡面的稳定性。
数值模拟法：利用计算机软件进行数值模拟，对岩土体的力学行为进行分析。
通过建立合适的数学模型和边界条件，模拟岩土体的应力和变形情况，从而评估坡面的稳定性。
数值模拟法具有计算效率高、结果可视化等优势，已经成为坡面稳定性评估中常用的方法之一。
三、坡面稳定性评估的应用坡面稳定性评估在地下岩土矿山工程中具有广泛的应用。
首先，它可以用于确定岩石开挖的最佳设计方案。
通过评估不同开挖方案下的坡面稳定性，可以选择最为安全、经济的方案。
其次，坡面稳定性评估可以指导岩土体的支护设计。
通过评估岩土体的稳定性，可以确定合适的支护措施，如锚杆、喷射混凝土防护等。
此外，坡面稳定性评估还可以用于风险预警和灾害防治工作中，以及岩爆、冲击地压等灾害的评估和预防。
总之，地下岩土矿山工程中的坡面稳定性评估对于工程的安全运行和风险控制具有重要意义。
边坡工程稳定性分析及综合评价
边坡工程稳定性分析及综合评价摘要：随着人口的急速增长和土地的过度开发，边坡问题已成为全球性三大地质灾害之一。
文中对某边坡的稳定性影响因素作了深入研究，并对边坡稳定性进行了综合分析评价，同时对边坡的稳定性分析方法与评价进行了探讨，具有一定参考意义。
关键词：边坡；稳定性分析；评价如今，边坡稳定性分析及研究已经成为工程建设中非常要的部分，同时边坡稳定性分析方法也在不断的开创和发展。
新的边坡稳定性分析方法不断出现，古老的方法又不断得到改进，逐步由定性向非定性和定量的方向发展。
通过这些边坡稳定性分析方法，可以为工程提供合理的边坡结构，以及对具有破坏危险的边坡进行人工处理，避免边坡失稳造成灾害和损失，从而提高工程总体经济效益。
1 边坡稳定性的影响因素地层岩性的差异是影响边坡稳定的主要因素。
不同地层有其常见的变形破坏形式，岩性对边坡的变形破坏也有直接影响。
还有地质构造对边坡的稳定，尤其是岩质边坡稳定的影响十分明显．断层和节理裂隙对边坡变形破坏的影响则更为明显。
另外水、地震、大规模爆破和机械振动、边坡形态、人类工程活动对边坡的稳定性都有显著影响。
2 边坡稳定分析及综合评价2.1 工程概况某段公路山体边坡总面积约为275m2，滑面长度总长为79m，坡度3°～48°，根据坡体形态和工程地质条件，将山体分为I段路堤边坡、II段滑坡，滑面长度分别为22m、47m，上部是岩石风化土，呈散体结构，约7.3m；下部是强风化闪长岩，岩体松散，高8.2m。
2.2 分析方法目前，工程中比较常用到的极限平衡法有：传递系数法、Fllenius法、pencer 法、Janbu法、Bishop法、平面破坏计算法以及楔形体法等。
在工程实践中，极限平衡法的选择主要根据边坡破坏滑动面的形态，结合本工程的特点选取传递系数法进行稳定系数的计算。
2.3 边坡稳定性计算根据工程滑坡的地形和地质构造特征，稳定性分析采用极限平衡传递系数法计算边坡稳定系数。
矿山开采边坡稳定性评价与控制
结合多种评价方法，综合考虑 地质、环境、工程等因素，对
边坡稳定性进行全面评估。
评价流程与步骤
资料整理与分析
对收集的资料进行整理、分类 、分析，为后续评价提供基础 数据。
实施评价
按照所选评价方法进行边坡稳 定性评价，得出评价结果。
现场调查
收集边坡的地质资料、气象资 料、工程资料等，进行现场踏 勘。
结论
提出了针对性的控制措施，包括加强 地质勘察、优化开采方案、完善排水 系统等，以保障矿山开采过程中的边 坡稳定性。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
矿山开采边坡稳定性发 展趋势与展望
技术发展趋势
智能化监测技术
利用物联网、大数据和人工智能等技术手段，实现边 坡稳定性的实时监测和预警。
数值模拟与仿真技术
通过建立复杂的数值模型，模拟边坡在不同工况下的 变形和失稳过程，为工程设计和优化提供依据。
新型加固技术
研发和应用新型的加固材料和工艺，提高边坡的抗滑 能力和稳定性。
管理政策展望
强化安全生产监管
制定更加严格的安全生产标准和监管措施，确 保矿山开采过程中的安全。
推动绿色矿山建设
加强环境保护和资源循环利用，降低矿山开采 对生态环境的破坏。
3
智能化监测与预警系统的研发
结合先进的技术手段，开发高效、准确的边坡稳 定性监测和预警系统。
REPORT
THANKS
感谢观看
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
爆破振动
爆破振动对边坡岩体的稳定性产生 不利影响。
植被破坏
开采过程中对边坡植被的破坏加剧 了水土流失和边坡失稳的风险。
矿山排土场边坡稳定性分析及安全评价
人工边坡：由人工开挖或填筑而成，稳定性受人工因素影响较大，易发生滑坡、崩塌、落石等灾害。
04
稳定性评价方法
地质力学法：通过分析边坡的地质条件，判断边坡的稳定性
03
现场监测法：通过监测边坡的变形和位移，判断边坡的稳定性
04
极限平衡法：通过计算边坡的稳定系数，判断边坡的稳定性
01
数值模拟法：利用计算机模拟边坡的变形和破坏过程，预测边坡的稳定性
03
环境条件：分析环境条件对边坡稳定性的影响，包括气候条件、植被覆盖等
04
边坡防护措施：分析边坡防护措施的有效性，包括挡土墙、护坡网等
05
监测与预警：分析监测与预警系统的有效性，包括监测设备、预警机制等
06
安全管理制度：分析安全管理制度的完善程度，包括安全管理制度、安全培训等
安全评价流程
确定评价对象：明确需要评价的矿山排土场边坡
环境条件：选择远离居民区、水源地、自然保护区等环境敏感区域
交通条件：选择交通便利、便于运输和施工的地区
土地利用：选择土地资源丰富、可利用土地面积效益较高的地区
排土场设计
01
选址：选择地质条件稳定、地形适宜的地点
03
边坡设计：根据土质、坡度、高度等因素进行设计
矿山排土场事故案例分析
事故原因分析
地质条件不稳定：边坡岩土体结构不稳定，易发生滑坡、崩塌等事故
设计不合理：排土场设计不符合规范要求，边坡坡度、高度等参数不合理
施工质量问题：施工过程中未按照设计要求进行施工，导致边坡稳定性降低
管理不善：排土场管理不到位，未及时监测边坡稳定性，未能及时发现和处理安全隐患
02
影响因素分析
地质条件：岩土类型、结构、强度等
露天煤矿排土场边坡稳定性分析与治理技术
露天煤矿排土场边坡稳定性分析与治理技术发布时间：2021-11-11T08:02:44.724Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：张伟[导读] 排土场边坡稳定是确保露天矿安全高效生产的前提条件。
为确定露天矿北排土场的滑坡模式，通过分析北排土场建设情况、经济因素及环境条件，对北排土场边坡滑坡采取排土压脚综合治理措施，治理后的边坡稳定性系数为1. 214，使边坡达到了稳定状态，为同类滑坡灾害治理提供了可靠性依据。
中煤平朔集团有限公司东露天矿山西朔州 036800摘要：排土场边坡安全与否关系着矿山安全生产以及排土场下游居民的生产生活设施的正常使用。
随着生产的进行，排土场不断增高无疑增加了边坡失稳的风险。
许多专家学者针对排土场边坡稳定性分析均有不同方面、不同角度的研究。
露天采场的持续生产会不断产生大量的废石，排土场不断增高是必然趋势，其边坡失稳的风险亦逐渐增加。
关键词：露天煤矿排土场边坡稳定性；治理技术排土场边坡稳定是确保露天矿安全高效生产的前提条件。
为确定露天矿北排土场的滑坡模式，通过分析北排土场建设情况、经济因素及环境条件，对北排土场边坡滑坡采取排土压脚综合治理措施，治理后的边坡稳定性系数为1. 214，使边坡达到了稳定状态，为同类滑坡灾害治理提供了可靠性依据。
一、露天矿边坡特征1.露天矿边坡一般较高，从几十米到几百米，走向从几百米到数千米，其揭露的岩层多，边坡各部分地质条件差异大，变化复杂，岩体暴露时间长、破碎、完整性差，岩体的强度低。
2.露天矿最终边坡是由上而下逐步形成的，上部边坡服务年限长，下部边坡服务年限短，因此上下部边坡的稳定性也不相同，具有时效性。
3.露天矿场每天频繁的穿孔、爆破作业和车辆行走，使边坡岩体受到经常性的震动影响。
4.边坡是随着露天矿开采作业而形成的，其稳定性不断发生变化。
边坡的类型按坡体成分可分为岩石边坡、泥土边坡、沉积物边坡、构筑堆坡和尾矿坝；按几何形状可分为倾斜边坡、内陷边坡和外鼓边坡。
矿山排土场边坡稳定性分析及安全评价
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长期经济效益：矿山排土场边坡稳定性分析及安 全评价有助于延长矿山服务年限，提高资源利用 效率，降低资源浪费，实现长期经济效益。
添加 标题
综合经济效益：矿山排土场边坡稳定性分析及安 全评价有助于促进矿山企业与当地社区的和谐发 展，实现经济、社会和环境的综合效益。
排土场资源综合利用
资源利用方式：将排土场作为资源进行综合利用，如利用排土场进行土地复垦、植被恢复等。 经济效益：通过排土场资源综合利用，可以创造经济效益，降低矿山企业的运营成本。 生态效益：排土场资源综合利用有助于改善矿山生态环境，提高生态质量。 社会效益：排土场资源综合利用可以促进社会可持续发展，提高社会福祉。
排土工艺：不同排土工艺对边坡稳 定性有不同影响
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排土场设计：排土场设计不合理， 可能导致边坡失稳
气候条件：降雨、风化等气候因素 对边坡稳定性产生影响
边坡变形破坏模式
滑坡：边坡上的土体沿某一滑 动面整体下滑
崩塌：边坡上的岩体突然崩落
倾倒：边坡上的岩体因重力作 用发生弯曲、折断而倾倒
边坡加固措施
注浆加固：通过注 浆技术提高边坡岩 土体的力学性能和 稳定性
锚杆加固：利用锚 杆对边坡进行锚固， 增强其整体稳定性
挡土墙建设：在边 坡外围建设挡土墙， 减少边坡变形和滑 移
植被防护：通过种 植植被对边坡进行 防护，降低水土流 失，提高稳定性
矿山排土场安全 评价
安全评价标准及程序
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空气污染及防治
矿山排土场产生的粉尘和有害气体 对周边空气质量的影响
采取的空气污染防治措施，如洒水 降尘、封闭运输等
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矿山排土场边坡稳定性综合分析与评价
计算方法
类比/有限元/极 限平衡/有限差分 类比/有限元/有 限差分/离散元 有限元/有限差分 /极限平衡/
滑坡
软弱层 (黄土基底等)
抗剪强度降低;；黄土地基中可能产生演化弱层
工程类比/有限元 /有限差分
多种 外力 综合 作用
流固 流体导致岩土软化、细颗粒流失，同时岩土的 耦合 力学和结构变化又改变流体运移通道
任意形状
满足所有所有平衡条件的方法给出的最小安
√
√
√
条间水平与切向力比 值存在函数关系
任意形状
全系数差别不会超过正负5%，可以认为在所 有情况下都是正确的[10]
七.计算分析的要点
方法
有限 元法
离散 单元 法
有限 差分 法
原理
优点
将连续求解域离散为一组单元，以每个单元内的近似 函数来分片表示求解域上待求的未知场函数；近似函 数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插
5 当边坡破坏机制复杂时，宜结合数值分析法行分析 5.2.5采用折线滑动法时，边坡稳定性系数按照传递系数法计算 （并未直接指明，但公式说明中出现了剩余下滑力、传递系数） 5.2.6对存在地下水渗流作用的边坡，稳定性分析应按下列方法考 虑地下水的作用：
1. 水下部分岩土体重度取浮重度; 2. 提供了动水压力的计算公式
固结 压实 软化
重力 超载 地震
边界条 件
地形 涌泉 降雨
固结
三.排土场的失效模式识别与计算方法
图5. 降雨控制的排土场地基变形超限影响因素分布图
三.排土场的失效模式识别与计算方法
失效 模地貌、 排弃方式
排土场下垫面承载力不一，排弃岩土空间分 布很不均匀，造成排土场不同部位的非均匀 沉降
矿山排土场边坡稳定性分析及安全评价
演讲人
目录
01. 边坡稳定性分析 02. 安全评价 03. 矿山排土场管理 04. 矿山排土场事故预防
边坡稳定性分析
边坡类型及特点
1
岩质边坡：主要由岩石构成，稳定性较 好，但易受风化、侵蚀等影响
2
土质边坡：主要由土体构成，稳定性较 差，易受降雨、地震等影响
3
渗漏事故：边坡渗漏，导致地下水污 染，影响生态环境和人体健康
事故预防措施
1 加强排土场设计，确保排土场结构稳定 2 定期对排土场进行监测，及时发现安全隐患 3 加强排土场管理，确保排土场安全运行 4 提高排土场安全防护设施，防止事故发生 5 加强排土场安全培训，提高员工安全意识和技能 6 制定排土场事故应急预案，确保事故发生时能够及时应对和处理
事故树分析等
定量评价方法：可靠性分析、风险评价、安
02
全系数法等
综合评价方法：结合定性和定量评价方法，
03
进行综合评价
现场调查与监测：通过现场调查和监测，了解
04
边坡的实际情况，为安全评价提供依据
安全评价结果及对策
安全评价结果：根据分 析，矿山排土场边坡存 在一定的安全隐患
安全对策：加强边坡监 测，及时采取加固措施
排土场容量：根据矿山生产规模和 0 5 排土量，选择合适的排土场容量
排土场设计：根据排土场选址和排 0 6 土量，进行排土场设计和施工
排土场设计
01
排土场选址：选择合适的地 形、地质条件，避免对周边 环境造成影响
03
排土场结构设计：设计排土 场的结构，包括边坡、挡墙 等
05
排土场绿化设计：设计排土 场的绿化，包括植被、景观 等
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问题识别 = 主要影响因素 + 部位 + 机理+过程 例如：堆载过高引起的沿排土场-基岩界面的滑坡
失效 模
界面特 地基特 荷载条
性
性
件
边界条 件
排土场本体 软化
滑坡
界面 地基
破碎
颗粒运 动
湿陷 软化 植物 坡积土
液化 软化
重力 超载 地震 爆破
地形 涌泉 降雨
三.排土场的失效模式识别与计算方法
报告内容
第一部分 一.相关规范的解读 二.稳定性分析与评价的流程 三.稳定性分析方法的分类 四.不同分析方法所需的信息及勘察测试要求 五.历史资料与初步勘察的工作要点 六.失稳模式及其机理 七.计算分析的要点 八.稳定性评价的指标与判据
第二部分 实例：峨口排土场稳定性评价
一.相关规范的解读
《有色金属矿山排土场设计规范 GB 50421-2007》
降雨控制的排土场本体滑坡影响因素分布图
三.排土场的失效模式识别与计算方法
图3. 降雨控制的排土场界面滑坡影响因素分布图
三.排土场的失效模式识别与计算方法
图4. 降雨控制的排土场地基滑坡影响因素分布图
三.排土场的失效模式识别与计算方法
失效 主要控制因 模式 素
地震
降雨
过程
地震惯性力和超静孔隙水压力的作用，下滑力 增大，抗滑力减小 低粘性土发生液化，孔隙压力猛增，土抗剪强 度迅速减小或完全丧失 基质吸力丧失或大减少；土体含水量增加，容 重增大；地下水位抬高，渗透力增大
一.相关规范的解读
《 金属非金属矿山安全规程 》GB l6423-2006
编号 危险级排土场特征
1. 在山坡地基上顺坡排土或在软地基上排土，未采取安全措施，经常发生滑坡的
2
易发生泥石流的山坡排土场，下游有采矿场，工业场地，居民点、永久性建筑等设施，未
采取切实有效的防治措施
3
排土场存在重大危险源（如汽车排土场未建安全车挡，铁路排土场铁路线顺坡和曲率半径
矿山排土场边坡 稳定性综合分析和评价
钢铁企业总图运输设计规范 金属非金属矿山排土场安全生产规则 AQ_2005-2005 有色金属矿山排土场设计规范 GB50421-2007 岩土工程勘察规范 GB 50021-2001 金属非金属矿山安全规程 GBl6423—2006 岩土工程勘察技术规范 YS 5202-2004 《 金属非金属矿山安全规程 》GB l6423-2006
有限元/有限差分
地震降雨
地震的累积效应导致边坡岩体力学参数的降低， 有限元/有限差分 为后来的外地质营力创造了条件，最终导致了 边坡的失稳破坏
三.排土场的失效模式识别与计算方法
失效 模式
破坏部位
排土料
特性
软化 排土场本体
破碎
变形 超限
界面
颗粒运 动
地基
压实
影响因素
界面特 地基特 荷载条
性
性
件
湿陷 软化 滑移
有限元/有限 差分
排土料：松散岩土物料，在自重和外载荷作 工程类比/有
变形 超限 排土料与地
用下的逐渐压实和沉降。其沉降系数为 1.1～1.2，沉降过程延续数年
限元/有限差 分/经验公式
基土的压实、 地基土：在饱和粘土层中，由于土的渗透效
固结
果差，当土受到外界压力后，土粒间附着的 孔隙水一时难以排除，外界压力迫使水压增 大，粒间压力一时难以增加，从而引起排土
泥石流、塌陷、滚石、变形开裂：措施 操作中可能遇到的问题 • 失稳类型遗漏、勘察针对性、计算方法选取、计算参数取值 • 评价指标与判据 • 议题1：现行规范等的问题？
二.稳定性分析的流程
• 基于问题识别的排土场稳 定性分析方法 • 问题：特征+要素+过程 • 勘察、计算、评价都要立 足机理、因素
三.排土场的失效模式的识别与计算方法
5 当边坡破坏机制复杂时，宜结合数值分析法行分析 5.2.5采用折线滑动法时，边坡稳定性系数按照传递系数法计算 （并未直接指明，但公式说明中出现了剩余下滑力、传递系数） 5.2.6对存在地下水渗流作用的边坡，稳定性分析应按下列方法考 虑地下水的作用：
1. 水下部分岩土体重度取浮重度; 2. 提供了动水压力的计算公式
一.相关规范的解读
《有色金属矿山排土场设计规范 GB 50421-2007》
一.相关规范的解读
《有色金属矿山排土场设计规范 GB 50421-2007》
一.相关规范的解读
《建筑边坡工程技术规范》 GB 50330-2002
5.1.2 根据边坡岩土类型和结构，综合采用工程地质类比法和刚 体极限平衡计算法进行 5.1.3对土质较软、地面荷载较大、高度较大的边坡，其坡脚地面 抗隆起和抗渗流等稳定性评价应按现行有关标准执行
编号 1 2
3
正常级排土场特征 排土场基础较好或不良地基经过有效处理
排土场各项参数符合设计要求和排土场作业管理要求，用余推力法计算的安全系数大于 1.15，正常生产的 排水沟及泥石流拦挡设施符合设计要求的
一.相关规范的解读
• 稳定性评价的条件：土质或陡坡基；危险级、病级 • 计算分析方法：极限平衡、工程类比、地质分析、数值模拟 • 评价指标：抗滑稳定性：Fs 1.15-1.30
固结 压实 软化
重力 超载 地震
边界条 件
地形 涌泉 降雨
固结
三.排土场的失效模式识别与计算方法
图5. 降雨控制的排土场地基变形超限影响因素分布图
三.排土场的失效模式识别与计算方法
失效 模式
影响因素
过程
计算方法
地形地貌、 排弃方式
排土场下垫面承载力不一，排弃岩土空间分 布很不均匀，造成排土场不同部位的非均匀 沉降
计算方法
类比/有限元/极 限平衡/有限差分 类比/有限元/有 限差分/离散元 有限元/有限差分 /极限平衡/
滑坡
软弱层 (黄土基底等)
抗剪强度降低;；黄土地基中可能产生演化弱层
工程类比/有限元 /有限差分
多种 外力 综合 作用
流固 流体导致岩土软化、细颗粒流失，同时岩土的 耦合 力学和结构变化又改变流体运移通道
小于规程最小值），极易发生车毁人亡事故
4
山坡汇水面积大而未修筑排水沟或排水沟被严重堵塞的
5
经验算，用余推力法计算的安全系数小于1.0的
编号 1 2 3 4
病级排土场特征 排土场地基条件不好，对排土场的安全影响不大的 易发生泥石流的山坡排土场，下游有山地、沙漠或农田，未采取有效的防治措施的 未按排土场作业管理要求的参数或规定进行施工的 经验算，用余推力法计算的安全系数大于1.00小于设计规定值的