露天矿边坡稳定总结2

据弹性理论：每次大的深部构造运动都会导致产生新的应力状态水平应力=上覆岩层重力×侧压应力系数构造应力场内：自重应力水平应力铅直应力李四光《地质力学理论》非洲测得：水平应力是铅直应力的2.6倍2.6其他因素影响一、露天矿存在年限具体讲应指边坡服务年限时间长，岩体强度减弱大，稳定系数大些二、边坡形状凹形：侧向阻力大，稳定性好凸性：侧向阻力小，稳定性不好但凸性边坡剥离量最小，经济合理三、地形荷载：外排土场就近位置推进方向（工作线）破坏岩体完整性，引起边坡滑落总之，因为边稳固什么很多，尚待研究。

3—1 边坡工程地质工作程序一、边坡工程工作主要任务：1、搜集影响边坡稳定性的各项因素；2、分析边坡岩体的稳定性：—查明岩体中结构面分布及岩性变化；—分析潜在滑面；—建立滑动模式。

二、边坡工程地质工作程序：三、1、区域地质背景；四、2、矿区地质构造；五、3、露天矿现采场边坡工程地质条件；六、4、露天矿最终采场边坡工程地质条件；七、5、露天矿边坡工程地质分区。

三、露天矿边坡各阶段的工作内容-矿山地质勘探报告；-露天矿设计阶段；-投产以后岩层暴露。

1、岩性分布；2、地质结构面分布3、出水点；4、采掘台阶现状；5、工程地质分区及剖面线；6、岩石力学试验取样地点3—2 岩体结构面的调查主要调查节理、岩层面产状、密度。

方法：地面测量；钻孔。

一、结构面地面调查（表3-1为调查内容）二、钻孔定向取芯，主要是探明深部的不利结构面。

（一）岩芯定向三个要素：倾向、倾伏角、围岩轴线（旋转的某一基准线）。

第五章边坡稳定性计算5.1概述一、边坡岩体内部分析1、有两种运动a、相对静止：边坡稳定b、显著变动：滑坡（变动非常复杂）2、滑坡原因a、驱动滑坡因素荷载震动水构造应力温差应力b、抗滑能力岩体强度二、露天采场边坡1、高大边坡2、暴露岩层多3、地质构造面纵横交错4、水文及工程地质条件复杂因此，边坡随时监控调整，合理的边帮角只能最终评价。

三、目前研究现状及任务1、土体边坡稳定研究，解决岩石边坡有许多问题2、露天边坡稳定计算任务a、验算已有边坡的稳定性，以便决定是否采取防护措施，并作为防护设施设计的依据。

b、设计露天矿合理边坡角，在已知开采深度，设计既经济合理又安全的边坡角。

c、边坡的技术原理Ⅰ、到界边帮台阶的减震爆破Ⅱ、防排水Ⅲ、伞檐处理管理不善，缓坡可能滑坡，管理好陡帮也可能安全（例如平装西露天矿）结合生产工艺3、经验法选取边帮稳定角爆破<40度 金属矿<50度4、边坡稳定表示方法当 Fs<1，滑坡当 Fs=1，极限平衡当 Fs>1，稳定。

保守起见: =1.1－1.5，多数取1.3。

根据边坡服务年限选取不同值四、本章研究内容：1、确定边坡岩体内最危险区2、分析区内的全部作用力3、求FS4、判断稳定程度5.2计算基础及方法分类一、边坡稳定分析步骤1、确定滑面2、分析滑面上的作用力及反作用力，建立平衡条件二、计算方法 1、刚性极限平衡法①、将滑体视为刚体②、滑体的位移是剪切破坏 ③、滑体在滑面上的平衡条件，应用滑块在斜坡上的平衡原理2、有限元法3、概率法5.3平面滑面计算法边坡沿某一倾斜面滑动，发生在以下条件：1、滑面走向与边坡走向平行或近于平行（）度左右2、滑面出露在坡面上，二者相交在坡面上3、滑体两侧有裂面，侧阻力小（略） 一、边坡内有确定的滑面及垂直裂隙 (一)、数学分析法 设：12、滑体重力W ，水压U 及V 条件为：滑力下抗滑F F Fs =0=++T N W W T N ϕχβββtan )sin cos (cos sin V U W CA V W --+≤+1csc )(21⨯-=βγZ H z U w w 221w w z V γ=当断裂出露在坡顶时：当断裂出露在坡面时：边坡的稳定程度，以稳定系数表示，抗滑力与滑动力之比：C=0（二）矢量法力多边形封闭为平衡状态步骤： 1、绘铅直重力矢W ，比例自选2、接W 之首绘V 矢，与W 方向垂直3、接V 之首绘U 矢，与铅直方向成β角4、接U 之首绘反力矢N ，与铅直方向与U 同5、求封闭力矢S ，其方向平行滑面，指向与滑动方向相反。

自W 之尾绘线，使其平行滑面，并与N 矢相垂交，便是所求平衡抗力S 。

抗力中摩擦阻力 接U 绘拐角φ，在S 线上截取便是 稳定系数：二、边坡内无确定的滑面，最危险滑面位置可分析求得1、滑面临界倾角（不计U 、V ） 平衡方程：又由于：故：或： )}(cot )(21]cos cos csc )[(cos csc ){(21Z H Z H H H Z H Z H W ------+-=βαββββγ}cot cot ])/(1{[2122αβγ--=H Z H )}1cot (cot cot ])/(1{[2122--=αββγH Z H W 下滑力抗滑力=n ββϕββcos sin tan )sin cos (V W V U W CA +--+=gAC F Fs +=ϕtan N F =βϕββsin tan cos sin CH W W +=)sin(sin sin 22βαβαγ-=H W αϕβββαγsin )tan cos )(sin sin(2--=H C ϕαβϕββcos /)sin(tan cos sin -=-ϕαϕββαγcos sin )sin()sin(2--=H C )cos()sin(cos sin 2ϕββαϕαγ--=C H令：最后解得： （最危险滑面倾角）（排土台阶，土边坡，锡盟地区）α<45度多为圆弧滑坡， 坡角较大时，多为平面滑面2、直立边坡的临界高度：当边坡垂直时，α=90度所以：带入整理后得： 应用公式：教材中：方法二： 5－7式将 代入上式可得： 对于垂直边坡时，α=90°：把α=90°代入5－7式：以上绘制曲线图5－6：说明： 1、垂直边坡的高度大于上式值时，岩体自重力足， 以使边坡产生剪切破坏，滑坡。

2、小于上式值时，处于弹性应力状态，不发生剪切位移。

3、任意边坡滑动时，剪切面仅在距坡顶一定的深度即 以下方能产生，以上岩层成为弹性层，它的破坏呈拉断。

抗拉强度小于抗剪强度0=βd dH )(sin )(sin )]cos()sin()cos()[sin(sin cos 222ϕββαβαϕβϕββαϕϕγβ--------=C d dH )(21ϕαβ+=er ϕββtan cos sin 9090W CA W +=902cot 2βγH W ＝90sin βH A ＝ϕββγβββγtan cos cot 2sin sin cot 2909029090902H H C H +＝ϕββγββγtan sin cos 2sin cos 290909090H C H +＝24590φβ+︒＝)245cot(490ϕ-︒=r C H αααααcos 1sin sin cos 12cot -=+=αααααsin cos 1cos 1sin 2tan -=+=)2 45tan(490ϕ+︒=r C H )cos()sin(cos sin 2ϕββαϕαγ--=C H )(21ϕαγβ+=c )cos(1cos sin 4ϕαϕαγγ--=C Hc ϕϕγγsin 1cos 4-=C Hc )2 45tan(4ϕγγ+︒=C Hc )sin(csc cos 290ϕββϕγ-=C H 垂直边坡极限高β0°90°圆弧滑面崩落平面滑面4、当边坡体内某局部开始达到塑性变形，而远未形成滑坡之前，坡顶处便首先出现垂直张裂隙，往往称作为滑坡的前兆特征，用来预报即将发生滑坡。

存在最小的极限高度，相对应的弱面倾角为：当C=0时，张性断裂时，岩石坚硬：极限平衡说明：当C 趋于0即： 为增加边坡稳定性,减少坡高和削坡是无益的,子。

三、边坡内无确定的拉张裂缝，其最危险的位置可分析求得1、滑体稳定系数将带入上式 2、拉张裂缝的临界高度解Fs 的极限值（最小化） 不考虑水的因素，一般采用减弱系数法处理，分步微分法设：求Fs 极值，设 ，用分步微分法：令 又知：， ，令：得：∞→⎪⎭⎪⎬⎫︒→→≤90900H ββϕβ2 4590φβ+︒＝1tan tan sin tan cos ===βϕβϕβW W Fs φβ=φβα>>βϕββcsc )(tan cos sin Z H C W W -+<}cot cot ])/(1{[2122αβγ--=H Z H W ββϕβsin csc )(tan cos W Z H C W Fs -+=下滑力抗滑力βαβγβϕβsin }cot cot ])/[(1{21csc )(tan cot 22---+=H Z H Z H C ϕββαβγβtan cot sin }cot cot ])/[(1{21csc )/1(2+---=H Z H H Z C )cos /1(βH Z P -=βαβsin }cot cot ])/(1{[2--=H Z Q ϕβγtan cot 2+=Q P H C Fs H Z /=εεεεd dQ Q Fs d dP P Fs d dFs ∂∂+∂∂=Q H C P Fs 12=∂∂βεcsc -=d dP 22Q P H C Q Fs γ-=∂∂ββεεsin cot 2-=d dQ 0=εd dFs 0tan cot 122=---βαεε222}sin ]cot cot )1{[(}sin cot cos )1(2]cot cot )1{[(2βαβεγβββεεαβεε---+---=H C d dFs3、滑体临界顶宽从图中求：代入上式：四、实例分析1、条件：已知某矿坡高382m ，坡角42度，断层倾角70度（弱面），宽度5m ， 求解①：Fs ，②：坡角岩体力学性质：闪长岩：γ=27KN/m3 c=500－1000KPaφ=40度断层c'=0－30KPaφ'=18度2、滑动模式经分析确定为平面滑动3、稳定性计算：αβγγtan tan H Zc H b c --=)tan cot 1(βαγ-=H Zc αββαtan tan )tan cot 1(H H H b cr ---=2/))tan cot 1(442(βαε--±=βαεtan cot 1-=)tan cot 1(βαγ-=H Ze αββαtan tan )tan cot H H -=αββαcot tan 1tan cot 2H H -=αβαcot cot cot H H -=)cot cot cot (αβα-=H )cot cot cot (αβαγ-=H b c )]70(90cos[sin tan )]}70(90sin[cos {2ββϕββ-︒-︒++-︒-︒-=P W Cl P W Fs )70sin(70sin 2073θ-︒︒=l)70sin(sin tan )]70cos(cos [2ββϕββ-︒++-︒-=P W Cl P W ︒=70sin 22ww l P γ)70sin(231θγ-︒=l l W )70sin()sin(31ββθ-︒-=l l )70sin()70sin(32βθ-︒-︒=l l。