兰伯特角露天矿边坡稳定性评价与动力稳定性分析

摘要

随着浅地表资源的耗竭和矿产品价格的上升，使得原本并不具备开采价值的低品位矿石的开采成为了可能，露天坑的规模和深度也在不断扩大，随之而来的是不断增多的边坡失稳破坏事故。如何确保露天矿山在安全开采的同时又保证经济效益，是当前露天边坡设计和治理的一个紧迫议题。本文以兰伯特角露天铁矿为研究对象，从边坡稳定性评价、边坡角优化、边坡稳定性分析三个方面展开了研究，完成了以下工作:
　　(1)回顾了边坡岩体质量分级的几种主要方法，将边坡稳定性评价与边坡岩体质量分级区分开来，并对影响边坡稳定性几类影响因素进行分析和归类，从地质条件、自然环境、工程设计等几个角度出发，建立了一种岩质边坡稳定性评价方法。
　　(2)在边坡稳定性评价的基础之上，对具备优化条件的边坡进行边坡角优化。考虑到研究对象兼具边坡稳定性分析和边坡角优化的双重要求，首先利用数值模拟方法计算边坡潜在滑动面的倾角范围，再利用极限平衡法计算不同边坡角下的安全系数，选取满足安全阈值的最优边坡角。
　　(3)对具备潜在破坏条件的边坡进行地震条件下的稳定性分析，分析静动荷载下潜在滑动面上的应力分布规律;在计算地震荷载下动安全系数的过程中，提出了应力传播的“扰动”效应，并由此研究滑动体整体加速度时程的计算方法，进而仿照拟静力法的思路计算了边坡动安全系数时程。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 项目研究的目的和意义

1．2 国内外研究和进展

1．1．1 边坡稳定性评价与岩体质量分级之间的关系

1．1．2 岩质边坡静力稳定性分析研究和进展

1．1．3 岩质边坡动力稳定性分析研究和进展

1．1．4 边坡角优化方法

1．3 当前研究存在的主要问题

1．4 本文研究内容和技术路线

第二章 兰伯特角露天矿工程背景

2．1 概况

2．1．1 矿区位置及交通

2．1．2 自然地理

2．1．3 矿区资源量

2．2 露天边坡设计概况

2．2．1 露天开采境界参数

2．2．2 露天开采最终境界圈定结果

2．2．3 影响边坡稳定的采剥工作

2．3 区域地质

2．3．1 地层条件

2．3．2 区域构造特征

2．4 矿山地质

2．4．1 矿体地质特征

2．4．2 矿区地质构造

2．4．3 工程地质岩体分类

2．4．4 工程地质岩体分布状况

2．4．5 水文地质

2．5 岩石物理力学特性

2．5．1 岩石强度参数

2．5．2 不连续面剪切强度参数

2．6 本章小结

第三章 边坡岩体质量分级和稳定性评价

3．1 引言

3．2 边坡岩体质量分级

3．2．1 边坡岩体质量分级简介

3．2．2 边坡岩体分级结果

3．3 边坡稳定性评价

3．3．1 评价方法简介

3．3．2 边坡稳定性影响因素分析

3．3．3 构建层次模型及权重向量的计算

3．3．4 综合评价

3．4 本章小结

第四章 数值模拟与极限平衡相结合的边坡角优化

4．1 计算原理

4．1．1 滑动面倾角范围搜索

4．1．2 平面滑动型极限平衡分析

4．2 北区上盘边坡稳定性分析

4．2．1 北区上盘数值模拟

4．2．2 北区上盘极限平衡分析

4．3 中区上盘边坡稳定性分析

4．3．1 中区上盘数值模拟

4．3．2 中区上盘极限平衡分析

4．4 南区上盘边坡稳定性分析

4．4．1 南区上盘数值模拟

4．4．2 南区上盘极限平衡分析

4．5 本章小结

第五章 岩质边坡动力稳定性分析

5．1 动力安全系数与滑动面(带)处理

5．1．1 动安全系数的定义

5．1．2 滑动面(带)的处理

5．2 离散单元法基本原理

5．2．1 物理方程

5．2．2 动力学方程

5．2．3 阻尼

5．2．4 计算时步

5．3 边坡离散单元模型的建立

5．3．1 网格尺寸的选取

5．3．2 模型的边界条件

5．3．3 动力荷载的输入

5．4 中部下盘边坡的地震稳定性分析

5．4．1 矿岩物理力学参数与结构面参数

5．4．2 边坡静力稳定性计算

5．4．3 地震荷载的处理

5．4．4 边坡地震稳定性计算

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文主要结论

6．2 本文主要创新点

6．3 存在的问题及建议

参考文献

附录 南区上盘边坡极限平衡稳定性分析

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果