安家岭露天矿内排土场南帮边坡稳定性研究

摘要

排土场边坡稳定是确保露天矿持续、正常生产和周边作业人员及设备安全的前提和基础。如何针对排土场边坡实际条件,对其稳定性进行科学评价,并提出合理的边坡稳定性控制措施是采矿工程领域工程技术人员致力于解决的技术问题。论文针对安家岭露天煤矿实际条件,综合运用理论分析、岩土力学试验、极限平衡分析及数值模拟等方法和手段,对首采区运输主出入沟北侧、破碎站以东的内排土场南帮边坡稳定性及其相关问题进行了较为深入的研究。通过大三轴剪切试验,确定了排弃物料的物理力学指标;在排土场边坡稳定性及潜在滑坡模式分析的基础上,应用极限平衡分析法优化了内排土场南帮的边坡形态;应用FLAC3D软件模拟研究了边坡失稳过程中的应力、位移和塑性区分布特征,阐明了滑坡机理;制定了基于地表位移监测的内排土场边坡稳定性控制方案。研究成果对于安家岭露天矿排弃工程的发展具有一定的指导意义。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 问题提出的科学依据及意义

1.2 边坡稳定性研究的发展概况

1.3 本文研究的内容与方法

1.3.1 本文研究的主要内容

1.3.2 本文的研究方法

1.4 本文的技术路线

2 矿区概况及地质条件分析

2.1 工程概况

2.1.1 矿区位置和交通

2.1.2 矿区开发历史与现状

2.1.3 气候条件

2.2 工程地质特征

2.2.1 地形条件

2.2.2 地层岩性

2.2.3 地质构造

2.3 水文地质特征

2.4 排土场排弃物料大三轴抗剪强度试验研究

2.5 小结

3 排土场稳定性影响因素及滑坡模式分析

3.1 排土场稳定性影响因素分析

3.2 排土场潜在滑坡模式分析

3.2.1 排土场边坡滑坡模式分析

3.2.2 安家岭露天煤矿内排南帮边坡潜在滑坡模式探讨

3.3 小结

4 内排土场南帮边坡形态优化

4.1 安全储备系数确定

4.2 极限平衡法概述

4.3 极限平衡分析

4.3.1 计算指标选取

4.3.2 排土场边坡角的影响分析

4.3.3 排弃高度的影响分析

4.3.4 南帮最终边坡角确定

4.3.5 极限排弃量计算方法研究

4.4 小结

5 基于 FLAC3D的滑坡机理数值模拟研究

5.1 FLAC3D简介

5.2 FLAC3D理论基础

5.2.1 FLAC3D弹性及塑性模型简介

5.2.2 强度折减法的计算原理

5.2.3 边坡失稳判据

5.3 数值模型的创建及模拟计算

5.3.1 本构模型的选取

5.3.2 数值模型的建立

5.3.3 计算参数的选取

5.4 数值模拟结果分析

5.4.1 应力分布特征分析

5.4.2 位移分布特征分析

5.4.3 塑性区分布特征分析

5.4.4 滑坡机理分析

5.5 小结

6 基于地表位移监测的边坡稳定性控制方案研究

6.1 边坡变形的基本原理

6.2 监测系统选择

6.2.1 常用的监测系统分析

6.2.2 系统硬件构成及测量机器人工作原理

6.3 监测点布设方案制定

6.4 小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

作者简历

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