高陡岩质边坡破坏机理与稳定性分析

摘要

在露天矿开采中，深凹开采形成的边坡越来越高，由于地质环境的复杂性，影响因素的不确定性，容易造成边坡失稳。边坡稳定性问题不仅关系到工程本身的安全，同时也关系到整体环境的安全，如何准确地掌握潜在滑坡体的变形过程，科学地分析判断边坡在不同时期的自稳状态和可能出现的破坏方式具有重要的理论和现实意义。本文以仓上金矿露天采场高陡岩质边坡为研究对象，通过现场调查、边坡岩体结构稳定性评价、岩体参数试验分析，采用理论分析计算和数值模拟相结合的方法，研究了3＃蚀变带对边坡稳定性的影响，以及对不稳定区域的预测，避免露天矿边坡滑坡造成重大的安全事故，为今后边坡进行加固和监测提供参考依据。论文的主要研究内容及结论有：
　　（1）通过分析仓上金矿已有资料、室内试验和现场调查结果，确定影响北帮岩质边坡的主要因素，选取赤平投影法定性分析边坡稳定性，建立了边坡稳定性评价体系，确保系统全面的对矿坑边坡进行稳定性评价。利用赤平投影法分析岩质边坡的岩体结构，得出北帮边坡的主要破坏形式为弧形破坏。
　　（2）通过对边坡工程地质特征深入认识，结合开采历史，利用ABAQUS软件建立边坡三维模型，并使用FLAC3D软件模拟边坡开挖过程，对边坡开挖后的应力、应变进行计算，提出使用强度折减法计算边坡安全系数，分析边坡变形破坏机理。模拟结果表明：边坡开挖至▽-60m、▽-120m、▽-170m时，随着开采深度的加大，边坡最大最小主应力、剪应力变化不大，北帮岩质边坡由于3#蚀变带的存在，在蚀变带附近出现因受剪作用形成的较大范围塑性区，位移发展最为明显。
　　（3）通过对仓上金矿岩质边坡稳定性数值模拟分析，发现在水位上升时边坡的安全系数变化较为明显，由剪应变增量云图得到边坡最容易发生滑坡的部位和滑移面的形状，确定边坡在3#蚀变带处以圆弧形破坏为主。并根据塑性区贯通原理得出边坡的临界水位值为-45m时，在3#蚀变带附近最容易发生局部破坏。

目录

声明

1绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要研究内容和技术路线图

2工程概况

2.1仓上露天金矿区域地质环境

2.2仓上露天金矿地层特征

2.3仓上露天金矿地质构造特征

2.4仓上露天边坡现状研究

2.5本章小结

3高陡岩质边坡稳定性评价体系

3.1边坡结构特征分析

3.2高陡岩质边坡失稳影响因素分析

3.3高陡岩质边坡的破坏模式

3.4高陡岩质边坡稳定性评价体系

3.5本章小结

4岩质边坡稳定性分析基本理论

4.1屈服准则

4.2强度折减法的基本原理

4.3强度折减法实现

4.4强度折减法优点

4.5失稳判据

4.6基于动态强度折减的滑动面搜索

4.7本章小结

5高陡岩质边坡破坏机理与稳定性分析

5.1引言

5.2岩质边坡岩体结构分析

5.3岩质边坡变形破坏的数值模拟分析

5.4边坡变形破坏机理分析

5.5本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

攻读硕士期间主要科研成果

参考文献