金堆城采矿场北帮高陡边坡变形机理及稳定性分析

摘要

陕西金堆城钼矿是我国有色金属中最大的矿山,目前采矿场已经开挖形成超过200m高的人工高边坡。由于整个北帮边坡都处于燕门凹断裂带之内,导致北帮边坡岩体松散破碎、次级断裂及节理裂隙发育,使得北帮边坡部分台阶垮塌,局部出现了较严重的变形破坏现象。若边坡继续开挖,将严重影响矿山的安全生产,因此有必要研究北帮边坡变形破坏机理并评价其稳定性。
　　本文以金堆城采矿场北帮边坡为研究对象,通过资料收集、野外勘探、室内试验以及数值模拟等手段,研究了北帮边坡的工程地质条件以及组成北帮边坡的燕门凹断裂带的工程地质特征,得出北帮边坡的变形破坏机理及破坏模式,并且采用FLAC2D对边坡开挖过程进行模拟,对边坡稳定性作出评价,最后提出治理措施建议,获得的主要成果如下:
　　(1)燕门凹断裂带主要由四种形式的构造岩组成:劈理化安山玢岩、张性角砾岩、压扭性角砾岩和压碎岩。燕门凹断裂具有多期活动特征,其前期为张性,后期以压性～压扭性为主;
　　(2)北帮边坡整体不会沿结构面下滑,在压扭性角砾岩出露地段的单台阶稳定性差,易失稳破坏。整个边坡上部沿断裂带拉开,下部沿最大剪应力集中带剪出,滑面形式为圆弧形;
　　(3)采用FLAC2D软件对边坡进行数值模拟,考虑天然、长期降雨和长期降雨加爆破振动三种工况,分别计算了现状边坡(1130m)、开挖至1010m平台以及开挖至910m平台的稳定性,由于开挖至1010m平台时边坡发生了失稳破坏,在1130m平台分别设置30m、40m、50m的宽平台来重新分析开挖至1010m平台的边坡稳定性。根据模拟结果,现状边坡在天然工况下稳定性系数为1.22,边坡处于稳定状态;在长期降雨加爆破振动工况下稳定性系数为1.06,边坡稳定性差。随着边坡的进一步开挖,边坡稳定性降低,甚至发生整体失稳破坏,须进行工程治理才能继续开挖生产;
　　(4)根据FLAC2D数值模拟的结果,建议采取局部设立宽平台、减少爆破振动以及边坡排水的工程措施,来提高边坡的稳定性。

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第一章 绪论

1.1 本论文研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及存在问题

1.3 本文的研究内容及技术路线

第二章 金堆城采矿场区域地质条件

2.1 矿区交通及自然地理概况

2.2 地形地貌

2.3 地层岩性

2.4地质构造与地震

第三章 燕门凹断裂工程地质特征研究

3.1 燕门凹断裂综述

3.2 燕门凹断裂带的物质组成

3.3 燕门凹断裂的力学性质与多期活动

第四章 金堆城采矿场北帮变形机理及破坏模式研究

4.1采矿场北帮边坡工程地质特征

4.2采矿场北帮变形机理及破坏模式分析

4.3 采矿场北帮变形与破坏的数值模拟分析

4.4 本章小结

第五章 金堆城采矿场北帮边坡稳定性分析

5.1 边坡稳定性计算方法

5.2 基于FLAC的边坡稳定性计算及结果分析

5.3 采矿场北帮边坡变形破坏和稳定性的影响因素

5.4 边坡治理方案建议

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢