重钢西昌太和铁矿（南帮）边坡稳定性研究

摘要

重钢西昌太和铁矿地处康藏高原东南缘，属横断山脉南段，安宁河右岸。工程区所处的安宁河右岸是一个地震设防8级、区域地质构造复杂地区。已有勘探表明:太和铁矿边坡是一个上覆100多冰碛物覆盖层，下伏基岩为较为破碎的华力西期辉长岩的岩土体边坡。根据设计工程区域最终将形成一个开挖高度达600多米的超高边坡。2014年雨季至今已经观测到发育拉裂缝78条，且后缘及东侧已贯通，边坡存在（潜在）变形破坏危险。边坡一旦失稳，将威胁南帮采场内车辆设备及工作人员安全，并影响采矿作业。为防止采场南帮变形边坡的失稳造成生命财产损失，影响其他相关行业以及阻碍地区经济发展，矿区采场边坡稳定性评价研究已经迫在眉睫。
　　本论文以太和铁矿矿山边坡为研究对象，通过资料收集、现场实地调查、工程地质测绘、收集钻孔与工程物探资料、现场试验、室内试验、极限平衡计算、数值模拟，对边坡的自然及地质背景、边坡物质组成及结构特征、边坡已有变形、边坡变形破坏机制以及边坡稳定性进行研究，为太和铁矿边坡采场安全运营提供地质依据。具体研究内容和成果如下:
　　(1)研究区自然及地质条件研究:研究区所处区域属河谷型热带季风气候，破石头沟是矿区范围内主要水系，为安宁河支流。研究区位于扬子准地台西缘，“康滇地轴”中段，区域地层除缺失奥陶系一石炭系地层外，从中元古界前震旦系会理群到新生界第四系都有出露。研究区地质构造复杂，大地构造单元上研究区地处扬子准地台西缘（Ⅰ级）之康滇地轴北段(Ⅱ级)，隶属于泸定-米易台拱(Ⅲ级)之冕宁台穹(Ⅳ)，该区域自古生代以来长期隆起，构成康滇地轴核部，安宁河断裂、仰天窝断裂等多条断裂呈近SN向展布，自晋宁期以来长期活动，采场边坡稳定性评价取抗震设防烈度为8度，地震加速度为0.30g，特征周期值为0.35s。
　　(2)边坡物质组成结构特征研究:南帮边坡位于重钢西昌矿业采矿场南部斜坡中下部位，整体坡向约350°，地势南西高北东低。边坡物质组成的主要物质为填土层、第四系全系统坡积及冲积等松散堆积层、第四系上-中更新统冰水堆积层、第四系下更新统冰水沉积堆积层、昔格达组及辉长岩，其中第四系上-中更新统冰水堆积层为南边边坡变形控制层。矿区含水层主要为松散堆积物孔隙含水层、基岩裂隙含水层。其中冰碛土层地下水位埋深1.8-49m，水位埋深平均12m。基岩内地下水位埋深0.3-14.8m，平均4m。
　　(3)边坡已有变形破坏研究:变形边坡位于采矿区南帮东部，变形区平面形态整体呈不规则“舌”型，分布于1626m-1738m高程，后缘为双圆弧形，前缘呈阶梯状由西向北东延伸。变形体横向长约250m，纵向长近300m，最大厚度近40m，平均厚度约19.7m，总体积约98.1×104m3。根据地形地貌、变形控制面、变形强度及变形特征将变形体为Ⅰ区和Ⅱ区，其中Ⅰ区又分为Ⅰ1区强变形区和Ⅰ2区变形调整区两部分。
　　(4)边坡稳定性分析研究:通过极限平衡计算以及Geo-slope对最终开挖边坡潜在滑移面进行搜索和稳定性计算对现状边坡稳定性、边坡一期开挖稳定性以及最终开挖边坡稳定性进行评价，建议结合后期边坡开采设计，对变形坡体进行中后部削坡防治措施，以提高边坡整体及局部稳定性。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡岩(土)体变形破坏特征与破坏机制

1．2．2 边坡稳定性分析评价研究现状

1．2．3 矿山边坡稳定性研究现状

1．2．4 太和矿山边坡研究现状

1．2．5 主要存在的不足

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 技术路线

2．1 矿区位置

2．2 地形地貌

2．3 地层岩性

2．4 地质构造

2．5 地震

2．6 水文地质

2．6．1 含水层分布及赋水性

2．6．2 地下水类型及动态特征

2．7 本章小结

第3章 边坡物质组成及结构特征

3．1 边坡形态特征

3．2 边坡物质组成及机构特征

3．2．1 物质组成特征

3．2．3 物质结构特征

3．3 边坡岩土体物理力学参数

3．3．1 现场大重度实验

3．3．2 现场直剪试验

3．3．3 岩体压水试验

3．3．4 室内岩土试验

3．4 本章小结

第4章 边坡变形破坏研究

4．1 边坡已有变形整体特征

4．1．1 形态及规模

4．1．2 整体变形特征

4．2 边坡已有变形分区特征

4．2．1 Ⅰ1区特征

4．2．2 Ⅰ2区特征

4．2．3 Ⅱ区特征

4．3 边坡变形破坏影响因素

4．4 边坡变形破坏模式

4．5 本章小结

第5章 边坡稳定性评价与预测

5．1 现状边坡稳定性分析计算与评价

5．2 计算工况的确定

5．3 计算参数

5．3．1 滑带土参数反演

5．3．2 计算参数确定

5．4 边坡稳定性计算

5．4．1 Ⅰ区稳定性计算

5．4．2 Ⅱ区稳定性计算

5．5 边坡稳定性评价

5．6 坡体变形发展趋势分析

5．7 变形边坡防治措施

5．8 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果