摘 要

本文以某石灰石露天矿高边坡为研究对象，在分析其工程地质特征条件的基础上，结合理论分析，借助Flac3D数值仿真软件，定量评价原有边坡设计参数条件下的边坡稳定；通过改变边坡的高度、角度、岩石力学参数等影响因素，运用Flac3D软件对该边坡的稳定性重新进行计算，定量地分析不同因素对高边坡稳定性的影响规律。计算表明，该边坡在原有设计参数下安全系数为0.96，在坡脚及边坡中部易发生破坏，应采取抗滑桩、锚杆等进行支护，最终合理边坡角为43°；在所研究的各影响因素中，边坡高度和角度与边坡的稳定性呈负相关关系，边坡的内摩擦角和内聚力与边坡的稳定性呈正相关关系，边坡的高度和角度越小、内摩擦角和内聚力越大，边坡越稳定。

关键词：露天矿；高边坡；稳定性；影响因素；最终边坡角

Abstract

In this paper, the high slope of a limestone open pit mine is taken as the research object. Based on the analysis of the engineering geological characteristics, combined with the theoretical analysis, the Flac3D numerical simulation software is used to quantitatively evaluate the slope stability under the original slope design parameters. By changing the influencing factors such as the height, angle and rock mechanics parameters of the slope, the stability of the slope is recalculated by Flac3D software, and the influence of certain factors on the stability of the high slope is quantitatively analyzed. The calculation shows that the safety factor of the slope is 0.96 under the original design parameters. It is easy to break in the foot of the slope and the middle of the slope. It should be supported by anti-slide piles and anchors, and the reasonable slope angle is 43°. Among the influencing factors studied, the slope height and angle are negatively correlated with the stability of the slope. The internal friction angle and cohesion of the slope are positively correlated with the stability of the slope. The height and angle of the slope are smaller, as well as the greater the internal friction angle and cohesion, the more stable the slope.

Key Words：Open pit mine; high slope; stability; influencing factors; final slope angle

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2研究现状 1

1.3研究内容 2

第2章 露天矿高边坡稳定性分析 3

2.1露天矿高边坡工程概况 3

2.2分析模型 3

2.3边坡变形与应力 5

2.3.1位移变形 5

2.3.2最大主应力 6

2.4边坡安全系数和潜在滑移面 7

2.5露天矿高边坡控制对策 7

第3章 露天矿高边坡稳定性影响因素分析 8

3.1边坡高度 8

3.1.1 X方向的位移对比分析 8

3.1.2 Z方向的位移对比分析 10

3.1.3最大主应力对比分析 12

3.1.4最大剪应变增量对比分析 13

3.1.5边坡安全系数 14

3.2边坡角度 15

3.2.1 X方向的位移对比分析 16

3.2.2 Z方向的位移对比分析 17

3.2.3最大主应力对比分析 19

3.2.4最大剪应变增量对比分析 20

3.2.5边坡安全系数 21

3.3内摩擦角 22

3.3.1 X方向的位移对比分析 22

3.3.2 Z方向的位移对比分析 24

3.3.3最大主应力对比分析 26

3.3.4最大剪应变增量对比分析 27

3.3.5边坡安全系数 28

3.4内聚力 29

3.4.1 X方向的位移对比分析 30

3.4.2 Z方向的位移对比分析 31

3.4.3最大主应力对比分析 33

3.4.4最大剪应变增量对比分析 34

3.4.5边坡安全系数 36

第4章 结论 37

参考文献 38

致 谢 39

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

随着开采技术的发展和矿体赋存条件的制约，露天矿山的开采深度逐渐增加，边坡高度不断加大，高边坡稳定性的维持也更加困难^[1]。边坡稳定性一直是影响露天矿安全性和经济性的重要因素，在以往的研究中，边坡高度通常为300m到400m，较少涉及500m以上的高陡边坡。因此，本文以湖北省某石灰石露天矿为例，对其最终边坡的稳定性进行研究，定量评价该边坡在原有设计参数条件下的稳定性，探讨其易发生破坏的区域并提出针对该岩质高边坡的控制措施，保证矿山安全高效生产，从而达到增加矿山经济效益的目的^[2]。通过改变边坡的高度、角度、岩石力学参数等影响因素，运用Flac3D软件对该边坡的稳定性重新进行计算，分析影响高边坡稳定性的主要因素，研究多因素多水平条件下的高边坡稳定性。

1.2研究现状

边坡的失稳破坏是一种复杂且严重的地质灾害，随着经济的发展，大规模的工程越来越多，边坡失稳的事故时有发生，这种事故灾害往往造成严重的经济和安全损失。因此，做好边坡的监测和防治工作是非常重要的^[3]。目前，国内外已有学者对边坡的稳定性进行了研究，主要的研究方法有工程地质分析法、极限平衡法、数值分析法和可靠性分析法等^[4]。

工程地质分析法是在现场勘察的基础上，对其工程地质特征、水文地质特征、边坡的形成过程和形态尺寸等进行仔细的研究，掌握该边坡的工程概况，结合相关的理论知识，进行分析和研究，判断其稳定性，并对边坡的发展趋势进行说明和解释^[5]。该方法对于确定地质条件复杂的岩质边坡破坏模式及作用机理方面具有独特意义^[6]。