《矿山应用岩石力学》第八章 露天开采边坡稳定性分析与控制.ppt

第八章 露天开采边坡稳定性分析与控制 （6学时） 8.1 概述 掌握边坡破坏形式的分类 8.2 影响边坡稳定性的主要因素 了解几种主要影响因素 一般设计程序，为什么边坡稳定=最终边坡角研究 8.3 边坡稳定性分析方法(难点) 知道平面滑动分析法及楔体分析法，了解BISHOP、 SARMA法 8.4 滑坡防治 知道露天矿边坡加固措施、滑坡防治原则及对监测仪器的一般要求 8.1 概述 8.1 概述 8.1 概述 8.1 概述 5）露天边坡的服务期不一致。最终边坡由上至下逐渐形成，上部边坡服务期长，下部边坡服务期则相对较短。 6）露天矿边坡的不同地段要求有不同的稳定程度。 研究露天矿边坡稳定性时，应考虑上述特点。 8.1 概述 8.1 概述 8.1 概述 8.1 概述 8.2 影响露天矿边坡稳定性的主要因素 影响露天矿边坡稳定的因素较多，其中岩体的岩石组成、岩体构造和地下水是最主要的因素，此外，爆破和地震、边坡形状等也有一定影响。现将其主要影响因素介绍如下： 1）岩 性 岩石的矿物成分和结构构造对岩石的工程地质性质起主要作用，通常，强度高的岩石边坡稳定性也高，片理、层理发育的岩石边坡稳定性相对较差。 8.2 影响露天矿边坡稳定性的主要因素 2）岩体结构 边坡岩体的破坏主要受岩体中不连续面（结构面）的控制。影响边坡稳定的岩体结构因素主要包括下列几方面： 结构面的倾向和倾角 一般来说，同向缓倾边坡（结构面倾向和边坡坡面倾向一致， 倾角小于坡角）的稳定性较反向坡差。同向缓倾坡中，岩层倾角愈陡，稳定性愈差；水平岩层稳定性较好。 结构面的走向 当倾向不利的结构面走向和坡面平行时，整个坡面都具有临空自由滑动的条件，对边坡的稳定不利。结构面走向与坡面走向夹角愈大，对边坡的稳定愈有利。 8.2 影响露天矿边坡稳定性的主要因素 结构面的组数和数量 当边坡受多组相交的结构面切割时，整个边坡岩体自由变形的余地大，切割面、滑动面和临空面多，易于形成滑动的块体，且为地下水活动提供了较好的条件，对边坡稳定不利。其次，结构面的数量直接影响到被切割的岩块的大小，它不仅影响边坡的稳定性，也影响边坡变形破坏的形式。岩体严重破碎的边坡，甚至会出现圆弧形滑动破坏。 结构面的不连续性 在边坡稳定计算中，通常假定结构面是连续的，实际并非如此。因此，在解决实际工程问题时，认真研究结构面的不连续性，具有现实意义。 8.2 影响露天矿边坡稳定性的主要因素 结构面的起伏差和表面性质 结构面光滑程度对结构面力学性质的影响：1）上覆压力不大，既要克服面上的摩擦阻力，还必须克服因表面起伏所带来的爬坡角的阻力；2）结构面上正应力过大，在滑动过程中不允许因爬坡而产生隆胀时，则滑动就必须剪断结构面上互相咬合的起伏岩石；3）结构面上充填的软弱物质的厚度大于起伏差高度时，就应当以软弱充填物的抗剪强度为计算依据。 8.2 影响露天矿边坡稳定性的主要因素 3）地下水 露天矿的滑坡多发生在雨季或解冻期间， “大雨大滑，小雨小滑、无雨不滑” 地下水对边坡稳定性的影响的三表现： 静水压力和浮托力 地下水赋存于岩石裂隙中时，水对裂隙两壁产生静水压力 8.2 影响露天矿边坡稳定性的主要因素 由于边坡岩体位移而产生的张裂隙充水时，沿裂隙壁产生的静水压力为： 静水压力作用方向垂直于裂隙壁，作用点在Zw的下三分之一处 当张裂隙中的水沿破坏面继续向下流动，流至坡脚逸出坡面时，沿AB面的总浮托力 8.2 影响露天矿边坡稳定性的主要因素 此力和沿AB面作用的正应力方向相反，抵消一部分正应力的作用，从而减小了沿该面的摩擦力，对边坡稳定不利。有利的一面是减小下滑力 当岩体比较破碎，地下水在岩体中比较均匀地渗透，并形成如图所示的统一的潜水面；当滑动面为平面时，作用于滑面上的浮托力可用滑面下所画的三角形水压分布来表示。 8.2 影响露天矿边坡稳定性的主要因素 动水压力（或渗透力） 当地下水在土体或碎裂岩体中流动时，受到土颗粒或岩石碎块的阻力，水要流动就得对它们施加作用力以克服它们对水的阻力，这种作用力称为动水压力或渗透力。动水压力D作用方向与渗透方向一致：D =nγWI Vw 动水压力是一种体积力，其方向与水流方向一致。在计算土边坡和散体结构的岩石边坡时，要考虑动水压力的作用 8.2 影响露天矿边坡稳定性的主要因素 水对某些岩石的软化作用 某些粘土质岩石浸水后发生软化作用，岩石强度显著降低，如含有大量蒙脱石粘土矿物岩体或边坡中的泥质软弱夹层等。 对于主要是由坚硬的岩浆岩、变质岩构成的边坡岩体，水的软化作用一般不显著，但要特别注意水对这些岩石破碎带中充