基于人工神经网络的露天矿边坡稳定性分析.docx

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基于人工神经网络的露天矿边坡稳定性分析

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马俊南任志丹

摘要：边坡稳定性分析是露天矿山的重点研究方向，本文根据某露天矿边坡发生滑坡的实际问题，利用人工神经网络的分析方法，对该矿原设计边坡结构参数与优化后的边坡结构参数进行分析讨论。本文既解决了矿山的实际问题，又为矿山利用神经网络进行边坡稳定性分析积累了经验。

Abstract：Slopestabilityanalysisisthekeyresearchdirectionofopen-pitmine.Accordingtotheactualproblemofslopelandslideinanopen-pitmine，theoriginaldesignparametersofslopeandtheoptimizedparametersofslopestructureareanalyzedanddiscussedbyusingtheanalysismethodofartificialneuralnetwork.Thispapernotonlysolvesthepracticalproblemsofmine，butalsoaccumulatesexperienceformineslopestabilityanalysisusingneuralnetwork.

关键词：边坡;人工神经网络;稳定性分析;参数优化

Keywords：slope;artificialneuralnetwork;stabilityanalysis;parameteroptimization

：TD854???????????????????：A?????????????????：1006-4311（2019）26-0203-02

0?引言

露天矿山在开采后会形成不同类型的边坡，其中，采场边坡的稳定性评价成为露天矿山采矿工程中的重点研究对象。采场边坡的力学性质会随着采区内的采矿活动而发生一系列变化，因此露天矿山的采场边坡极易失稳而发生坍塌或滑坡现象。2018年3月，某露天铜矿采场东南部边坡顶部出现了局部裂缝，之后变形范围变大、程度深，局部出现了坍塌，给安全生产造成隐患，经过分析认为该滑坡已形成。本文利用人工神经网络对采场原设计边坡和优化边坡进行稳定性分析，确定优化方案，合理解决边坡失稳滑坡问题。

1?矿区工程地质

矿区位于冈底斯-念青唐古拉褶皱系与唐古拉-昌都-兰坪-思茅褶皱系两个Ⅰ级大地构造单元的接合部，属于澜沧江复杂火山岩带中南段火山岩岛弧。矿区位于地震多发区，属于7°～9°高烈度设防区。该矿采场的东南部边坡主要由英安岩、凝灰岩和流纹岩构成，上盘英安岩岩层破碎，中部为松软的凝灰岩，下盘为流纹岩。且断层发育较多，其中包括两个较大的纵断层及若干小断层，两大纵断层中的一条与松软凝灰岩的位置和走向一致，走向N41°W，倾向NE，倾角57°，在标高1130m至1180m错断凝灰岩50m。另一个纵断层走向N51°W，倾向SW，倾角53°，两断层之间存在较大的滑坡体。同时，该采场东南部标高1200m以上的岩石风化程度较为严重，因此导致该区域的岩石稳定性相应变差。

2?滑坡形成因素分析

影响露天矿边坡稳定性的因素十分复杂，其中最主要的因素为边坡岩土类型及性质、地质结构、水文地质条件等。除此以外，还有岩石风化、地表水和大气水的作用、地震及人类工程活动等。这些因素综合起来可以分为内在因素和外在因素两大类[1]。内在因素为：边坡岩土类型及性质、岩土体结构等;外在因素为：水文地质条件、岩石风化、地表水和大气水的作用、地震及人为因素等。对边坡稳定性起决定作用的是内在因素，它们决定边坡的变形破坏的形式和规模。外在因素只有通过内在因素才能对边坡的稳定性的变化起到促进作用，促使边坡变形破坏的发生。

2.1内在因素

该采场东南部边坡的岩石性质主要是以破碎英安岩和土层为主。影响边坡稳定性的因素主要是，地质构造、岩体的岩性、结构面、结构体构造及抗剪强度等。在影响边坡稳定性或导致滑坡的诸多因素中，复杂的地质条件、岩层结构体和结构面为主要内因，特别是不同地质结构的硬度存在的差异也很大，而岩体的软弱结构面、不稳定的软夹层对边坡变形或边坡失稳起控制作用，另外，该边坡角度过大，其岩体结构的力学性质相对较差，受松软凝灰岩地层的影响，从而造成边坡失稳，导致滑坡。

2.2外在因素

外在因素中，爆破工艺以及生产过程中开采的方法技术条件等也是造成边坡失稳的重要因素。该露天矿采场东南部边坡岩层分为两部分，上部岩层