重庆边坡防护​高陡岩质边坡变形破坏特征及操控研讨

重庆边坡防护高陡岩质边坡变形破坏特征及操控研讨

 矿冶安全技术 2024年05月21日 10:24 北京

 边坡的安稳性是国内外学者重要的研讨内容之一，因为边坡无论是在修建施工中还是在矿山挖掘中都有显著的危险隐患，尤其是露天矿山高陡岩质边坡，因为其自身的物理力学性质的影响，在爆炸扰动条件下常常会发生部分冒落，在加上暴雨等极端条件，边坡的安稳性更 是难以估计，这对露天矿山生产来说具有极大的威胁。因而文章选用力学实验的办法对高陡岩质边坡的物理力学性质进行了实验，并对边坡的岩体质量进行了剖析，最终选用FLAC3D 数值模仿技术对边坡的应力应变进行全面的剖析研讨。研讨结果表明：边坡在暴雨的效果下边坡外表在不同方位发生了不同程度的岩石裂缝，并没有发生滑坡，可是边坡部分会有浮石冒落。边坡发生的显着位移为边坡部分岩体开裂所造成的。 

 １　 工程概略

 某矿山为石灰岩矿山，且该矿山属中高山地区，地形较陡，挖掘过程中形成了约90ｍ 高的高陡岩质边坡，且石灰岩属于沉积岩，矿区内岩体节理裂隙发 育，岩体部分较为破碎，且跟着挖掘的进行，在爆炸扰动的冲击下，边坡经常有浮石冒落现象，且该区域 内降雨量丰厚，每年5-10月降水会集，且最大降雨量为900ｍｍ，因为石灰岩具有较强的水力性质，因而降雨对边坡具有必定的不良影响，为保证矿山的安全生产，需对该矿山高陡岩质边坡进行安稳性剖析。

 高陡岩质边坡安稳性剖析的过程首要分为：①对该高陡岩质边坡的岩石进行取样，并进行室内岩石力学实验，确定岩石的基本物理力学性质；②经过所得到的岩石的物理力学性质经过强度原则，将岩石的物理力学性质转化为岩体的物理力学性质；③选用极限平衡法或强度折减法对边坡的安稳性进行剖析，跟依据核算结果剖析边坡的应力应变规则及特征（极限平衡法适用于完好岩体的安稳性剖析，强度折减法适用于岩体存在大量节 理裂隙及岩体部分破碎的边坡安稳性剖析，文章工程地质条件中，高陡岩质边坡部分破碎且岩体的节 理裂隙极度发育，因而选用强度折减法进行核算）；④提出有效的边坡治理措施。 

 ２　 力学实验

 因为现场条件有限，无法进行现场岩体测验，因而选用现场钻孔的方法，取具有代表性的岩芯，进行室内岩石力学性质测定。实验前准备的样本，见图１；单轴抗压实验的应力应变曲线（部分图件），见图２；劈裂抗拉实验曲线（部分图件），见图 ３。

 基本反映了岩样应力应变过程曲线变形的一般规则，岩块在外荷载效果下，发生变形，并伴跟着荷载的不断添加，变形也不断添加，当荷载 到达或超越某必定限度时，将导致岩块的破坏。同时依据图２可知该岩石的单 轴抗压强度为40.46MPa，弹性模量为11.40GPa， 单轴抗拉强度为4.21MPa。 

 ３　 岩体的质量评价

 依据强度原则及《非煤露天矿边坡工程技术规范》 （GB51016－ 2014）并结合下列公式能够得出可将岩石的物理力学性质转化为岩体的物理力学性质： 

 ４　 高陡岩质边坡的变形规则

       文章选用FLAC3D 数值模仿软件对高陡岩质边坡进行安稳性剖析，因为石灰岩的物理力学性质近似于摩尔 － 库伦弹塑性物理本构模型，因而文章选用摩尔－库伦弹塑性本构模型树立高陡岩质边坡，并选用强度折减法对其边坡的应力应变特征进行剖析研讨。

４. １ 边坡的水平位移剖析

        依据现场的时间工程地质条件，选用FLAC3D数值模仿软件树立三维地质边坡核算模型，并对边坡的水平位移和边坡的最大主应力进行核算，研讨在天然状况和暴雨两种条件下的边坡的应力应变特征。

        １）天然状况的边坡的位移剖析：天然状况下边坡水平形变量，见图 ４。 

 能够看出，露天台阶边坡水平位移方向指向临空面，单位为正，最大水平位移约为１. １０ｍｍ，首要会集在台阶坡面处，边坡全体未呈现大的位移。

        ２）暴雨条件下边坡的位移剖析：暴雨状况下边坡水平形变量，见图 ５。 

 能够看出，边坡开挖结束后，在暴雨工况下，岩体受降雨和渗流效果的影响，力学强度降低，呈现水平方向的最大位移量约为1.44ｍｍ，方向指向坡外，单位为正，与天然工况相比在暴雨效果下台阶坡面水平位移添加了0.34ｍｍ，首要会集在台阶坡面处，边坡全体未呈现大的位移。

 ４. ２ 边坡的最大主应力剖析

 依据上述剖析可知，暴雨状况下边坡水平形变量高于天然状况下的边坡的水平形变量。由此可暴雨状况下边坡更不安稳。因而，为更挨近实践的描绘边坡的应力散布状况，确保边坡的安稳性。此次将暴雨状况下的边坡的最大主应力散布状况进行了系统的剖析，并依据边坡的高度，由上至下每个渠道均设置 １个监测点，共设置５个监测点。暴雨状况下最大主应力散布图，见图 ６。 

 能够得知暴雨过后边坡最大主应力为0.18MPa未超越岩体的极限抗拉强度；结合最大主应力历史记录图发现，５ 个监测点中应力最大为0.21MPa，最小为0.20MPa。监测点历史记录最大主应力非常挨近岩体的极限抗拉强度但均没有超越，因而综上能够得出，该边坡在暴雨的效果下边坡外表在不同方位发生了不同程度的岩石裂缝，并没有发生滑坡，可是边坡部分会有浮石冒落，边坡发生的显着位移为边坡部分岩体开裂所造成的。

 ５　 结　 论

       文章以某矿山高陡岩质边坡为研讨目标，分别研讨了边坡在天然状况及暴雨状况两种不同工况下，边坡的水平位移及最大主应力散布状况。首要研讨结果为： 

    １）天然状况下边坡的水平最大位移为1.10ｍｍ，暴雨状况下边坡的水平最大位移为1.44ｍｍ，且最大主应力为0.21MPa，最小为 0.20MPa。

       ２）岩体的最大主应力并未超越岩体的极限抗拉强度，阐明该高陡岩质边坡处于安稳状况。阐明该边坡在暴雨的效果下边坡外表在不同方位发生了不同程度的岩石裂缝，并没有发生滑坡，可是边坡部分会有浮石冒落，边坡发生的显着位移为边坡部分岩体开裂所造成的。

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