矿山排土场边坡稳定性分析及安全评价.ppt

排弃工艺 1 汽车运输 推土机推排 先近后远、多层同时排弃 研究范围 2 南排土场（终排） 石人沟土场 跑马岭土场 2号和3号排土场 排土场容量 3 研究背景 石人沟、2#，3#排土场 1 原始地形坡度25°～30° 地表出露，以基岩为主，地基稳定 土场下方紧邻金方园铁矿，私挖乱采和坡脚扒渣捡矿严重 跑马岭排土场 2 研究背景 地形条件适宜 ：山谷型，南磨沟南北向喇叭状狭长沟，沟底纵坡20度左右。。 地质：表土为第四纪黄土覆盖层，基层内含绿泥片岩软弱层。 环境：北部紧临北东采场，南部靠近采选工业区，下方有民采选厂。 参数：最大高差近400m（1816土场至1684土场高差132m，1684土场至1588土场高差96m，1588土场下部私人选场已挖成立坡，高差达200多m） 问题识别 失效模式 破坏部位 影响因素 排土料特性 界面特性 地基特性 荷载条件 边界条件 滑坡 排土场本体 软化 破碎 颗粒运动 湿陷 软化 植物 坡积土 液化 软化 重力 超载 地震 爆破 地形 涌泉 降雨 界面 地基 堆载过高、降雨入渗、地震引起的排土场本体或基础滑坡； 无需控制变形，无泥石流条件 问题识别 分析方法选择 名称 原理 具体方法 选取原则 定性分析方法 工程类比 对已有边坡和待分析边坡从各个方面进行对比、归纳和总结，判断边坡稳定性 机理、主要影响因素的相似性 数据库和专家系统 建立已有边坡工程数据库；基于类比和推理，判断出待分析边坡稳定性 知识准确完备；推理法则、判据正确 定量计算方法 极限平衡法 根据滑体力学平衡分析，确定滑动面抗滑安全系数 Ordinary(Fellenius法)、Bishop法、Janbu法、Morgenstern-Price法、Spencer法、Sarma法、余推力法 滑动失稳 极限分析法 以塑性极限分析理论的上限定理和下限定理为基础建立的力学分析方法 用的很少 滑移线场法 采用速度和应力滑移线场的几何特性求解极限平衡偏微分方程组的数学方法 对边值问题限制较多 数值分析方法 应用非线性计算力学和数值技术理论发展而成的分析方法 有限元、有限差分 离散元、边界元、DDA、PFC等 处理非线性、非均质、复杂边界、耦合等问题，可反映应力、变形的时空演化过程 分析方法选择 方法 原理 优点 有限元法 将连续求解域离散为一组单元，以每个单元内的近似函数来分片表示求解域上待求的未知场函数；近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题 能反映岩土体应力-应变关系，避免极限平衡法中视条块为刚体的缺陷；能够反映不连续面，能够模拟复杂边界条件；可模拟岩土体的应力、应变分布规律和破坏趋势 离散单元法 将所研究的区域划分成一个个分立的多边形块体单元，单元之间可以看成是角-角接触，角-边接触或边-边接触，而且随着单元的平移和转动，允许调整各个单元之间的接触关系 离散元强度单元之间的关系，对单元本身的变形却忽略不计。能够模拟边坡岩体的大变形，并且可以实时预测，但由于单元划分的特点，其对块体结构、碎裂结构岩土体组成的边坡比较适合 有限差分法 把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替，把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似；把原方程和定解条件中的微商用差商来近似，?积分用积分和来近似，于是原微分方程和定解条件就近似地代之以代数方程组，即有限差分方程组，解此方程组就可以得到原问题在离散点上的近似解 既考虑了单元本身的变形，同时采用时步迭代，能够反映大变形以及可以考虑不连续面的作用 渗流计算、安全系数计算 分析方法选择 分析方法 所需信息 勘察手段 极限平衡法 数值分析方法 原始、现状及终了地貌形态 钻探、槽探 地基岩土类型、成因、结构特性、力学特性 地下水的类型、水位，水压，补给及动态变化，岩土的透水性，地下水的出露 地区气象、水文、地震条件 排土场及地基岩土的强度及变形参数 物理性质试验：密度等 室内力学性质试验：单轴抗压、三轴压缩、直剪、点荷载试验 散体岩石 块度分布 规律 筛分法 摄影法 直接量测法 较细物料 100mm 较粗物料 特大块度 100mm 三、排土场物料粒度分布规律 三、排土场物料粒度分布规律 三、排土场物料粒度分布规律 粒度组成累积分布曲线与分布特征参数 排土场总体级配良好，排土过程中分层排土对排土场边坡极其有利 三、排土场物料粒度分布规律 随排土高度的分布规律（以跑马岭为范例） 细粒岩石逐渐减少，粗粒岩石逐渐增多 三、排土场物料粒度分布规律 粒度组成分布函数 各取样点的粒度组成较好地符合罗申—拉莫勒函数：排土场上部中、细粒偏多，中下部大块多 利用粒度组成分布