CN107328920B - 矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法 - Google Patents

Abstract

一种矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，包括以下步骤：1)在野外露天矿山，调查边坡岩体范围的岩体结构面发育情况，现场量测层理、板理、千枚理、片理、断层和节理的产状和规模；2)确定的边坡等级和规模，将边坡岩体中发育的结构面进行分级：3)确定的边坡面倾向和倾角，与贯穿结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体总体边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析；对矿山岩体总体边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析确定的潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，实现矿山岩体总体边坡的整体稳定性的精准评价。本发明原理简单、操作方便、成本低廉、使用效果好。

Description

矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法

技术领域

本发明涉及矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，适用于根据野外现场矿山边坡的岩体结构面调查进行矿山边坡岩体工程稳定性评价的场合。

背景技术

矿山边坡的工程岩体中发育有不同规模的结构面，而矿山边坡根据开采需要往往在总体边坡的基础上设置有一系列的台阶边坡。矿山边坡的稳定性评价，不仅要评价总体边坡的稳定性，还需评价台阶边坡的稳定性。研究表明，矿山边坡的稳定性受岩体结构面控制：结构面的产状、规模、组合型式及其与边坡面的空间组合关系决定了矿山边坡可能的潜在破坏模式，结构面的力学特性决定了矿山边坡潜在滑移破坏的可能性；矿山边坡稳定性评价应分别开展总体稳定性评价和局部稳定性评价，不同规模结构面对矿山边坡稳定性影响的程度和范围是不同的。

随着社会的不断进步，人们的安全意识越来越强，政府对安全生产的要求也越来越高。矿山边坡稳定性不仅对露天矿的安全有着紧密的联系，而且与露天矿的经济效益密切相关。在露天矿的生产阶段，随着矿山工程的发展，揭露的地层越来越多，人们可以在更大的范围、更多的空间获取更多、更准确的结构面的空间几何参数和物理力学参数，利用所掌握的新的结构面信息，对矿山边坡岩体工程稳定性进行精准评价，并根据精准评价结果对露天矿原设计的境界或边坡角进行适当的调整，使调整后的边坡角满足“既经济又安全”的原则，以使露天矿的总体经济效益最好。另一方面，矿山边坡是一种临时或半永久性的边坡，它们允许发生少量滑塌甚至局部性的规模较大的滑塌，但不允许突然发生的造成人员伤亡的滑塌，也不允许发生造成重大经济损失的滑塌。在露天矿生产阶段开展矿山边坡岩体工程稳定性的精准评价，可以为边坡局部不稳定地段防治的决策、设计和施工提供重要依据。由于目前尚没有矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，将规模5-20米的节理(小规模结构面)与规模150-200米的断层(非贯穿结构面)、规模大于300米甚至大于500米的层理、板理、千枚理、片理、断层(贯穿结构面)对边坡不同等级边坡(高度大于500米的超高边坡、高度300-500米的高边坡、高度100-300米的中边坡、高度小于100米的低边坡)稳定性的影响均等化，同时用于总体边坡的稳定性分析，淡化了结构面规模在控制不同等级矿山边坡稳定性中的差异化作用，导致稳定性评价结果严重失真。因此，根据不同规模结构面对矿山边坡岩体稳定性的不同影响，进行矿山边坡岩体工程稳定性的精准评价具重大的工程价值和巨大的经济效益。

发明内容

为了克服已有技术无法根据不同规模结构面对矿山边坡岩体稳定性的不同影响，进行矿山边坡岩体工程稳定性的精准评价的不足，本发明提供了一种原理简单、操作方便、成本低廉、使用效果好、便于实现矿山边坡岩体工程稳定性的精准评价方法，为开展采矿设计的精确计算创造必要的条件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，包括以下步骤：

1)在野外露天矿山，调查边坡岩体范围的岩体结构面发育情况。现场量测层理、板理、千枚理、片理、断层和节理的产状和规模，并分别进行编录；

2)根据矿山总体边坡的设计境界确定的边坡等级和规模，将边坡岩体中发育的结构面进行分级：

层理、板理、千枚理、片理以及结构面规模大于等于总体边坡规模的a倍数的断层为贯穿结构面，a的取值范围为0.85～0.95；结构面规模小于总体边坡规模的a倍数的断层为非贯穿结构面，节理为小规模结构面；

3)根据矿山总体边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与贯穿结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体总体边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析；对矿山岩体总体边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析确定的潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体总体边坡的整体稳定性的定量计算，实现矿山岩体总体边坡的整体稳定性的精准评价。

进一步，所述分级评价方法还包括以下步骤：

4)根据矿山总体边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与非贯穿结构面和小规模结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体总体边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析，找出控制矿山岩体总体边坡局部稳定的关键块体；对矿山岩体总体边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析确定的关键块体潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体总体边坡的局部稳定性的定量计算，实现矿山岩体总体边坡的局部稳定性的精准评价。

再进一步，所述分级评价方法还包括以下步骤：

5)根据矿山台阶边坡的设计境界确定的边坡等级和规模(高度和宽度)，将边坡岩体中发育的结构面进行分级：

层理、板理、千枚理、片理以及结构面规模大于等于台阶边坡规模的b倍数的断层为贯穿结构面，b的取值范围为0.85～0.95；结构面规模小于台阶边坡规模的b倍数的断层为非贯穿结构面，节理为小规模结构面；

6)根据矿山台阶边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与贯穿结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体台阶边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析；对矿山岩体台阶边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析确定的潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体台阶边坡的整体稳定性的定量计算，实现矿山岩体台阶边坡的整体稳定性的精准评价。

更进一步，所述分级评价方法还包括以下步骤：

7)根据矿山台阶边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与非贯穿结构面和小规模结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体台阶边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析，找出控制矿山岩体台阶边坡局部稳定的关键块体；对矿山岩体台阶边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析确定的关键块体潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体台阶边坡的局部稳定性的定量计算，实现矿山岩体台阶边坡的局部稳定性的精准评价；

所述分级评价方法还包括以下步骤：

8)重复步骤6)和7)，从上往下对矿山所有台阶边坡实现矿山岩体台阶边坡的整体稳定性的精准评价和矿山岩体台阶边坡的局部稳定性的精准评价。

本发明的有益效果主要表现在：与现有技术相比，矿山边坡岩体工程稳定性分级评价方法原理简单，操作方便，成本低廉，实现了精准评价，使用效果好，便于根据结构面规模分级和矿山边坡稳定性的分级评价，实现矿山边坡岩体工程稳定性的精准评价，为采矿设计的精确计算创造必要的条件，具有较大的实施价值和社会经济效益。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。

一种矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，包括以下步骤：

1)在野外露天矿山，调查边坡岩体范围的岩体结构面发育情况。现场量测层理、板理、千枚理、片理、断层、节理等结构面的产状和规模(高度和宽度)，并分别进行编录；

2)根据矿山总体边坡的设计境界确定的边坡等级和规模(高度和宽度)，将边坡岩体中发育的结构面进行分级：

结构面规模接近或大于总体边坡规模的层理、板理、千枚理、片理、断层为贯穿结构面(通常层理、板理、千枚理、片理都是大于总体边坡)，结构面规模明显小于总体边坡规模的断层为非贯穿结构面，结构面规模显著小于总体边坡规模的节理为小规模结构面；

例如：层理、板理、千枚理、片理以及结构面规模大于等于总体边坡规模的a倍数的断层为贯穿结构面，a的取值范围为0.85～0.95；结构面规模小于总体边坡规模的a倍数的断层为非贯穿结构面，节理为小规模结构面；a可以取0.95、0.9或0.85，根据实际地质情况确定。

3)根据矿山总体边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与贯穿结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体总体边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析；对矿山岩体总体边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析确定的潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体总体边坡的整体稳定性的定量计算，实现矿山岩体总体边坡的整体稳定性的精准评价；

4)根据矿山总体边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与非贯穿结构面和小规模结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体总体边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析，找出控制矿山岩体总体边坡局部稳定的关键块体；对矿山岩体总体边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析确定的关键块体潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体总体边坡的局部稳定性的定量计算，实现矿山岩体总体边坡的局部稳定性的精准评价；

5)根据矿山台阶边坡的设计境界确定的边坡等级和规模(高度和宽度)，将边坡岩体中发育的结构面进行分级：

结构面规模接近或大于台阶边坡规模的层理、板理、千枚理、片理、断层为贯穿结构面(通常层理、板理、千枚理、片理都是大于台阶边坡)，结构面规模明显小于台阶边坡规模的断层为非贯穿结构面，结构面规模显著小于台阶边坡规模的节理为小规模结构面；

层理、板理、千枚理、片理以及结构面规模大于等于台阶边坡规模的b倍数的断层为贯穿结构面，b的取值范围为0.85～0.95；结构面规模小于台阶边坡规模的b倍数的断层为非贯穿结构面，节理为小规模结构面；b可以取0.95、0.9或0.85，根据实际地质情况确定。

6)根据矿山台阶边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与贯穿结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体台阶边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析；对矿山岩体台阶边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析确定的潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体台阶边坡的整体稳定性的定量计算，实现矿山岩体台阶边坡的整体稳定性的精准评价；

7)根据矿山台阶边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与非贯穿结构面和小规模结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体台阶边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析，找出控制矿山岩体台阶边坡局部稳定的关键块体；对矿山岩体台阶边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析确定的关键块体潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体台阶边坡的局部稳定性的定量计算，实现矿山岩体台阶边坡的局部稳定性的精准评价；

8)重复步骤6)和7)，从上往下对矿山所有台阶边坡实现矿山岩体台阶边坡的整体稳定性的精准评价和矿山岩体台阶边坡的局部稳定性的精准评价。

本实施例的方案，与现有技术相比，矿山边坡岩体工程稳定性分级评价方法原理简单，操作方便，成本低廉，实现了精准评价，使用效果好，便于根据结构面规模分级和矿山边坡稳定性的分级评价，实现矿山边坡岩体工程稳定性精准评价，为采矿设计的精确计算创造必要的条件，具有较大的实施价值和社会经济效益。

Claims (5)

1.一种矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在野外露天矿山，调查边坡岩体范围的岩体结构面发育情况，现场量测层理、板理、千枚理、片理、断层和节理的产状和规模，并分别进行编录；

2)根据矿山总体边坡的设计境界确定的边坡等级和规模，将边坡岩体中发育的结构面进行分级：

层理、板理、千枚理、片理以及结构面规模大于等于总体边坡规模的a倍数的断层为贯穿结构面，a的取值范围为0.85～0.95；结构面规模小于总体边坡规模的a倍数的断层为非贯穿结构面，节理为小规模结构面；

3)根据矿山总体边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与贯穿结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体总体边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析；对矿山岩体总体边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析确定的潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体总体边坡的整体稳定性的定量计算，实现矿山岩体总体边坡的整体稳定性的精准评价。

2.如权利要求1所述的一种矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，其特征在于：所述分级评价方法还包括以下步骤：

4)根据矿山总体边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与非贯穿结构面和小规模结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体总体边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析，找出控制矿山岩体总体边坡局部稳定的关键块体；对矿山岩体总体边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析确定的关键块体潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体总体边坡的局部稳定性的定量计算，实现矿山岩体总体边坡的局部稳定性的精准评价。

3.如权利要求1或2所述的一种矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，其特征在于：所述分级评价方法还包括以下步骤：

5)根据矿山台阶边坡的设计境界确定的边坡等级和规模，将边坡岩体中发育的结构面进行分级：

层理、板理、千枚理、片理以及结构面规模大于等于台阶边坡规模的b倍数的断层为贯穿结构面，b的取值范围为0.85～0.95；结构面规模小于台阶边坡规模的b倍数的断层为非贯穿结构面，节理为小规模结构面；

6)根据矿山台阶边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与贯穿结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体台阶边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析；对矿山岩体台阶边坡的整体稳定性潜在破坏模式分析确定的潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体台阶边坡的整体稳定性的定量计算，实现矿山岩体台阶边坡的整体稳定性的精准评价。

4.如权利要求3所述的一种矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，其特征在于：所述分级评价方法还包括以下步骤：

7)根据矿山台阶边坡的设计境界确定的边坡面倾向和倾角，与非贯穿结构面和小规模结构面的倾向和倾角一起作赤平投影图，进行矿山岩体台阶边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析，找出控制矿山岩体台阶边坡局部稳定的关键块体；对矿山岩体台阶边坡的局部稳定性潜在破坏模式分析确定的关键块体潜在滑面所对应的结构面及其潜在滑移方向，进行结构面抗剪强度精准取值；将精准取值求得的结构面抗剪强度参数，用于矿山岩体台阶边坡的局部稳定性的定量计算，实现矿山岩体台阶边坡的局部稳定性的精准评价。

5.如权利要求4所述的一种矿山边坡岩体工程稳定性精准评价方法，其特征在于：所述分级评价方法还包括以下步骤：

8)重复步骤6)和7)，从上往下对矿山所有台阶边坡实现矿山岩体台阶边坡的整体稳定性的精准评价和矿山岩体台阶边坡的局部稳定性的精准评价。