露天矿边坡稳定所有章节整合课件

第一章概论

1.1概述一、边坡的重要性

1、节省成本

2、安全生产二、国内外露天矿边坡概述

1、露天矿开采现状及发展趋势

2、列举优化边坡的实例编辑课件第一章概论 1.1概述编辑课件11.2基本概念一、采场边坡 （一）露天矿边坡

1、山坡露天矿

2、凹陷露天矿 （二）、边坡

1、底帮边坡

2、顶帮边坡

3、端帮边坡编辑课件1.2基本概念一、采场边坡编辑课件2（三）边坡角1、工作帮坡角2、非工作帮坡角（废正角）二、排土场边坡1、外排土场建立条件2、内排土场建立条件3、排土场台阶高度、坡面角4、排土排弃物的性质5、稳定性分析编辑课件（三）边坡角编辑课件31.3滑坡概论及研究意义 一、边坡变形种类 1、剥离（振动、风化） 2、崩落（陡立柱状岩体突然倒塌滚动） 3、滑动（沿一定的面或带缓慢移动）→滑坡 4、流动（指饱和水的松软岩体沿4度－6度甚至更缓的斜面流动） 5、沉陷变形、垂直下沉 排土场管理主因 所以规范规定排土场到边坡一定距离范围内有2－5％的反坡 如图2所示编辑课件1.3滑坡概论及研究意义 一、边坡变形种类编辑课件4三、滑坡危害

1、阻断运输线路（铁道、公路、胶带）

2、推倒、掩埋采掘运输设备

3、破坏地面工业民用建筑物 总体规划不合格 地面建筑物安全距离采场0－200m，>200m即按200米设置。

排土场造成周边地面地形变形滑坡危害较大。如神华准能黑岱沟储煤仓、铁路地面、胶带走廊等案例。

编辑课件三、滑坡危害 1、阻断运输线路（铁道、公路、胶带）编辑课件5四、优化边坡角同时考虑两个问题 1、剥离费2、边坡维护费编辑课件四、优化边坡角同时考虑两个问题编辑课件61.4露天矿边坡的特点 与水库岸坡、坝肩、引水渠道、铁路、公路路堑和路堤、山区挖方工程的的边坡相比有以下特点： 一、边坡较高 几米到600米，走向长，揭露的岩层多，岩体结构复杂 二、煤矿边坡岩体主要是沉积岩：层理明显，弱夹层较多，岩石强度低。稳定边坡角大约40度以下。 金属矿主要是岩浆岩、变质岩，强度高，但断层、节理发育，不利于边坡稳定。稳定边坡角大约50度以下。 三、主要是滑动变形

编辑课件1.4露天矿边坡的特点 与水库岸坡、坝肩、引7四、露天矿边坡是人工机械开挖边坡,边坡岩体较破碎，边坡一般不加维护，易受风化作用影响。五、露天矿场每日受爆破、机车行走等因素，边坡受振动影响大，受到的设备自身载荷及冲击载荷较大。六、露天矿服务年限长。内排有利于防治边坡滑坡；陡帮开采配合内排效果较好，如平装西露天煤矿。七、不同地段边坡稳定程度是不同的。重要的建（构）筑物、高压线和铁路等一级建筑物要求稳定性高编辑课件编辑课件81.5研究内容及步骤 一、研究内容

1、边坡岩体中各种结构面 如断层、层面、节理、裂隙分布状态

2、结构面的物理力学性质

3、水

4、开采工艺、河流、爆破、构造应力

5、设计边坡

6、提出防滑措施

7、边坡监测编辑课件1.5研究内容及步骤 一、研究内容编辑课件9 二、研究步骤

1、矿山勘探，设计阶段必须开始边坡工作；

2、矿山投产后，做大量的边坡实验研究，校核边坡稳定角；

3、长期性工作，直到露天矿寿命结束

4、最后评价编辑课件 二、研究步骤编辑课件10第二章影响边坡稳定性的因素 引言：因素分类

1、内因：岩石的矿物组成及地质结构

2、外因：水、震动、构造应力、采矿活动、风化及温差编辑课件第二章影响边坡稳定性的因素 引言：因素分类编辑课件112.1岩石矿物组成的影响 1、不同矿物的强度不同 （1）、Na、K、Ca、Mg等化合物易溶于水，为不稳定矿物 （2）、蒙脱石[(OH)4Al4SiO8O20]吸水性强而透水性差，易导致滑坡 2、岩石是矿物的集合体 3、岩石有晶质>非晶质>碎屑质 硅质胶结>钙质胶结>泥质胶结 粒度<0.005mm时，粒度增加时，内摩擦角减小4、岩石的构造有定向与非定向之别编辑课件2.1岩石矿物组成的影响 1、不同矿物的强度不同编辑课件122.2岩体结构面、结构体、岩体结构定义：结构面：岩体中这些自然生成的强度减弱面统称为结构面

结构体：这些结构面将岩体切割成不同规模和几何形态的块体

工程岩体：有结构面和结构体组成的具有一定结构的地质体的一部分编辑课件2.2岩体结构面、结构体、岩体结构定义：结构面：岩体中这些13一、结构面（I－V级）煤矿中主要5种面： 1、软弱夹层：粘土层、碳质页岩层、泥岩、薄煤层、页岩层 2、岩层面、节理 3、断层 4、节理、裂隙 节理是构造裂隙 裂隙是原生裂隙5、片理、页理：压应力作用下动力变质的结果二、结构体 I－V级三、岩体、结构编辑课件一、结构面（I－V级）编辑课件142.3水的影响 露天矿采场及排土场边坡防水便等于防滑。雨后、雨季、解冻时期 现场防治水办法介绍。 一、水在岩石中存在的的形态 （一）、气态水 是结晶水及化学水，对岩体稳定性影响不大 （二）、结合水

1、吸附水（或强结合水）强结合水，70000倍重力加速度不能使其分离。

2、薄膜水（或弱结合水）弱结合水，长期荷载可能被挤出 结合水是在岩石中颗粒表面与水分子的吸引力（静电引力）而结合的水

编辑课件2.3水的影响 露天矿采场及排土场边坡防水便等于防滑。雨后、15 吸附水：是颗粒表层或离子的吸附层内的水分子，在分子力作用下，不能移动。 薄膜水：是离子扩散层内的水分子，若在分子力作用下可能移动，在长期荷载作用下可能部分被挤出 （三）、自由水：是土岩颗粒水化膜以外的水，受重力影响，分毛细水和重力水 1、毛细水 ①、孔隙角水 ②、悬浮水 ③、毛细孔水 毛细孔水是岩石毛细孔内的水（结合水除外）它与重力水相同，可以传递静压力编辑课件 吸附水：是颗粒表层或离子的吸附层内的水分子，在分子力作用下162、重力水①、渗流水②、地下水（四）、固态水（冰） 体积增大、扩大裂隙、减弱岩体强度（融冰期边坡易滑原因）。

总之，边坡岩体内的水主要是结合水和自由水编辑课件2、重力水编辑课件17 二、水对边坡的不利影响主要表现

1、软化岩体，降低其强度；

2、静水压力

3、动水压力：自由水在重力作用下流动，对岩石产生动水压力编辑课件 二、水对边坡的不利影响主要表现编辑课件18

三、地下水在边坡内的分布1、在松软土岩中水位变化编辑课件 三、地下水在边坡内的分布编辑课件192、坚硬岩石中裂隙水无定向坚硬岩石的水文地质条件不易掌握全貌，水位差异很大编辑课件2、坚硬岩石中裂隙水无定向编辑课件20现场实例介绍 1、辽宁阜新海州露天煤矿1956年－1957年之间39次滑坡中，有24次有水的影响 2、平装西露天煤矿工作帮1957年8月14日第24次滑坡39.5立方米的滑坡是连续三天降雨，雨水渗入绿泥层面及滑体，以及滑体下部常年积水1－2米，深浸泡而发生的。1983年4月18日，第26次滑坡，47.73立方米玄武岩裂隙水渗透到松散砂岩，使滑体底部页岩层泥化层发生的编辑课件现场实例介绍编辑课件21

3、义马

4、哈密三道岭

5、大冶露天铁矿狮子山北帮西口工程滑体

6、海南露天铁矿

7、云南小龙潭露天煤矿编辑课件 3、义马编辑课件22 四、静水压力作用露天矿上部风化带岩层受水浸润后容重增加岩石饱和水容重 γ0:干容重

n:空隙比 γw:水容重 d:岩石比重编辑课件 四、静水压力作用露天矿上部风化带岩层受水浸润后容重增加编辑23饱水重量：浮重量：干重量孔隙水重量干重量骨架颗粒水重编辑课件饱水重量：干重量孔隙水重量干重量骨架颗粒水重编辑课件24则岩柱所受浮力：

静水压力就是水压三角形乘积：中点水压强度：

编辑课件则岩柱所受浮力： 编辑课件25

实践中，当坡底处断裂面无渗流时，则该处的水的压强不等于零，并可达到高峰值。编辑课件实践中，当坡底处断裂面无渗流时，则该处的水的压强不等于零26五、动水压力作用：动水压力是指渗流水在流通过程中作用于岩石颗粒上的渗流力，它是体积力实验表明：多孔隙（或裂隙）水相互贯通，因而产生渗流水，动水压力圆管内的水流运动时需要克服阻力

1、与管径大小成反比

2、与两端压差成正比3、岩石介质中水的渗流阻力与孔隙率成反比

编辑课件五、动水压力作用：动水压力是指渗流水在流通过程中作用于岩石27动水压力：计入

P浮力，静动压力为矢量和滑面上切向法向分力

N（指向滑面）=编辑课件动水压力：=编辑课件28结论：稳定渗流边坡的水压，包括静压与动压，可近似按滑面上各点水的压强乘以该处滑面面积计算即近似等于滑面上的静水压力值编辑课件结论：稳定渗流边坡的水压，包括静压与动压，可近似按滑面上各点292.4爆破作业、振动影响一、影响因素1、爆破震动增加了边坡的滑动力2、爆破作用破坏边坡岩体降低了岩体强度，使雨水地下水易于沿爆破后岩石裂隙渗透，加速岩体风化3、穿、采、运设备作业时，使饱和水岩土液化二、破坏主因震波在岩石中传播有纵波，横波，主要是纵波编辑课件2.4爆破作业、振动影响一、影响因素编辑课件30横波是二者方向一致地震时：m/s编辑课件横波是二者方向一致m/s编辑课件31三、减震措施1、控制一次爆破药量2、微差爆破最佳时间，不使各次震波峰值叠加而达到最高值3、采用预裂爆破、缓冲爆破编辑课件三、减震措施编辑课件322.5构造应力影响据弹性理论：每次大的深部构造运动都会导致产生新的应力状态水平应力=上覆岩层重力×侧压应力系数构造应力场内：自重应力水平应力铅直应力李四光《地质力学理论》非洲测得：水平应力是铅直应力的2.6倍编辑课件2.5构造应力影响据弹性理论：编辑课件332.6其他因素影响一、露天矿存在年限具体讲应指边坡服务年限时间长，岩体强度减弱大，稳定系数大些二、边坡形状凹形：侧向阻力大，稳定性好凸性：侧向阻力小，稳定性不好但凸性边坡剥离量最小，经济合理三、地形荷载：外排土场就近位置推进方向（工作线）破坏岩体完整性，引起边坡滑落总之，因为边稳固什么很多，尚待研究。编辑课件2.6其他因素影响一、露天矿存在年限编辑课件34第三章边坡工程地质程序及岩体结构

面的调查、统计与分析

编辑课件第三章边坡工程地质程序及岩体结构

353—1边坡工程地质工作程序

一、边坡工程工作主要任务：1、搜集影响边坡稳定性的各项因素；2、分析边坡岩体的稳定性：

—查明岩体中结构面分布及岩性变化；

—分析潜在滑面；

—建立滑动模式。编辑课件3—1边坡工程地质工作程序

一、边坡工程工作主要任务：编辑36二、边坡工程地质工作程序：1、区域地质背景；2、矿区地质构造；3、露天矿现采场边坡工程地质条件；4、露天矿最终采场边坡工程地质条件；5、露天矿边坡工程地质分区。编辑课件二、边坡工程地质工作程序：1、区域地质背景；编辑课件37三、露天矿边坡各阶段的工作内容矿山地质勘探报告；露天矿设计阶段；投产以后岩层暴露。编辑课件三、露天矿边坡各阶段的工作内容矿山地质勘探报告；编辑课件38四、绘制边坡工程地质平面图及断面图内容1、岩性分布；2、地质结构面分布3、出水点；4、采掘台阶现状；5、工程地质分区及剖面线；6、岩石力学试验取样地点。编辑课件四、绘制边坡工程地质平面图及断面图内容1、岩性分布；编辑课件39五、E.HOCK边坡工程地质工作程序图1、利用已有的勘测、地测及岩芯初步收集资料↓2、初建边坡地质模型、评价其稳定性↓3、排除稳定性地段、此段边坡稳定性按运输条件定↓4、确认不利的地质结构面可能失稳的地段↓5、详细的工程地质研究包括补勘↓6、岩体强度试验→7、水文试验及监测↓8、以5、6、7所得资料进行稳定性分析↓9、设计危险地段边坡，拟定加固措施及监测计划，进行各种可能方案对比↓10、位移监测及滑坡预报，在不危及人员及设备等条件下承担滑坡风险。编辑课件五、E.HOCK边坡工程地质工作程序图编辑课件403—2岩体结构面的调查

主要调查节理、岩层面产状、密度。方法：地面测量；钻孔。一、结构面地面调查（表3-1为调查内容）二、钻孔定向取芯，主要是探明深部的不利结构面。（一）岩芯定向三个要素：倾向、倾伏角、围岩轴线（旋转的某一基准线）。编辑课件3—2岩体结构面的调查

主要调查节理、岩层面产状、密度。编413—3岩体结构面的统计

一、玫瑰图法此法为一半圆形，径向刻度表示裂隙数目，圆周上刻度表示裂隙倾向，与其垂直方向表示走向。常用于缓斜岩层，裂隙多与岩层垂交，在露天矿有实际意义。编辑课件3—3岩体结构面的统计

一、玫瑰图法编辑课件42二、赤平极射投影法（一）定义：赤平极射投影表示点、线、面的角距关系或方位的平面拱形，而不涉及面的大小，线的长度或点与点之间的绝对距离。为了确定角距或方位，必然要设立一个坐标原点，自此点向四面八方发出射线，作为角度线来量度方向。（把空间的点、线、面自球的中心投影于球面上，为了便于观测，把球面上的点、线、面再以南、北极为焦点（发射点）投影于三维赤道平面上）球面上的投影既不便于观察，又不易于表示，于是把球面的点、线、面再以南极或北极为焦点（发射点）投影于赤道平面上，这种投影叫做赤平极射投影。编辑课件二、赤平极射投影法（一）定义：编辑课件43二、赤平极射投影法拱形原理：作一投影球O（参考球）表示三维空间，球的上下极点为A及F，赤道平面为NWSE。编辑课件二、赤平极射投影法拱形原理：作一投影球O（参考球）表示三维空44二、赤平极射投影法1．点的投影:在球的上半球面上有一点H，自球的下半球的极点F向H发射线FH，射线与赤道平面的交点M，便是H点的赤平极射投影。几何实物位于上半球，极点在下半球时的投影称上半球投影。编辑课件二、赤平极射投影法1．点的投影:在球的上半球面上有一点H，自45二、赤平极射投影法2.线的投影一条直线与球交于两点B及C，BCF成为一平面，所以它的投影必然是一条直线bc。编辑课件二、赤平极射投影法2.线的投影编辑课件46二、赤平极射投影法3.面的投影大圆斜面SHNH‘表示投影：SMNG。编辑课件二、赤平极射投影法3.面的投影编辑课件473—4岩体结构面的分析

了解编辑课件3—4岩体结构面的分析

了解编辑课件484—1岩石的物理、水理性质

一、岩石的主要物理性质二、岩石的空隙性三、岩石的吸水性

1、岩石的吸水率

2、岩石饱水率

3、饱水系数K四、土岩的可塑性及其指标编辑课件4—1岩石的物理、水理性质

一、岩石的主要物理性质编辑494—2岩石的力学性质

定义：P51一、岩石的变形特征（一）岩石在单向轴压缩条件下的变形特征（二）岩石在多向应力和剪切条件下的变形

1、岩石在三轴压缩条件下的变形特征

2、岩石在直接剪切条件下的变形特征（三）表征岩石变形特征的主要参数―弹性模量和泊松比

1、初始弹性模量E0；2、割线弹性模量Ei；3、切线弹性模量

4、泊松比定义：当岩石试件纵向受压时纵向有压缩变形εi的同时，横向产生伸长变形εd，表征横向与纵向变形关系的参数称为泊松比u。弹性范围内：εd=－uεiu=（四）岩石的流变性1、蠕变特性；2、岩石流变性的影响因素；3、流变力学模型编辑课件4—2岩石的力学性质

定义：P51编辑课件504—2岩石的力学性质

二、岩石强度特征1、岩石破坏及强度的一般特征1-42、岩石强度理论3、岩石强度图4、岩石抗剪强度指标—粘聚力和内摩擦角编辑课件4—2岩石的力学性质

二、岩石强度特征编辑课件514—3结构的抗剪强度

一、层间无填充物的平直结构面抗剪强度；二、起伏状结构面抗剪强度。编辑课件4—3结构的抗剪强度

一、层间无填充物的平直结构面抗剪强度524—4破碎岩体强度

一、破碎岩体的结构效应

1、结构面产状的力学效应

2、破碎岩体的抗剪强度编辑课件4—4破碎岩体强度

一、破碎岩体的结构效应编辑课件53第五章边坡稳定性计算5.1概述一、边坡岩体内部分析1、有两种运动a、相对静止：边坡稳定b、显著变动：滑坡（变动非常复杂）2、滑坡原因a、驱动滑坡因素编辑课件第五章边坡稳定性计算5.1概述编辑课件54荷载震动水构造应力温差应力b、抗滑能力岩体强度二、露天采场边坡1、高大边坡2、暴露岩层多编辑课件荷载编辑课件553、地质构造面纵横交错4、水文及工程地质条件复杂因此，边坡随时监控调整，合理的边帮角只能最终评价。三、目前研究现状及任务1、土体边坡稳定研究，解决岩石边坡有许多问题2、露天边坡稳定计算任务a、验算已有边坡的稳定性，以便决定是否采取防护措施，并作为防护设施设计的依据。b、设计露天矿合理边坡角，在已知开采深度，设计既经济合理又安全的边坡角。编辑课件3、地质构造面纵横交错编辑课件56c、边坡的技术原理Ⅰ、到界边帮台阶的减震爆破Ⅱ、防排水Ⅲ、伞檐处理管理不善，缓坡可能滑坡，管理好陡帮也可能安全（例如平装西露天矿）结合生产工艺3、经验法选取边帮稳定角爆破<40度金属矿<50度4、边坡稳定表示方法编辑课件c、边坡的技术原理编辑课件57当<1，滑坡当=1，极限平衡当>1，稳定保守起见:=1.1－1.5，多数取1.3根据边坡服务年限选取不同值四、本章研究内容：1、确定边坡岩体内最危险区2、分析区内的全部作用力3、求FS4、判断稳定程度编辑课件当<1，滑坡根据边坡服务年限选取不同值编辑课件585.2计算基础及方法分类一、边坡稳定分析步骤1、确定滑面2、分析滑面上的作用力及反作用力，建立平衡条件二、计算方法1、刚性极限平衡法①、将滑体视为刚体②、滑体的位移是剪切破坏编辑课件5.2计算基础及方法分类一、边坡稳定分析步骤编辑课件59③、滑体在滑面上的平衡条件，应用滑块在斜坡上的平衡原理2、有限元法3、概率法5.3平面滑面计算法边坡沿某一倾斜面滑动，发生在以下条件：1、滑面走向与边坡走向平行或近于平行（）度左右2、滑面出露在坡面上，二者相交在坡面上3、滑体两侧有裂面，侧阻力小（略）编辑课件③、滑体在滑面上的平衡条件，应用滑块在斜坡上的平衡原理编辑课60一、边坡内有确定的滑面及垂直裂隙(一)、数学分析法设：1、岩石不透水，垂直裂隙渗入，流经滑面自坡面逸出，水的压强呈线性分布。

2、滑体重力W，水压U及V均通过滑体重心不产生力矩，滑体无转动，则滑体稳定条件为：编辑课件一、边坡内有确定的滑面及垂直裂隙编辑课件61编辑课件编辑课件62编辑课件编辑课件63当断裂出露在坡顶时：

当断裂出露在坡面时：边坡的稳定程度，以稳定系数表示，抗滑力与滑动力之比：

编辑课件当断裂出露在坡顶时：编辑课件64C=0（二）矢量法力多边形封闭为平衡状态步骤：1、绘铅直重力矢W，比例自选2、接W之首绘V矢，与W方向垂直3、接V之首绘U矢，与铅直方向成β角4、接U之首绘反力矢N，与铅直方向与U同5、求封闭力矢S，其方向平行滑面，指向与滑动方向相反。自W之尾绘线，使其平行滑面，并与N矢相垂交，便是所求平衡抗力S。编辑课件C=0编辑课件65抗力中摩擦阻力接U绘拐角φ，在S线上截取便是稳定系数：二、边坡内无确定的滑面，最危险滑面位置可分析求得1、滑面临界倾角（不计U、V）平衡方程：

编辑课件抗力中摩擦阻力编辑课件66又由于：故：编辑课件又由于：故：编辑课件67或：令：最后解得：编辑课件或：令：最后解得：编辑课件68（最危险滑面倾角）（排土台阶，土边坡，锡盟地区）α<45度多为圆弧滑坡，坡角较大时，多为平面滑面2、直立边坡的临界高度：编辑课件（最危险滑面倾角）（排土台阶，土边坡，锡盟地区）编辑课件69当边坡垂直时，α=90度所以：编辑课件当边坡垂直时，α=90度所以：编辑课件70带入整理后得：应用公式：教材中：编辑课件带入整理后得：应用公式：教材中：编辑课件71

5－7式将代入上式可得：对于垂直边坡时，α=90°：方法二：编辑课件

72

把α=90°代入5－7式：

以上绘制曲线图5－6：

编辑课件编辑课件73

说明：

1、垂直边坡的高度大于上式值时，岩体自重力足，以使边坡产生剪切破坏，滑坡。

2、小于上式值时，处于弹性应力状态，不发生剪切位移。

3、任意边坡滑动时，剪切面仅在距坡顶一定的深度即

以下方能产生，以上岩层成为弹性层，它的破坏呈拉断。抗拉强度小于抗剪强度

4、当边坡体内某局部开始达到塑性变形，而远未形成滑坡之前，坡顶处便首先出现编辑课件说明：编辑课件74

垂直张裂隙，往往称作为滑坡的前兆特征，用来预报即将发生滑坡。存在最小的极限高度，相对应的弱面倾角为：当C=0时，张性断裂时，岩石坚硬：极限平衡编辑课件垂直张裂隙，往往称作为滑坡的前兆特征，用来预报即将发75

说明：当C时，滑面被较陡的坡面切割，而沿滑面的摩擦角又小于滑面倾角时，即：，则可能产生滑坡，与坡面和坡角无关（在α>β时而言）,此时为增加边坡稳定性,减少坡高和削坡是无益的,只有沿滑面削掉或机械加固，煤矿多见此种例子。三、边坡内无确定的拉张裂缝，其最危险的位置可分析求得

1、滑体稳定系数编辑课件编辑课件76将带入上式编辑课件将带入上式编辑课件772、拉张裂缝的临界高度解Fs的极限值（最小化）不考虑水的因素，一般采用减弱系数法处理，分步微分法设：编辑课件编辑课件78求Fs极值，设，用分步微分法：令又知：编辑课件编辑课件79令：编辑课件令：编辑课件80得：编辑课件得：编辑课件813、滑体临界顶宽从图中求：代入上式：编辑课件3、滑体临界顶宽编辑课件82编辑课件编辑课件83四、实例分析1、条件：已知某矿坡高382m，坡角42度，断层倾角70度（弱面），宽度5m，求解①：Fs，②：坡角编辑课件编辑课件84岩体力学性质：闪长岩：γ=27KN/m3c=500－1000KPaφ=40度断层c'=0－30KPaφ'=18度2、滑动模式经分析确定为平面滑动3、稳定性计算：编辑课件岩体力学性质：编辑课件85编辑课件编辑课件864、计算结果度不同坡角θ=42－49°，冲水条件编辑课件编辑课件87粘聚力C=500－1000KPa，计算结果见表5-1结论：边坡尚可适当加陡5.4圆弧画面计算方法引言：适用范围1、匀质土坡2、露天矿的排土场3、结构面与边坡面相反倾向的岩体边坡一、纯粘性土（φ=0）假设条件编辑课件粘聚力C=500－1000KPa，计算结果见表5-1编881、滑体围绕一定轴心成钢体转动2、画面通过坡脚或坡脚以下力矩平衡条件分析边坡稳定性：编辑课件1、滑体围绕一定轴心成钢体转动编辑课件89计算的圆弧是无数的应从中确定出最危险滑面Fs最小者为最危险滑面第一步：先假设一弧，通过坡脚，轴心为O第二步：分析作用力作用在圆弧上的力包括1、滑体重力W2、沿弧面的粘聚力C3、弧面上滑体所受的反力N编辑课件计算的圆弧是无数的编辑课件90第三步：建立极限平衡方程：

抗滑力矩=滑动力矩抗滑力矩其中：编辑课件编辑课件91抗滑力矩编辑课件抗滑力矩编辑课件92抗滑力矩滑动力矩a为整个滑体，重心与转轴的力臂长VABDF，计算时分为VABD，求各自力矩：编辑课件抗滑力矩编辑课件93又：编辑课件编辑课件94平衡方程：抗滑力矩＝滑动力矩：5－17表达式，粘聚力值因圆弧的几何参数（W，R）而定。解：C极大值，可确定最危险滑弧面即对β求导并求极大值得：编辑课件平衡方程：抗滑力矩＝滑动力矩：编辑课件955－19联立5－18，5－19两式子，用数值解法绘制成图5－12；编辑课件编辑课件96从图5－12可求得不同坡角α之下的ω，β;而α，ω，β三个值代入5－17式，可求H，也可将5－17式绘制成图，直接可取用数值：编辑课件从图5－12可求得不同坡角α之下的ω，β;而α，ω，β三97α=90度，极限坡高

二、兼有C和φ时的条分法将滑体划分为垂直分条1、滑动力矩Md为各分条的重力Wi与重力线对圆心取矩Xi的乘积之和即βi为分条底滑面倾角编辑课件α=90度，极限坡高编辑课件982、抗滑力矩Mr为各分条在滑面上所能提供的最大抗剪力Si与滑弧半径的乘积之和3、滑体的稳定系数Fs编辑课件2、抗滑力矩Mr为各分条在滑面上所能提供的最大抗剪力S99第六章

滑坡防治引言：防治滑坡工作特点1、提高边帮角，减小剥采比，获较大的经济效益。2、允许有一定的边坡破坏概率。3、实践证明，加大边坡角有最优区间，并非边帮角越大越好，应考虑综合效率（如运输费用）。4、在生产过程中特别注意边坡岩体动态监测，工程地质和水文地质调查以及稳定分析工作，如发现滑坡征兆，及时防治滑坡，以免造成损失。6.1滑坡防治方法类型及程序一、滑坡防治方法类型方法：1、削坡，压坡脚；削坡降低下滑力，提高Fs，压坡脚阻止滑体下滑，内排即为例证。2、增大或维持边坡岩体强度3、人工建造支挡物（人工加固）编辑课件编辑课件100

二、滑坡防治工作的一般程序

1、进行有关滑坡原因的工程地质、水文地质的勘探工作

2、截集并排出流入滑坡区的地表水

3、疏干滑坡区域附近的地下水，或降低地下水位

4、削坡减载，反压坡脚或清除滑体，爆破减震等

5、采用人工支挡物或其他预防措施编辑课件编辑课件1016.2大型预应力锚杆（索）一、概述1、采用大型预应力锚杆（索），增大帮坡角10－15度2、安装深度可达80m3、预应力可达到几百吨4、锚杆加固系统结构（如图6－3）锚头锚杆水平横梁锚固段金属网二、锚杆（索）加固边坡的工作原理1、固结锚固段（或越过滑面），利用分隔圈使钢筋混凝土固结牢固2、施加预应力编辑课件6.2大型预应力锚杆（索）编辑课件102编辑课件编辑课件103

3、拧紧锚头，形成锚杆（索）为中心的密合整体

4、在若干锚杆（索）的联合作用下，形成一个均匀的压密带，提高岩体强度

5、滑面处增加摩擦力，提高边坡岩体的稳定性

6、未压密的部分岩体，由水平横梁，金属网支护，防止金属网锈蚀，用沥青或水泥浆喷护

编辑课件3、拧紧锚头，形成锚杆（索）为中心的密合整体编辑课件1047、锚杆疏密程度的形成连续压密带即可（窄压密带）三、锚杆（索）设计1、锚杆（索）锚固力的确定滑体受到滑体重力W、锚固力P两个力的作用：编辑课件7、锚杆疏密程度的形成连续压密带即可（窄压密带）1052、最佳安装角的确定（）最佳“”应为所需锚固力最小即：6－1式中，分母最大即为P最小即：编辑课件编辑课件106

所以：

一般

=5－10度向水平方向下方倾斜5－10度3、锚杆（索）承载力计算锚杆（索）承载力一定要大于锚固力锚杆（索）才可能不被拉断编辑课件编辑课件107>P(KN)

Q:锚杆承载力，KN;

D:锚杆（索）的直径；：锚杆（索）材料的抗拉强度，KN/cm2；

P：锚杆（索）的锚固力，KN；

4、锚固长的确定要实现锚固力，必须足够的锚固长度锚固长度的大小与下列因数有关①、锚固段砂浆与锚固杆的粘结强度R1编辑课件

108MPa光面钢筋MPa螺纹钢

R为混凝土标号，kg/cm2；②水泥砂浆与孔壁的粘性强度R2，MPa;③锚固段岩体的抗拉强度R3，MPa;锚固段长度l应按R3>R2>R1的原则确定按R1确定l较为合理四、锚杆（索）应力状态的测试编辑课件M109作用：1、检查锚杆安装有效性

2、锚杆（索）应力变化情况方法：

1、刚

2、电阻应变片

3、信息平台随时查寻应力变化情况五、大型预应力锚杆（索）加固边坡实例编辑课件作用：编辑课件1106-4疏干排水引言：水对边坡影响使边坡岩体强度降低动水压力静水压力因此防排水工作非常重要编辑课件6-4疏干排水编辑课件111一、地表排水

1、采场周边设截水沟堤坝

2、裂隙填堵裂隙大时先填透水性好的材料先填堵，顶部用隔水性能好的材料密封，防止深部产生静水压力。编辑课件一、地表排水

1、采场周边设截水沟堤坝编辑课件112二、水平钻孔排水

对降低裂隙和潜在滑面附近的水压很有效的施工方法：5%坡度的钻孔，孔径50—80mm，水自然流水坡度3‰集水管采场底部积水坑排除采场外积水池真空排水费用高一般不采用。图6.4.1使水渗透压力近似垂直于滑面，增大了法向压力，有利于边坡稳定。图

6.4.1编辑课件二、水平钻孔排水

对降低裂隙和潜在滑面附近113三、垂直排水井（疏干井）

水位降低位置：L=1.35H（一）流程：疏干井水地面沟道地面储水池书中抽入积水坑是错误的。（二）注意事项：

1、切忌水自由排放，要考虑汇水面积范围和地表水与地下水的水力联系。

2、切忌将水排入采场积水坑然后再抽到地面积水池，增加排水费用。

3、排水沟网及积水池防渗漏工作要做好。（三）优点:1、穿孔2、采装3、运输4、排卸编辑课件三、垂直排水井（疏干井）

水位降低位置：L=1.35H编辑课114四、地下疏干巷道排水（简述）

费用高，如有旧井巷道利用可行，排土场基底地下盲沟排水。编辑课件四、地下疏干巷道排水（简述）

费用高，如有1156-5控制爆破

1、微差减震爆破；2、预裂爆破；3、缓冲爆破。编辑课件6-5控制爆破

1、微差减震爆破；编辑课件116一、预裂爆破的基本原理

1、预裂爆破是在边坡计划最终边坡线上钻一排倾斜（台阶坡面角）小钻孔、装少量药比主爆孔先起爆50ms。2、截断主爆破的冲击波，减少边坡的破坏作用，提高边坡稳定性（光面爆破）。3、无需超钻，齐发爆破编辑课件一、预裂爆破的基本原理

1、预裂爆破是在边坡计划最终边坡线上117二、预裂爆破参数

1、孔径和孔距孔径50—127mm，孔距是孔径的10—20倍2、装药量采用不偶合装药（径向或轴向）；一般不充填；药量经验法。编辑课件二、预裂爆破参数

1、孔径和孔距编辑课件118

6—6抗滑挡垟

一、概述

1、依靠自力重量抵抗滑坡推力的；

2、对于滑面不深的小型滑坡面用，同时也是防治大型滑坡的综合措施之一；

3、就地取材，施工方便；

4、挡垟设置在推力小的部位；

5、保证滑体不越过垟顶的滑坡，同时不能产生挡垟下部产生新的滑面。编辑课件

6—6抗滑挡垟

一119二、抗滑挡垟的设计计算现以平底挡垟为例，要进行挡垟的抗滑抗倾覆稳定验算：1、抗滑验算KC=

当KC≥1时，挡垟不会因滑坡推动力产生水平滑动。编辑课件二、抗滑挡垟的设计计算现以平底挡垟为例，要进行挡120二、抗滑挡垟的设计计算2、挡垟倾覆稳定演算K0==当K0≥1时，挡垟不会因推力作用而倾斜。编辑课件二、抗滑挡垟的设计计算2、挡垟倾覆稳定演算编辑课件1216—7改变滑带土岩性质

通过各种措施提高滑带在弱面的土岩强度，即增加土岩的凝聚力C、内摩擦角φ值。编辑课件6—7改变滑带土岩性质

通过各种措施提高滑带122一、松动爆破滑面（一）原理：在滑动面附近进行松动爆破，破坏滑面的连续性，使得滑带的土岩φ值提高。

1、土岩经松动爆破后破碎块之间的内摩擦角增大。

2、改善滑带附近的水文地质条件，有利于稳定。（二）实例：阜新海州露天矿爆破东北环滑坡，以松动爆破滑面获得良好防治效果，主要依据：

1、7#弱层φ从19→31゜；

2、透水性条件改善；

3、滑体五个台阶均已到界，台阶上削坡不合理；

4、滑体已处于缓慢移动阶段，人工加固难以实施，爆破后趋于稳定。゜编辑课件一、松动爆破滑面（一）原理：在滑动面附近进行松动爆破，破坏滑123二、注浆法编辑课件二、注浆法编辑课件1246—8矿山工程法

指采用矿山工程措施或制定并执行正确的剥离、采矿程序维护边坡的稳定性。1、清帮减重法；2、减重压坡脚法；3、改变合理的开拓运输系统；4、合理安排开采程序；5、采用汽车运输工艺。编辑课件6—8矿山工程法

指采用矿山125第七章边坡监测

一、引言：（一）基本概念种类1、露天矿边坡监测工作:是指用仪器或装置，探测边坡岩体的移动规律或稳定状况，目的是提供边坡稳定性分析用的基础资料、预报滑坡。2、种类：

a、大面积边坡移动的观测；b、边坡表面或钻孔内局部岩体移动的观测；

c、地音监测。编辑课件第七章边坡监测

一、引言：（一）基本概念种类编辑课件126二、边坡监测特点1、经常观察巡视边坡，及时发现边坡滑坡迹象；2、对重要建筑物及早采用监测措施；3、读数及记录要仔细认真分析；4、雨季及融冻期应加强观测，认真记录相关数据；5、长期性的工作（从设计到露天矿寿命结束）。编辑课件二、边坡监测特点1、经常观察巡视边坡，及时发现边坡滑坡迹象；1277—1大面积边坡岩体移动观测

一、观测原则：1、是指在边坡上设置观测点，观测线用经纬仪、水准仪、钢尺等测量岩体移动，原则是观察方法、观测精度均应符合测量规程要求。精度1/50002、观测点设置要求：观测点上部应有清楚的中心，以保证精确测量；3、设置位置应便于观测；保证桩柱岩体牢固结合，是观测点能真实反映岩体的移动；4、观测点与露天矿的三角测量网建立联系，确定基坐标。编辑课件7—1大面积边坡岩体移动观测

一、观测原则：编辑课件128二、观测资料的图示

1、滑坡平面图内容：1边坡平面形状；

2滑体范围；

3地貌；

4测点；

5标高。2、滑坡区断面图（如图7—2）

1滑坡前后边坡外形；

2滑动面位置；

3露头；

4测点标高；

5岩层；

6构造。编辑课件二、观测资料的图示

1、滑坡平面图编辑课件129二、观测资料的图示

3、观测点位移—时间关系曲线图

4、观测点移动向量图编辑课件二、观测资料的图示

3、观测点位移—时间关系曲线图编辑课件130三、观测资料分析

（一）分析滑动面的形状及位置；（1—5）（二）分析滑坡原因；（三）预报滑坡。编辑课件三、观测资料分析

（一）分析滑动面的形状及位置；（1—5）编1317—2边坡表面测量岩体移动的装置

一、简易装置

1、裂隙上涂石膏浆或水泥砂浆，观察裂隙发展情况。

2、浅孔埋入钢桩，测量位移。二、铟钢尺伸长计；三、铟杆伸长计装置；四、多点边坡位移自动记录仪；五、滑动触点装置。编辑课件7—2边坡表面测量岩体移动的装置

一、简易装置编辑课件1327—3钻孔内测量岩体移动的装置

一、钢丝或多点不变拉力钻孔伸长装置；二、杆式钻孔伸长计装置；三、倒置摆；四、钻孔内探测滑动面的装置与仪器；五、钻孔倾斜仪。编辑课件7—3钻孔内测量岩体移动的装置

一、钢丝或多点不变拉力钻孔伸1337—4微震监测

岩石在高应力作用下会发生噪音，设备包括地音探测器，放大器，记录器、监听器等部分。分析时应注意穿孔、采掘、运输、爆破等造成的噪音。编辑课件7—4微震监测

岩石在高应力作用下会134第八章排土场稳定性

引言：一排土场类型：（一）按排土场位置分：1、内排土场；2、外排土场。（二）按开采工艺及排土设备分：

1、铁道运输机械铲排土；2、铁道运输排土犁排土；

3、汽车运输推土机（前装机）排土；排土方式：a、场地排土（露天）b、边缘式排土（剩余量30—40%）

4、排土机；5、吊斗铲或机械铲倒堆。（三）按排土场基底倾斜程度为

1、山坡（内排时倾斜<13度以下）；2、水平或近水平基底排土场；（四）按排土台阶数目分

1、单台阶；2、多台阶编辑课件第八章排土场稳定性

引言：编辑课件1351、排弃物料的物理性质；2、排土场基底条件；3、水的影响；4、排土参数；5、排土工艺。二、排土场稳定性影响因素编辑课件二、排土场稳定性影响因素编辑课件136三、排土场滑坡危害性1、影响正常生产人员及设备的安全；2、毁坏周边建筑物及道路；（排弃高度1.5倍范围内不准许有任何建筑物）3、堵塞泄洪渠道；4、地基发生蠕变。编辑课件三、排土场滑坡危害性1、影响正常生产人员及设备的安全；编辑课137四、排土场稳定性研究内容1、分析影响排土场稳定性的各种因数2、确定排土场的合理边坡角等参数；3、确定排土场的合理高度；4、排土场变形的防治措施。编辑课件四、排土场稳定性研究内容1、分析影响排土场稳定性的各种因数编1388—1排土场变形类型

一、滑动

1、排弃物内部滑动（水因素造成的）；

2、排弃物沿基底面滑动（山坡排土场易发生）（10%坡势需采取防滑挡垟措施）；

3、排土场基底滑动。二、流动（即泥石流）南方居多三、沉降编辑课件8—1排土场变形类型

一、滑动编辑课件1398—2影响排土场稳定性的因素

一、自然地理、基底岩层埋藏特征；二、水文地质因素；三、开采工艺因素；四、排弃物及基底的物理力学性质。

1、排弃物容重；

2、排弃物的抗剪强度；

3、基底的物理力学性质。编辑课件8—2影响排土场稳定性的因素

一、自然地理、基底岩层埋藏特1408—3排土场稳定性分析

一、稳定基底排土场1、将排土场表面简化为平滑面；2、在计算的滑动面上确定若干点；3、根据下式确定个点的正应力和剪应力；4、将滑动面展成水平直线；5、根据剪应力强度曲线，确定相应个点正应力的抗剪强度Iyi6、求稳定系数fs=编辑课件8—3排土场稳定性分析

一、稳定基底排土场编辑课件141二、软弱基底排土场1、软岩处理掉，在进行排土时最好为硬岩基底；2、软岩较厚则可能发生圆弧滑面；3、分条块进行计算。编辑课件二、软弱基底排土场1、软岩处理掉，在进行排土时最好为硬岩基底142三、倾斜基底排土场外排土场（山坡）内排土场（倾角<13度）分条块试算四、沿台阶走向有均布外载荷的排土场（列车运输）编辑课件三、倾斜基底排土场编辑课件143五、台阶上有集中载荷的排土场（汽车运输）编辑课件五、台阶上有集中载荷的排土场（汽车运输）编辑课件1448—4排土场滑坡防治

主要措施主要有：1、不同性质的土岩分别排弃（岩石在下，软岩在上）；2、疏干排水地表水→堤坝地下水→盲沟、排水沟3、排土场基底进行工程处理；4、设置抗滑建筑物；5、调整排土工艺及排土场参数编辑课件8—4排土场滑坡防治

主要措施主要有：编辑课件1458—4排土场滑坡防治一、土岩按性质分别排弃1、安排好剥离工程计划；2、实现不同土岩的合理运输及排弃程序；3、岩石大块在下，软岩在上；4、混排。二、疏干排水三、基地工程处理爆破→增加基底f四、支挡滑体抗滑桩；抗滑挡坝、挡垟；临时爆柱。五、调整排土工艺和排土参数。编辑课件8—4排土场滑坡防治一、土岩按性质分别排弃编辑课件146第一章概论

1.1概述一、边坡的重要性

1、节省成本

2、安全生产二、国内外露天矿边坡概述

1、露天矿开采现状及发展趋势

2、列举优化边坡的实例编辑课件第一章概论 1.1概述编辑课件1471.2基本概念一、采场边坡 （一）露天矿边坡

1、山坡露天矿

2、凹陷露天矿 （二）、边坡

1、底帮边坡

2、顶帮边坡

3、端帮边坡编辑课件1.2基本概念一、采场边坡编辑课件148（三）边坡角1、工作帮坡角2、非工作帮坡角（废正角）二、排土场边坡1、外排土场建立条件2、内排土场建立条件3、排土场台阶高度、坡面角4、排土排弃物的性质5、稳定性分析编辑课件（三）边坡角编辑课件1491.3滑坡概论及研究意义 一、边坡变形种类 1、剥离（振动、风化） 2、崩落（陡立柱状岩体突然倒塌滚动） 3、滑动（沿一定的面或带缓慢移动）→滑坡 4、流动（指饱和水的松软岩体沿4度－6度甚至更缓的斜面流动） 5、沉陷变形、垂直下沉 排土场管理主因 所以规范规定排土场到边坡一定距离范围内有2－5％的反坡 如图2所示编辑课件1.3滑坡概论及研究意义 一、边坡变形种类编辑课件150三、滑坡危害

1、阻断运输线路（铁道、公路、胶带）

2、推倒、掩埋采掘运输设备

3、破坏地面工业民用建筑物 总体规划不合格 地面建筑物安全距离采场0－200m，>200m即按200米设置。

排土场造成周边地面地形变形滑坡危害较大。如神华准能黑岱沟储煤仓、铁路地面、胶带走廊等案例。

编辑课件三、滑坡危害 1、阻断运输线路（铁道、公路、胶带）编辑课件151四、优化边坡角同时考虑两个问题 1、剥离费2、边坡维护费编辑课件四、优化边坡角同时考虑两个问题编辑课件1521.4露天矿边坡的特点 与水库岸坡、坝肩、引水渠道、铁路、公路路堑和路堤、山区挖方工程的的边坡相比有以下特点： 一、边坡较高 几米到600米，走向长，揭露的岩层多，岩体结构复杂 二、煤矿边坡岩体主要是沉积岩：层理明显，弱夹层较多，岩石强度低。稳定边坡角大约40度以下。 金属矿主要是岩浆岩、变质岩，强度高，但断层、节理发育，不利于边坡稳定。稳定边坡角大约50度以下。 三、主要是滑动变形

编辑课件1.4露天矿边坡的特点 与水库岸坡、坝肩、引153四、露天矿边坡是人工机械开挖边坡,边坡岩体较破碎，边坡一般不加维护，易受风化作用影响。五、露天矿场每日受爆破、机车行走等因素，边坡受振动影响大，受到的设备自身载荷及冲击载荷较大。六、露天矿服务年限长。内排有利于防治边坡滑坡；陡帮开采配合内排效果较好，如平装西露天煤矿。七、不同地段边坡稳定程度是不同的。重要的建（构）筑物、高压线和铁路等一级建筑物要求稳定性高编辑课件编辑课件1541.5研究内容及步骤 一、研究内容

1、边坡岩体中各种结构面 如断层、层面、节理、裂隙分布状态

2、结构面的物理力学性质

3、水

4、开采工艺、河流、爆破、构造应力

5、设计边坡

6、提出防滑措施

7、边坡监测编辑课件1.5研究内容及步骤 一、研究内容编辑课件155 二、研究步骤

1、矿山勘探，设计阶段必须开始边坡工作；

2、矿山投产后，做大量的边坡实验研究，校核边坡稳定角；

3、长期性工作，直到露天矿寿命结束

4、最后评价编辑课件 二、研究步骤编辑课件156第二章影响边坡稳定性的因素 引言：因素分类

1、内因：岩石的矿物组成及地质结构

2、外因：水、震动、构造应力、采矿活动、风化及温差编辑课件第二章影响边坡稳定性的因素 引言：因素分类编辑课件1572.1岩石矿物组成的影响 1、不同矿物的强度不同 （1）、Na、K、Ca、Mg等化合物易溶于水，为不稳定矿物 （2）、蒙脱石[(OH)4Al4SiO8O20]吸水性强而透水性差，易导致滑坡 2、岩石是矿物的集合体 3、岩石有晶质>非晶质>碎屑质 硅质胶结>钙质胶结>泥质胶结 粒度<0.005mm时，粒度增加时，内摩擦角减小4、岩石的构造有定向与非定向之别编辑课件2.1岩石矿物组成的影响 1、不同矿物的强度不同编辑课件1582.2岩体结构面、结构体、岩体结构定义：结构面：岩体中这些自然生成的强度减弱面统称为结构面

结构体：这些结构面将岩体切割成不同规模和几何形态的块体

工程岩体：有结构面和结构体组成的具有一定结构的地质体的一部分编辑课件2.2岩体结构面、结构体、岩体结构定义：结构面：岩体中这些159一、结构面（I－V级）煤矿中主要5种面： 1、软弱夹层：粘土层、碳质页岩层、泥岩、薄煤层、页岩层 2、岩层面、节理 3、断层 4、节理、裂隙 节理是构造裂隙 裂隙是原生裂隙5、片理、页理：压应力作用下动力变质的结果二、结构体 I－V级三、岩体、结构编辑课件一、结构面（I－V级）编辑课件1602.3水的影响 露天矿采场及排土场边坡防水便等于防滑。雨后、雨季、解冻时期 现场防治水办法介绍。 一、水在岩石中存在的的形态 （一）、气态水 是结晶水及化学水，对岩体稳定性影响不大 （二）、结合水

1、吸附水（或强结合水）强结合水，70000倍重力加速度不能使其分离。

2、薄膜水（或弱结合水）弱结合水，长期荷载可能被挤出 结合水是在岩石中颗粒表面与水分子的吸引力（静电引力）而结合的水

编辑课件2.3水的影响 露天矿采场及排土场边坡防水便等于防滑。雨后、161 吸附水：是颗粒表层或离子的吸附层内的水分子，在分子力作用下，不能移动。 薄膜水：是离子扩散层内的水分子，若在分子力作用下可能移动，在长期荷载作用下可能部分被挤出 （三）、自由水：是土岩颗粒水化膜以外的水，受重力影响，分毛细水和重力水 1、毛细水 ①、孔隙角水 ②、悬浮水 ③、毛细孔水 毛细孔水是岩石毛细孔内的水（结合水除外）它与重力水相同，可以传递静压力编辑课件 吸附水：是颗粒表层或离子的吸附层内的水分子，在分子力作用下1622、重力水①、渗流水②、地下水（四）、固态水（冰） 体积增大、扩大裂隙、减弱岩体强度（融冰期边坡易滑原因）。

总之，边坡岩体内的水主要是结合水和自由水编辑课件2、重力水编辑课件163 二、水对边坡的不利影响主要表现

1、软化岩体，降低其强度；

2、静水压力

3、动水压力：自由水在重力作用下流动，对岩石产生动水压力编辑课件 二、水对边坡的不利影响主要表现编辑课件164

三、地下水在边坡内的分布1、在松软土岩中水位变化编辑课件 三、地下水在边坡内的分布编辑课件1652、坚硬岩石中裂隙水无定向坚硬岩石的水文地质条件不易掌握全貌，水位差异很大编辑课件2、坚硬岩石中裂隙水无定向编辑课件166现场实例介绍 1、辽宁阜新海州露天煤矿1956年－1957年之间39次滑坡中，有24次有水的影响 2、平装西露天煤矿工作帮1957年8月14日第24次滑坡39.5立方米的滑坡是连续三天降雨，雨水渗入绿泥层面及滑体，以及滑体下部常年积水1－2米，深浸泡而发生的。1983年4月18日，第26次滑坡，47.73立方米玄武岩裂隙水渗透到松散砂岩，使滑体底部页岩层泥化层发生的编辑课件现场实例介绍编辑课件167

3、义马

4、哈密三道岭

5、大冶露天铁矿狮子山北帮西口工程滑体

6、海南露天铁矿

7、云南小龙潭露天煤矿编辑课件 3、义马编辑课件168 四、静水压力作用露天矿上部风化带岩层受水浸润后容重增加岩石饱和水容重 γ0:干容重

n:空隙比 γw:水容重 d:岩石比重编辑课件 四、静水压力作用露天矿上部风化带岩层受水浸润后容重增加编辑169饱水重量：浮重量：干重量孔隙水重量干重量骨架颗粒水重编辑课件饱水重量：干重量孔隙水重量干重量骨架颗粒水重编辑课件170则岩柱所受浮力：

静水压力就是水压三角形乘积：中点水压强度：

编辑课件则岩柱所受浮力： 编辑课件171

实践中，当坡底处断裂面无渗流时，则该处的水的压强不等于零，并可达到高峰值。编辑课件实践中，当坡底处断裂面无渗流时，则该处的水的压强不等于零172五、动水压力作用：动水压力是指渗流水在流通过程中作用于岩石颗粒上的渗流力，它是体积力实验表明：多孔隙（或裂隙）水相互贯通，因而产生渗流水，动水压力圆管内的水流运动时需要克服阻力

1、与管径大小成反比

2、与两端压差成正比3、岩石介质中水的渗流阻力与孔隙率成反比

编辑课件五、动水压力作用：动水压力是指渗流水在流通过程中作用于岩石173动水压力：计入

P浮力，静动压力为矢量和滑面上切向法向分力

N（指向滑面）=编辑课件动水压力：=编辑课件174结论：稳定渗流边坡的水压，包括静压与动压，可近似按滑面上各点水的压强乘以该处滑面面积计算即近似等于滑面上的静水压力值编辑课件结论：稳定渗流边坡的水压，包括静压与动压，可近似按滑面上各点1752.4爆破作业、振动影响一、影响因素1、爆破震动增加了边坡的滑动力2、爆破作用破坏边坡岩体降低了岩体强度，使雨水地下水易于沿爆破后岩石裂隙渗透，加速岩体风化3、穿、采、运设备作业时，使饱和水岩土液化二、破坏主因震波在岩石中传播有纵波，横波，主要是纵波编辑课件2.4爆破作业、振动影响一、影响因素编辑课件176横波是二者方向一致地震时：m/s编辑课件横波是二者方向一致m/s编辑课件177三、减震措施1、控制一次爆破药量2、微差爆破最佳时间，不使各次震波峰值叠加而达到最高值3、采用预裂爆破、缓冲爆破编辑课件三、减震措施编辑课件1782.5构造应力影响据弹性理论：每次大的深部构造运动都会导致产生新的应力状态水平应力=上覆岩层重力×侧压应力系数构造应力场内：自重应力水平应力铅直应力李四光《地质力学理论》非洲测得：水平应力是铅直应力的2.6倍编辑课件2.5构造应力影响据弹性理论：编辑课件1792.6其他因素影响一、露天矿存在年限具体讲应指边坡服务年限时间长，岩体强度减弱大，稳定系数大些二、边坡形状凹形：侧向阻力大，稳定性好凸性：侧向阻力小，稳定性不好但凸性边坡剥离量最小，经济合理三、地形荷载：外排土场就近位置推进方向（工作线）破坏岩体完整性，引起边坡滑落总之，因为边稳固什么很多，尚待研究。编辑课件2.6其他因素影响一、露天矿存在年限编辑课件180第三章边坡工程地质程序及岩体结构

面的调查、统计与分析

编辑课件第三章边坡工程地质程序及岩体结构

1813—1边坡工程地质工作程序

一、边坡工程工作主要任务：1、搜集影响边坡稳定性的各项因素；2、分析边坡岩体的稳定性：

—查明岩体中结构面分布及岩性变化；

—分析潜在滑面；

—建立滑动模式。编辑课件3—1边坡工程地质工作程序

一、边坡工程工作主要任务：编辑182二、边坡工程地质工作程序：1、区域地质背景；2、矿区地质构造；3、露天矿现采场边坡工程地质条件；4、露天矿最终采场边坡工程地质条件；5、露天矿边坡工程地质分区。编辑课件二、边坡工程地质工作程序：1、区域地质背景；编辑课件183三、露天矿边坡各阶段的工作内容矿山地质勘探报告；露天矿设计阶段；投产以后岩层暴露。编辑课件三、露天矿边坡各阶段的工作内容矿山地质勘探报告；编辑课件184四、绘制边坡工程地质平面图及断面图内容1、岩性分布；2、地质结构面分布3、出水点；4、采掘台阶现状；5、工程地质分区及剖面线；6、岩石力学试验取样地点。编辑课件四、绘制边坡工程地质平面图及断面图内容1、岩性分布；编辑课件185五、E.HOCK边坡工程地质工作程序图1、利用已有的勘测、地测及岩芯初步收集资料↓2、初建边坡地质模型、评价其稳定性↓3、排除稳定性地段、此段边坡稳定性按运输条件定↓4、确认不利的地质结构面可能失稳的地段↓5、详细的工程地质研究包括补勘↓6、岩体强度试验→7、水文试验及监测↓8、以5、6、7所得资料进行稳定性分析↓9、设计危险地段边坡，拟定加固措施及监测计划，进行各种可能方案对比↓10、位移监测及滑坡预报，在不危及人员及设备等条件下承担滑坡风险。编辑课件五、E.HOCK边坡工程地质工作程序图编辑课件1863—2岩体结构面的调查

主要调查节理、岩层面产状、密度。方法：地面测量；钻孔。一、结构面地面调查（表3-1为调查内容）二、钻孔定向取芯，主要是探明深部的不利结构面。（一）岩芯定向三个要素：倾向、倾伏角、围岩轴线（旋转的某一基准线）。编辑课件3—2岩体结构面的调查

主要调查节理、岩层面产状、密度。编1873—3岩体结构面的统计

一、玫瑰图法此法为一半圆形，径向刻度表示裂隙数目，圆周上刻度表示裂隙倾向，与其垂直方向表示走向。常用于缓斜岩层，裂隙多与岩层垂交，在露天矿有实际意义。编辑课件3—3岩体结构面的统计

一、玫瑰图法编辑课件188二、赤平极射投影法（一）定义：赤平极射投影表示点、线、面的角距关系或方位的平面拱形，而不涉及面的大小，线的长度或点与点之间的绝对距离。为了确定角距或方位，必然要设立一个坐标原点，自此点向四面八方发出射线，作为角度线来量度方向。（把空间的点、线、面自球的中心投影于球面上，为了便于观测，把球面上的点、线、面再以南、北极为焦点（发射点）投影于三维赤道平面上）球面上的投影既不便于观察，又不易于表示，于是把球面的点、线、面再以南极或北极为焦点（发射点）投影于赤道平面上，这种投影叫做赤平极射投影。编辑课件二、赤平极射投影法（一）定义：编辑课件189二、赤平极射投影法拱形原理：作一投影球O（参考球）表示三维空间，球的上下极点为A及F，赤道平面为NWSE。编辑课件二、赤平极射投影法拱形原理：作一投影球O（参考球）表示三维空190二、赤平极射投影法1．点的投影:在球的上半球面上有一点H，自球的下半球的极点F向H发射线FH，射线与赤道平面的交点M，便是H点的赤平极射投影。几何实物位于上半球，极点在下半球时的投影称上半球投影。编辑课件二、赤平极射投影法1．点的投影:在球的上半球面上有一点H，自191二、赤平极射投影法2.线的投影一条直线与球交于两点B及C，BCF成为一平面，所以它的投影必然是一条直线bc。编辑课件二、赤平极射投影法2.线的投影编辑课件192二、赤平极射投影法3.面的投影大圆斜面SHNH‘表示投影：SMNG。编辑课件二、赤平极射投影法3.面的投影编辑课件1933—4岩体结构面的分析

了解编辑课件3—4岩体结构面的分析

了解编辑课件1944—1岩石的物理、水理性质

一、岩石的主要物理性