周瑞龙　钟　豫

(江西省地矿资源勘查开发中心)



FLAC软件在某露天采场边坡稳定性分析中的应用

周瑞龙钟豫

(江西省地矿资源勘查开发中心)

我国金属矿山中，露天矿山占有较大比例，该类矿山在开采过程后对边坡的稳定产生了较大的负面影响。以某露天矿山为例，利用FLAC软件，通过建立露天矿边坡数值模型，对露天采场边坡稳定性进行了分析，得出了露天采场边坡稳定性的定量化分析结果，对于该露天矿边坡灾害防治有一定的参考价值。

FLAC露天矿边坡数值模型稳定性分析

1　矿区概况

某露天矿区地层组成较复杂，其构成包括了深变质与混合岩作用的前震旦系与之后的沉积层。黑云角闪斜长片麻岩夹磁铁石英岩是其主要岩性。由于花岗岩化作用较明显，部分变质岩仍有残留，混合岩与混合花岗岩内有扁豆体存在。沙河与滦河是矿区的重要地表水系，而棒锤山铁矿与滦河仅相距2 km，与沙河最近距离约500 m。在矿体南部第四系地层中存在中等富水弱承压孔隙水，第四系地层厚14～30 m，标高59.5～40.6 m，而地下水埋深9.5～14.5 m，标高55.1～65.5 m。矿区内南部边坡有一大断层，走向N50°～60°E，倾角70°，断层缺少脉岩。露天矿南北边坡被断层切割，在南部断层内存在渗水问题，严重威胁该露天矿的边坡稳定。目前该矿开采标高为-76 m，最大边坡高度已近200 m。

2　稳定性分析

2.1计算参数

根据工程地质条件，矿山南部边坡受大断层切割，该段边坡出水点较多，出水量较大，且常年不断，成为影响边坡稳定的主要因素，尤其在雨水季节对边坡稳定的影响更为严重。故本研究截取该矿露天采场南帮边坡剖面进行稳定性分析，该剖面坡顶标高66 m，坡底标高-124 m，高差190 m，总边坡角38°。通过室内岩石力学试验，根据地质勘探资料及钻孔取样分析，采用强度折减系数法[1-4]，得到了边坡各分层的岩体力学参数(表1)。

表1　B-B剖面岩层稳定性分析计算参数

2.2稳定性分析结果

经计算，安全系数为1可保持该露天矿边坡体极限平衡。该露天矿边坡稳定性分析结果如图1～图5所示。由图1可知：标高为42～66 m，应力聚集且应变极大，导致该段边坡处于危险环境中。由图2～图4可知：第四系土层有部分单元位于第四系土层与岩层的包络线上方。由图5可知：剖面整体的塑性区基本都在标高42～66 m范围内，该范围内的第四系土层和少部分风化层内的边坡体处于不稳定状态。

图1　剖面应力应变云图

为确认边坡的不稳定区域，利用FLAC软件绘制了边坡网格单元的位移矢量图和位移速度矢量图，分别见图6、图7。由图6、图7可知：第四系土层和部分风化层(标高42～46 m)的单位位移矢量最大。

图2　第四系土层破坏包络线

图3　风化层破坏包络线

图4　未风化层包络图破坏包络线

图5　塑性状态

图6　单元位移矢量

图7　单元位移速度矢量

3　结　语

以某露天矿山为例，采用FLAC软件建立了该矿边坡数值模型，并进行了边坡稳定性分析，认为边坡处于极限平衡状态的安全系数为1。通过各层破坏包络线图的分析可知，第四系土层和少部分风化层处于不稳定状态，在该帮段可采用排水疏干和削坡卸载方法，提高边坡第四系土层和少部分风化层的稳定性，确保该矿露天开采工作的安全进行。

[1]刘波，韩彦辉.FLAC实例分析教程[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]刘波，韩彦辉.FLAC原理实例与应用指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]陈沙，岳中琦，谭国焕.基于数字图像的非均质岩土工程材料的数值分析方法[J].岩土工程学报，2005，27(8)：956-964.

[4]刘宝琛.矿山岩体力学概论[M].湖南：湖南科技出版社，1982.

2016-03-10)

周瑞龙(1985—)，男，工程师，硕士，330030 江西省南昌市迎宾北大道938号。