永平铜矿西部排土场边坡稳定性分析

论文摘要

排土场失稳将导致矿山土场灾害和重大工程事故,不仅影响到矿山的正常生产,也将使矿山蒙受巨大的经济损失。本论文以永平铜矿西部排土场为工程背景,对其稳定性问题进行了深入的研究。通过现场工程地质和水文地质调查得到了坡面产状、岩层分布情况等地质信息,在此基础上对典型区域岩土进行了物理力学性质试验研究,得到了排土场基岩、表土层和散体物料的物理力学强度参数,并对这些参数进行了工程处理,为下一步的滑坡力学分析提供数据基础。目前在对排土场进行稳定性分析时多采用边坡稳定的理论,因此迫切需要一种适合排土场特点的稳定性研究新方法。在假设分析对象为变形体的基础上,本文尝试采用目前在岩土工程界较为成熟的FLAC3D数值模拟方法,并将其计算结果与传统极限平衡法计算所得结果进行对比分析研究。首先选取排土场边坡的典型断面,根据地质信息建立与实际情况基本一致的计算模型,然后分析边坡在当前排土高度状况下变形情况、安全系数和潜在滑移面位置。结果表明在现有堆载高度情况下,传统极限平衡法和FLAC3D数值模拟方法计算所的安全系数值均大于1.25,边坡整体上处于稳定状态。增加排土场堆高可以提高排土场容积,但对土场稳定性提出了更高的要求,因此需要合理的确定排土场极限堆载高度。本文采用FLAC3D数值模拟方法对排土场进行了分层堆载模拟,研究结果表明:随着堆载高度的增加,每一分层堆载所引起的边坡水平方向和竖直方向最大位移值都在逐渐增大;塑性区分布范围也随之逐渐扩大;安全系数值则逐渐减小。当堆载高度增加至128m时,安全系数值将减小至1.25左右。根据设计规范要求,允许稳定安全系数K值一般取1.25。因此确定排土场极限堆载高度为128m。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 边坡理论的发展和目前的研究现状
• 1.3 排土场研究概况
• 1.3.1 排土场稳定性研究意义
• 1.3.2 排土场稳定性研究概况
• 1.3.3 排土场稳定性研究方法
• 1.4 研究内容和方法
• 第二章 边坡稳定性分析方法
• 2.1 极限平衡分析方法
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 瑞典法
• 2.1.3 毕肖普法
• 2.1.4 滑楔法
• 2.1.5 以上几种方法和简化处理对计算精度的影响
• 3D数值模拟方法'>2.2 FLAC^3D数值模拟方法
• 2.2.1 概述
• 3D基本原理'>2.2.2 FLAC^3D基本原理
• 2.2.3 边坡稳定性判断依据
• 3D在边坡应用方面的优点'>2.2.4 FLAC^3D在边坡应用方面的优点
• 2.3 本章小结
• 第三章 排土场概况及岩土体物理力学性质研究
• 3.1 排土场工程地质条件
• 3.2 排土场水文地质条件
• 3.3 排土场物理力学性质试验研究
• 3.3.1 地基土的物理力学性质试验
• 3.3.2 散体物料的物理力学性质研究
• 3.3.3 排土场基岩物理力学性质研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 排土场现状边坡稳定性分析
• 4.1 计算方法的选取
• 4.1.1 排土场稳定性影响因素
• 4.1.2 排土场滑塌模式
• 4.1.3 计算方法的确定
• 4.2 传统极限平衡分析方法
• 4.2.1 分析方法
• 4.2.2 分析条件和岩土物理力学参数
• 4.2.3 计算结果
• 3D数值模拟方法'>4.3 FLAC^3D数值模拟方法
• 4.3.1 几何模型的建立
• 4.3.2 力学模型和计算参数的选取
• 4.3.3 边坡稳定性分析计算
• 3D法计算结果对比分析研究'>4.4 极限平衡分析方法与FLAC^3D法计算结果对比分析研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 排土场边坡极限堆载高度的确定
• 5.1 排土场极限堆载高度的计算方法
• 5.2 西部排土场极限堆载高度的计算
• 5.2.1 计算方法的选取
• 5.2.2 计算剖面的选择
• 5.2.3 模拟方法
• 5.2.4 计算参数的选取
• 5.2.5 计算分析
• 5.2.6 极限堆载高度的确定
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在的问题和对今后工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果