FLAC軟件在某露天采場邊坡穩(wěn)定性分析中的應用

周瑞龍　鐘　豫

(江西省地礦資源勘查開發(fā)中心)

?

FLAC軟件在某露天采場邊坡穩(wěn)定性分析中的應用

周瑞龍鐘豫

(江西省地礦資源勘查開發(fā)中心)

我國金屬礦山中，露天礦山占有較大比例，該類礦山在開采過程后對邊坡的穩(wěn)定產生了較大的負面影響。以某露天礦山為例，利用FLAC軟件，通過建立露天礦邊坡數(shù)值模型，對露天采場邊坡穩(wěn)定性進行了分析，得出了露天采場邊坡穩(wěn)定性的定量化分析結果，對于該露天礦邊坡災害防治有一定的參考價值。

FLAC露天礦邊坡數(shù)值模型穩(wěn)定性分析

1　礦區(qū)概況

某露天礦區(qū)地層組成較復雜，其構成包括了深變質與混合巖作用的前震旦系與之后的沉積層。黑云角閃斜長片麻巖夾磁鐵石英巖是其主要巖性。由于花崗巖化作用較明顯，部分變質巖仍有殘留，混合巖與混合花崗巖內有扁豆體存在。沙河與灤河是礦區(qū)的重要地表水系，而棒錘山鐵礦與灤河僅相距2 km，與沙河最近距離約500 m。在礦體南部第四系地層中存在中等富水弱承壓孔隙水，第四系地層厚14～30 m，標高59.5～40.6 m，而地下水埋深9.5～14.5 m，標高55.1～65.5 m。礦區(qū)內南部邊坡有一大斷層，走向N50°～60°E，傾角70°，斷層缺少脈巖。露天礦南北邊坡被斷層切割，在南部斷層內存在滲水問題，嚴重威脅該露天礦的邊坡穩(wěn)定。目前該礦開采標高為-76 m，最大邊坡高度已近200 m。

2　穩(wěn)定性分析

2.1計算參數(shù)

根據(jù)工程地質條件，礦山南部邊坡受大斷層切割，該段邊坡出水點較多，出水量較大，且常年不斷，成為影響邊坡穩(wěn)定的主要因素，尤其在雨水季節(jié)對邊坡穩(wěn)定的影響更為嚴重。故本研究截取該礦露天采場南幫邊坡剖面進行穩(wěn)定性分析，該剖面坡頂標高66 m，坡底標高-124 m，高差190 m，總邊坡角38°。通過室內巖石力學試驗，根據(jù)地質勘探資料及鉆孔取樣分析，采用強度折減系數(shù)法[1-4]，得到了邊坡各分層的巖體力學參數(shù)(表1)。

表1　B-B剖面巖層穩(wěn)定性分析計算參數(shù)

2.2穩(wěn)定性分析結果

經(jīng)計算，安全系數(shù)為1可保持該露天礦邊坡體極限平衡。該露天礦邊坡穩(wěn)定性分析結果如圖1～圖5所示。由圖1可知：標高為42～66 m，應力聚集且應變極大，導致該段邊坡處于危險環(huán)境中。由圖2～圖4可知：第四系土層有部分單元位于第四系土層與巖層的包絡線上方。由圖5可知：剖面整體的塑性區(qū)基本都在標高42～66 m范圍內，該范圍內的第四系土層和少部分風化層內的邊坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1　剖面應力應變云圖

為確認邊坡的不穩(wěn)定區(qū)域，利用FLAC軟件繪制了邊坡網(wǎng)格單元的位移矢量圖和位移速度矢量圖，分別見圖6、圖7。由圖6、圖7可知：第四系土層和部分風化層(標高42～46 m)的單位位移矢量最大。

圖2　第四系土層破壞包絡線

圖3　風化層破壞包絡線

圖4　未風化層包絡圖破壞包絡線

圖5　塑性狀態(tài)

圖6　單元位移矢量

圖7　單元位移速度矢量

3　結　語

以某露天礦山為例，采用FLAC軟件建立了該礦邊坡數(shù)值模型，并進行了邊坡穩(wěn)定性分析，認為邊坡處于極限平衡狀態(tài)的安全系數(shù)為1。通過各層破壞包絡線圖的分析可知，第四系土層和少部分風化層處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在該幫段可采用排水疏干和削坡卸載方法，提高邊坡第四系土層和少部分風化層的穩(wěn)定性，確保該礦露天開采工作的安全進行。

[1]劉波，韓彥輝.FLAC實例分析教程[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]劉波，韓彥輝.FLAC原理實例與應用指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]陳沙，岳中琦，譚國煥.基于數(shù)字圖像的非均質巖土工程材料的數(shù)值分析方法[J].巖土工程學報，2005，27(8)：956-964.

[4]劉寶琛.礦山巖體力學概論[M].湖南：湖南科技出版社，1982.

2016-03-10)

周瑞龍(1985—)，男，工程師，碩士，330030 江西省南昌市迎賓北大道938號。