梅開(kāi)品，武尚榮

(1.云南磷化集團(tuán)海口磷業(yè)有限公司，云南 昆明 650051；2.昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650051)

關(guān)鍵字：露天邊坡；斷層；失穩(wěn)；滑坡

0 引 言

我國(guó)的露天礦山邊坡普遍存在斷層破碎帶，這嚴(yán)重影響了露天礦的邊坡穩(wěn)定性，由于礦山的礦體的儲(chǔ)存位置是固定的，露天礦的開(kāi)采就難以避免這些富存于礦體附近的斷層破碎帶，這也導(dǎo)致很多的礦山邊坡受斷層的控制影響，從而發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)礦山的安全高效開(kāi)采影響巨大。所以，研究斷層控制作用下露天礦邊坡變形破壞的機(jī)理是十分具有工程意義的。利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件可以有效地分析含斷層露天礦邊坡在開(kāi)采條件下的變形破壞情況。

1 模型的建立及參數(shù)的選取

1.1 邊坡模型的尺寸確定

為了研究含斷層露天礦邊坡在開(kāi)采條件下的變形破壞情況，我們通過(guò)建立模型分析計(jì)算不同開(kāi)采步驟下的邊坡的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。合理的模型設(shè)計(jì)可以提高計(jì)算結(jié)果的精確性，因此設(shè)計(jì)數(shù)值計(jì)算模型尺寸為650 m×80 m×350 m，每次開(kāi)挖的臺(tái)階高度均為25 m，分5個(gè)步驟依次向下進(jìn)行開(kāi)挖，最終開(kāi)采高度為125 m，即邊坡高度達(dá)到100 m，見(jiàn)圖1。模型的約束條件為頂面以及自然坡面為自由面，模型的側(cè)面以及底面為約束面。根據(jù)模型的尺寸圖建立數(shù)值模擬模型，見(jiàn)圖2。

1.2 參數(shù)的選取

該文選取的巖石力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 巖石力學(xué)參數(shù)表

2 斷層對(duì)邊坡不同開(kāi)挖步驟下的影響

2.1 斷層對(duì)不同開(kāi)挖步驟下邊坡x方向位移分析

為了分析斷層對(duì)開(kāi)采邊坡的影響，同時(shí)計(jì)算1組沒(méi)有斷層的模型進(jìn)行對(duì)比分析，按照設(shè)計(jì)好的開(kāi)挖步驟進(jìn)行開(kāi)挖模擬，可以得出各個(gè)開(kāi)挖步驟下x方向的位移圖，見(jiàn)圖3～5。

通過(guò)圖6可見(jiàn)，在前3次開(kāi)挖步驟下有無(wú)斷層情況下x方向的位移差值較小，斷層對(duì)邊坡x方向的位移影響較小，第四步驟開(kāi)挖開(kāi)始有斷層的邊坡x方向位移量增加較大，明顯要大于沒(méi)有斷層邊坡x方向的位移。

2.2 斷層對(duì)不同開(kāi)挖步驟下邊坡z方向位移分析

按照設(shè)計(jì)好的開(kāi)挖步驟進(jìn)行開(kāi)挖模擬，可以得出各個(gè)開(kāi)挖步驟下z方向的位移圖，見(jiàn)圖7～9。

從圖10可見(jiàn)，在前3次開(kāi)挖步驟下有無(wú)斷層情況下z方向的位移差值不大，斷層對(duì)邊坡z方向的位移影響較小，第四步驟開(kāi)挖開(kāi)始有斷層的邊坡z方向位移量急劇增加，明顯要大于沒(méi)有斷層邊坡z方向的位移。

綜上所述，我們得出當(dāng)邊坡開(kāi)采至一定高度后，斷層開(kāi)始對(duì)邊坡的位移量產(chǎn)生巨大的影響，這種影響很容易導(dǎo)致邊坡發(fā)生失穩(wěn)，從而產(chǎn)生滑坡。

3 有無(wú)斷層的應(yīng)力場(chǎng)對(duì)比分析

通過(guò)模擬計(jì)算，得出有無(wú)斷層在不同開(kāi)挖步驟下開(kāi)采后的剪應(yīng)力云圖，以下列出了最終5步驟開(kāi)采后的剪應(yīng)力云圖，見(jiàn)圖11。

由圖11可見(jiàn)，有斷層的邊坡模型剪應(yīng)力集中于邊坡面的內(nèi)側(cè)，斷層面與邊坡的滑移面是重合的。而沒(méi)有斷層的邊坡模型剪應(yīng)力比較分散。這表明斷層對(duì)邊坡不穩(wěn)定起到直接控制影響，斷層的位置將會(huì)控制整個(gè)邊坡的滑移面以及滑移區(qū)域。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)建立模型分析計(jì)算不同開(kāi)采步驟下的邊坡的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，研究含斷層露天礦邊坡在開(kāi)采條件下的變形破壞情況，結(jié)果表明當(dāng)邊坡開(kāi)采至一定高度后，斷層開(kāi)始對(duì)邊坡的位移量產(chǎn)生巨大的影響，這種影響很容易導(dǎo)致邊坡發(fā)生失穩(wěn)，從而產(chǎn)生滑坡。斷層對(duì)邊坡不穩(wěn)定起到直接控制影響，斷層的位置將會(huì)控制整個(gè)邊坡的滑移面以及滑移區(qū)域。