孟磊磊，孟興濤，王 潤(rùn)，王永增，曹 洋，劉小剛

（1.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司，遼寧 鞍山 114001；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 土木工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

齊大山鐵礦是鞍鋼大型露天鐵礦之一，同時(shí)也是鞍山本溪地區(qū)開(kāi)采歷史最悠久的礦山之一，目前屬于典型的大型深凹露天采坑[1]。隨著露天礦開(kāi)采深度的增加，邊坡高度、面積也相應(yīng)大幅度增加，邊坡滑坡災(zāi)害問(wèn)題也日益突出[2]，因此，露天礦邊坡開(kāi)挖穩(wěn)定性分析與控制成為了露天礦開(kāi)采的重點(diǎn)問(wèn)題之一。張俊陽(yáng)[3]等結(jié)合露天礦邊坡實(shí)例，應(yīng)用FLAC程序不斷降低土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)得到邊坡破壞滑動(dòng)面，表明FLAC 強(qiáng)度折減法適用于露天礦開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定性分析。曹蘭柱[4]等對(duì)寶日希勒露天礦南幫52#剖面邊坡的應(yīng)力應(yīng)變和位移進(jìn)行數(shù)值模擬，表明南幫邊坡失穩(wěn)時(shí)，邊坡變形失穩(wěn)雖以剪切破壞為主，拉伸破壞也相伴發(fā)生，坡頂起主要作用。孫光林[5]等應(yīng)用有限差分?jǐn)?shù)值計(jì)算軟件，對(duì)比分析了分步開(kāi)挖條件下含有和不含有軟弱夾層邊坡的影響情況，表明含有軟弱巖層邊坡對(duì)工程開(kāi)挖十分敏感。周子涵[6-7]等以大孤山西井邊坡為例進(jìn)行了計(jì)算，通過(guò)能量突變分析和安全系數(shù)變化分析說(shuō)明邊坡受開(kāi)挖擾動(dòng)的影響較為嚴(yán)重。黃輝[8]等模擬巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖后邊坡應(yīng)力、應(yīng)變，體現(xiàn)了開(kāi)挖卸荷對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響以及易發(fā)生變形破壞的部位。屈春來(lái)[9]等通過(guò)露天開(kāi)挖的數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn)，每步開(kāi)挖對(duì)巖體均有破壞性擾動(dòng)，沿片理的臺(tái)階型破壞與整體失穩(wěn)的可能性較大。在借鑒以上研究的基礎(chǔ)上，采用FLAC3D6.0 軟件和slide 軟件模擬了齊大山鐵礦東幫860 勘察線邊坡開(kāi)挖穩(wěn)定性，為采區(qū)接下來(lái)的開(kāi)挖提供預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

日式唐草的紋樣選材上相對(duì)比較單一，植物紋樣種類不超過(guò)三五種，也都是以美國(guó)西部植物紋樣為主。這也正是其來(lái)源于美式唐草的原因，其本土的植物紋樣幾乎沒(méi)有。

1 工程概況

齊大山露天鐵礦位于遼河沖積平原，緊連千山山脈，東高西低。二采區(qū)東幫860 勘查線附近邊坡產(chǎn)狀為NE60°∠35°，邊坡呈舒緩微凸形，設(shè)計(jì)高度由北向南增高。邊坡以混合巖為主，巖體比較破碎，風(fēng)化較為嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)育，特別是花崗類混合巖（黃色）力學(xué)強(qiáng)度較南部花崗混合巖低，上覆土層為第四系坡積、殘積、沖積層，此層由淤泥、黏土、粉質(zhì)黏土和砂卵石組成，低洼處厚度達(dá)到40 m。該處邊坡比較高陡，且邊坡未留設(shè)寬大碎石平臺(tái)，邊坡表面受風(fēng)化和爆破振動(dòng)等作用，碎石易滑落，對(duì)下部運(yùn)輸?shù)缆吩斐蓢?yán)重安全隱患。

探討我國(guó)醫(yī)學(xué)影像互認(rèn)共享的情況，首先要界定“互認(rèn)”與“共享”?！蛾P(guān)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)間醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、醫(yī)學(xué)影像互認(rèn)有關(guān)問(wèn)題的通知》中把醫(yī)療機(jī)構(gòu)間檢查檢驗(yàn)互認(rèn)界定為檢查資料互認(rèn)和檢驗(yàn)結(jié)果互認(rèn)，具體內(nèi)容則包括四個(gè)方面：①具體內(nèi)容包括醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)結(jié)果和醫(yī)學(xué)影像檢查資料；②臨床生化、免疫、血液和體液等臨床檢驗(yàn)中結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定、費(fèi)用較高的項(xiàng)目；③醫(yī)學(xué)影像檢查中根據(jù)客觀檢查結(jié)果出具報(bào)告的項(xiàng)目；④醫(yī)學(xué)影像檢查中依據(jù)動(dòng)態(tài)觀察過(guò)程出具診斷報(bào)告的，或診斷報(bào)告與檢查過(guò)程高度相關(guān)的項(xiàng)目?；フJ(rèn)強(qiáng)調(diào)的是結(jié)果性內(nèi)容或是客觀檢查項(xiàng)目，其目的是確定互認(rèn)項(xiàng)目以及避免重復(fù)檢查。

2 數(shù)值模擬模型及參數(shù)

2.1 模型的建立

根據(jù)地質(zhì)條件及邊坡形態(tài)，選取東幫滑坡位置860 勘察線典型剖面做力學(xué)分析。該剖面邊坡以花崗類混合巖為主，下部出露含鐵石英巖，局部邊坡夾雜少量閃長(zhǎng)巖。通過(guò)FLAC3D6.0 軟件建立的齊大山鐵礦860 勘察線東幫邊坡開(kāi)挖數(shù)值計(jì)算模型如圖1。

圖1 數(shù)值計(jì)算模型

模型寬度為425 m，高度從水平-120 m 起，一直模擬到地表，高度為248 m。計(jì)算模型共用2 747個(gè)單元，5 760 個(gè)節(jié)點(diǎn)，局部地方進(jìn)行網(wǎng)格加密。由于齊大山露天鐵礦開(kāi)采范圍較大，并且整個(gè)采場(chǎng)在環(huán)線方向上的變形很小，可以忽略不計(jì)，故設(shè)定模型坡體表面為自由面，四周及底部進(jìn)行法向約束。邊坡共開(kāi)挖3 次，開(kāi)挖垂直范圍分別為+65～+40 m 水平、-15～-30 m 水平、-30～-45 m 水平，采用Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

從圖3 中可以看出，隨著分步開(kāi)挖的進(jìn)行，最大剪切應(yīng)變總是出現(xiàn)在最危險(xiǎn)區(qū)域的坡腳，且剪切應(yīng)變?cè)隽枯^大區(qū)域不斷向坡頂方向擴(kuò)展，呈現(xiàn)逐漸貫通的趨勢(shì)，對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成不利的影響。因此，有必要加強(qiáng)標(biāo)高-50 m 水平至坡頂?shù)谋O(jiān)測(cè)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)該區(qū)域的邊坡位移。同時(shí)，需對(duì)總體邊坡進(jìn)行全面、定期檢測(cè)，力求早發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)域，為修改設(shè)計(jì)和治理邊坡積累資料，提前給出邊坡合理治理措施。

2.2 模型參數(shù)

從表1 中可以看出，Bishop 法、Spencer 法、M-P法計(jì)算的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)相近，Ordinary 法得到的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)最小，Bishop 法得到的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)最大。開(kāi)挖前Ordinary 法與Bishop 法計(jì)算的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)相差9.23%，開(kāi)挖后Ordinary 法與Bishop 法計(jì)算的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)相差10.22%。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

1302主撤巷和3003措施巷掘進(jìn)過(guò)程中，不同等級(jí)的狀態(tài)預(yù)警結(jié)果所占比例如圖5所示，由圖5可知：1302主撤巷預(yù)警結(jié)果全部為“正?！?，而3303措施巷非正常報(bào)警比例達(dá)60%，其中“威脅”的占34%，“危險(xiǎn)”的占26%。對(duì)兩工作面的預(yù)警結(jié)果進(jìn)行比較可知，3303措施巷的突出危險(xiǎn)性遠(yuǎn)大于1302主撤巷，與實(shí)際情況完全相符。

本次模擬為反演邊坡開(kāi)挖以及采動(dòng)作用下滑坡的啟動(dòng)過(guò)程，特別針對(duì)開(kāi)采過(guò)程中的3 個(gè)狀態(tài)：第1階段主要按照設(shè)計(jì)線將邊坡滑動(dòng)部位清理，主要開(kāi)挖未達(dá)到設(shè)計(jì)線部位，并計(jì)算開(kāi)挖后的該區(qū)域邊坡的穩(wěn)定性情況；第2 階段主要開(kāi)挖區(qū)域?yàn)槠麦w下部，其臺(tái)階以上基本挖至設(shè)計(jì)坡型，下部未開(kāi)挖至廠區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)高，計(jì)算開(kāi)挖后的邊坡穩(wěn)定情況；第3 階段主要開(kāi)挖坡體最下部，其臺(tái)階以上基本挖至設(shè)計(jì)坡型，下部開(kāi)挖至下一個(gè)臺(tái)階頂部位置，計(jì)算開(kāi)挖后邊坡穩(wěn)定情況。

3.1 有限差分法

有限差分強(qiáng)度折減法的基本原理是將巖土體的黏聚力和內(nèi)摩擦角的值同時(shí)用1 個(gè)折減系數(shù)Fs進(jìn)行折減，得到一組新的黏聚力和內(nèi)摩擦角數(shù)值作為新的材料參數(shù)進(jìn)行試算。當(dāng)計(jì)算不收斂時(shí)，對(duì)應(yīng)的折減系數(shù)值被稱為坡體的最小安全系數(shù)，如式（1）：

開(kāi)挖前后邊坡位移變化云圖如圖2，開(kāi)挖前后邊坡最大剪切應(yīng)變?cè)隽孔兓茍D如圖3。

式中：C′為折減后巖土體黏聚力，N；C 為折減前巖土體黏聚力，N；Fs為折減系數(shù)；φ′為折減后巖土體內(nèi)摩擦角，（°）；φ 為折減前巖土體內(nèi)摩擦角，（°）。

圖3 開(kāi)挖前后邊坡最大剪切應(yīng)變?cè)隽孔兓茍D

Janbu 法的計(jì)算的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)最接近限差分法的計(jì)算結(jié)果，開(kāi)挖前邊坡安全系數(shù)為1.159，小于東幫的安全系數(shù)設(shè)計(jì)值1.2，但是大于1，表明邊坡坡當(dāng)前狀態(tài)下穩(wěn)定性較差，不適宜繼續(xù)開(kāi)挖，要進(jìn)行邊坡處理；第1 步開(kāi)挖按照設(shè)計(jì)線將邊坡滑動(dòng)部位清理使得安全系數(shù)降低了0.016；第2 步開(kāi)挖使得邊坡安全系數(shù)降低了0.091；第3 步開(kāi)挖后邊坡安全系數(shù)保持在1.068，接近于1，安全儲(chǔ)備降低，滑坡發(fā)生的幾率增加。

圖2 開(kāi)挖前后邊坡位移變化云圖

由于電子運(yùn)動(dòng)速度快，很快在端部集聚，與中部行成電位差，出現(xiàn)超熱電子泄漏，使溫度，密度降低，約束時(shí)間變短。達(dá)不到勞森條件,Q<1。

3.2 極限平衡法

極限平衡法大多以條分法為基礎(chǔ)，依據(jù)靜力平衡方程，通過(guò)分析條塊體的抗滑力和滑動(dòng)力之間的關(guān)系來(lái)分析邊坡的穩(wěn)定性。從工程實(shí)用觀點(diǎn)看，各種計(jì)算方法的假定對(duì)最后所求邊坡穩(wěn)定性的系數(shù)影響并不大。本次計(jì)算采用Ordinary 法、Bishop 法、Janbu法、Spencer 法、M-P 法多種方法尋找安全系數(shù)解集中的最小值，將最小值定義為邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。利用slide 軟件對(duì)齊礦東幫勘探線860 線剖面進(jìn)行極限平衡分析，開(kāi)挖前后邊坡穩(wěn)定性系數(shù)見(jiàn)表1。

表1 開(kāi)挖前后邊坡穩(wěn)定性系數(shù)變化表

根據(jù)前期研究資料及后期室內(nèi)巖石物理力學(xué)試驗(yàn)，對(duì)選取的巖性參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及試算驗(yàn)證，最終確定的巖性物理力學(xué)參數(shù)為：①第四系土層：密度1.885 t/m3，黏聚力53.10 kPa，內(nèi)摩擦角17.40°，彈性模量65 MPa，剪切模量23.89 MPa；②混合巖：密度2.529 t/m3，黏聚力748.64 kPa，內(nèi)摩擦角32.40°，彈性模量5 462 MPa，剪切模量2 134 MPa；③鐵礦體：密度2.657 t/m3，黏聚力1 053.76 kPa，內(nèi)摩擦角40°，彈性模量6 375 MPa，剪切模量2 510 MPa。

從圖2 中可以發(fā)現(xiàn)，開(kāi)挖前+40 m 水平處位移最大，為40～70 mm，坡頂處位移為20～35 mm，邊坡安全系數(shù)為1.144；第1 步開(kāi)挖后+40 m 水平處位移依然最大，并且開(kāi)挖后導(dǎo)致其最大位移達(dá)70 mm，但邊坡整體安全系數(shù)稍有提高，開(kāi)挖后此平臺(tái)可以有效防止+40 m 水平處巖石滾落；第2 步開(kāi)挖后其最大位移位于-15 m 水平處坡腳及+40 m 水平平臺(tái)處，最大位移增加至980 mm，邊坡安全系數(shù)為1.110；第3 步開(kāi)挖后-35 m 水平至-45 m 水平邊坡最大位移達(dá)100 mm，邊坡安全系數(shù)降低至1.066。說(shuō)明開(kāi)挖會(huì)引起潛在滑坡區(qū)位移增大，邊坡安全系數(shù)降低，增加滑坡風(fēng)險(xiǎn)?？辈榫€860 邊坡-50 m 水平平臺(tái)以上開(kāi)采線已經(jīng)接近設(shè)計(jì)線，邊坡由工作幫轉(zhuǎn)為非工作幫，不宜采取削坡措施。若邊坡位移依然持續(xù)增加，需盡快采用錨桿（索）并施加預(yù)應(yīng)力增大潛在滑動(dòng)面上的正壓力以加固深層滑坡，提高巖體的整體強(qiáng)度。部分臺(tái)階位移相對(duì)較小，滑面較單一、清楚，在容易發(fā)生滑移的位置設(shè)置抗滑樁支擋即可。

3.3 2 種方法對(duì)比

與極限平衡法相比，F(xiàn)LAC3D中的有限差分?jǐn)?shù)值模擬方法考慮了巖體內(nèi)部的本構(gòu)關(guān)系，可以直觀地得到巖體內(nèi)部各點(diǎn)的位移、應(yīng)力應(yīng)變和塑性區(qū)域圖，分析邊坡的發(fā)展及破壞過(guò)程；有限差分法得到的滑動(dòng)面為一條滑動(dòng)帶，而極限平衡法得到的是一個(gè)圓弧，而滑動(dòng)帶更符合邊坡實(shí)際情況。但有限差分法在模型建立等前處理方面較復(fù)雜，計(jì)算分析速度較慢，而極限平衡法剛好相反，且可以得到多條滑動(dòng)面的穩(wěn)定性系數(shù)。兩種方法的計(jì)算的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)相差不大，各有利弊，在實(shí)際工程中可以相互驗(yàn)證。極限平衡法中的Janbu 法計(jì)算的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)最接近有限差分法的計(jì)算結(jié)果，所以Janbu 法相比于極限平衡中的其它方法更適合高度礦山邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算。

4 結(jié)語(yǔ)

1）有限差分法計(jì)算表明，齊大山露天礦860 勘查線邊坡在開(kāi)挖后穩(wěn)定性系數(shù)小于1.1，最大剪切應(yīng)變總是出現(xiàn)在最危險(xiǎn)區(qū)域的坡腳，且剪切應(yīng)變?cè)隽枯^大區(qū)域不斷向坡頂方向擴(kuò)展，呈現(xiàn)逐漸貫通的趨勢(shì)，接近滑坡，與現(xiàn)場(chǎng)情況吻合。

2）Janbu 法相比于極限平衡中的其它方法更適合高度礦山邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果最接近有限差分法計(jì)算結(jié)果。

式中 A為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；t為時(shí)間坐標(biāo)；Q為流量；x為距離坐標(biāo)；q為旁側(cè)入流量；g為重力加速度；h為水位；C為謝才系數(shù)；R為水力半徑。

3）2 種方法計(jì)算結(jié)果相差不大，其結(jié)果可以作為邊坡治理依據(jù)，下一步礦體開(kāi)挖前需做好削坡或者支護(hù)方案，避免邊坡出現(xiàn)滑塌。