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《武汉工程大学》 2010年 硕士论文
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大冶铁矿露天采场高陡岩质边坡破坏机理及稳定性研究

曾凯波  
【摘要】:大冶铁矿东露天采场地质构造复杂,断层节理发育。经过近50年的开采,大冶铁矿东露天采场形成了国内外罕见的裂隙岩质高陡边坡,自2005年转入地下开采以来,采场北坡时常出现规模不等的崩塌、滑坡等地质灾害。据不完全统计,1972年至今,采场高陡边坡内发生大小不等的崩滑灾害达20多次,特别是发生在F25断裂带两侧的就有11次,严重影响到采矿人员与设备的安全。因此通过对大冶铁矿露天采场高陡岩质边坡变形破坏机理的研究,对边坡的地质灾害的防治及应急救援系统的设计均有着重要的意义。 本文结合大冶铁矿东露天采场的实际工程情况,在对大冶铁矿东露天采场岩体结构特征分析基础上,以典型坡段Ⅱ区为例,对该区岩质边坡变形破坏机理进行研究,并对边坡现状稳定性进行了分析。论文的主要研究工作与结论主要有以下几点: (1)大冶铁矿区域工程地质环境研究。主要包括区域岩石地层、构造样式、岩浆活动等研究。其中重点对东露天采场象鼻山北帮Ⅱ区的工程地质特征进行研究,为边坡岩体结构分析和变形破坏机理数值模拟研究提供依据。 (2)矿区岩体结构特征分析。重点是通过对露天采场岩组的划分与岩体结构特征的调查,以此来分析东露采场岩性特征、断裂及节理构造特征。主要包括F25断裂带滑脱带内滑坡的物质组成、变形特征等。 (3)Ⅱ区高陡边坡失稳机理研究 首先从几何学的角度出发,对Ⅱ区滑坡的基本特征进行了深入调查及研究,然后采用赤平投影分析方法研究了该区边坡岩体结构,最后建立研究区域边坡三维地质模型,使用数值模拟软件FLAC 3D对边坡开挖后的应力、应变进行计算,重点模拟矿山开挖、应力释放条件下岩体结构面渐进破裂-失稳的动态演化过程。其中模拟了开挖至▽+108m、▽+60m、▽+36m及▽+18m水平时边坡的最大及最小主应力、剪应力及塑性区分布情况。模拟结果表明,最大和最小主应力随着开挖深度的增加其变化较小,坡脚处剪应力随着开挖深度增加而增加。边坡塑性区变化过程表明,北帮边坡由于F_(25)断层破碎带的存在,在断裂带附近出现因受剪和受压作用而形成的较大范围塑性区,并沿着断裂带出现一条贯通良好的塑性区。最后采用GEO-SLOPE软件搜索目前状态下Ⅱ区边坡的最危险滑动面并计算边坡的稳定性系数。


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