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高陡岩质露天矿边坡地表移动变形预测与控制方法研究

李凤明  
【摘要】: 随着露天矿的开采深度的不断增加,形成了许多高陡边坡,这些边坡的稳定与否影响着矿山的安全生产和矿区周边建筑物的安全稳定。本文结合抚顺西露天矿开采状况,采用理论分析、数值模拟以及现场观测、工程治理等研究方法与手段,对露天矿边坡开挖变形沉降机理进行了深入的探讨,提出了边坡变形的定量预测方法及边坡变形的控制与治理方案,取得了以下主要研究成果: (1)深入探讨了露天矿高陡岩质边坡开挖加卸荷变形与边坡岩体持续变形机理。提出了露天开采条件下高陡边坡开挖卸荷岩体本构关系。认为边坡岩体自身的流变性、岩体结构面的流变性、软弱夹层的流变性以及边坡开挖是影响地表持续变形主要因素。 (2)针对露天矿开采形成的高陡岩质边坡的开挖变形机理,建立了数学模型,并采用FLAC数值仿真的方法对边坡开挖后的地表变形量进行了定量预测。 (3)露天开采地表变形沉陷是一个十分复杂的力学时空过程,其影响因素是一种非线性关系,提出了基于支持向量机理论定量预测边坡地表沉陷变形方法。 (4)建立了预测高陡边坡地表移动的时间序列SVM模型,应用遗传算法寻求了核函数参数σ和惩罚因子C。 (5)提出了应用锚杆锚固法和注浆加固法方法进行露天矿高陡岩质边坡地表、建筑物地基沉陷治理。探讨了锚固法的作用机理以及加锚分析模型,分析了注浆加固法的机理以及注浆技术参数的选择,为高陡岩质边坡地表沉陷治理提供了一种实用方法。 (6)以抚顺西露天矿边坡为研究对象,主要研究了厂区地表沉陷变形机理,应用SVM模型定量预测了厂区地表移动沉降量,并采用注浆加固方法对厂区5个变形敏感单元区地表沉陷进行综合治理,取得了较好效果。


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