地震作用下某岩石高边坡动力稳定性分析（论文）.pdf

基础工程设计l 加e l 矿 GroundI 地 震 作 用 下 某 岩 石 高 边 坡 动 力 稳 定 性 分 析 Dynamic Stability Analysis of a Rock Hi Slope Under Earthquake Action 金仁 超 (南京高等职业技术学校，南京 210019) JIN Ren．chao anjingTechnicalVocationalCollege，Nanjing 210019，China) 【摘 要】对某矿区岩石高边坡的稳定性进行了研究。论文应用圆弧滑动法，确定了开挖放坡设计的初步方案，并应用边坡动力学有 限元分析软件对该方案在tianjin-ew波地震作用下的动力稳定性进行了分析，得到了边坡的动力响应和边坡动力稳定性安全系数。 【Abstract]The stability ofhigh rock slope in a mining area is studied．Paper uses circular sliding method to determine the preliminary design scheme ofslope excavation，and using finite element analysis software ofslope dynamics to analyzes the dynamic stability ofthis scheme under thetianjin-ewearthquakewave，andthedynamicresponseofslopeandslopedynamic stabilitysafetycoefficientareoutput． 【关键词】岩石高边坡；静力平衡法；地震；稳定性 【Keywords]rockhighslope；staticequilibriummethod；earthquake；stability 【中图分类号lTU457 【文献标志码IA 【文章编号】1007．9467(2017)11-0053．02 [DOll10．13616／j．cnki．gcjsysj．2017．11．124 1 引 言 本文将对云南某矿区开挖人工岩石高边坡的静力和动力 稳定性进行研究，依据现场得到的矿区岩体的力学参数，应用 圆弧滑动法，通过比较分析 ，确定开挖放坡设计的初步方案。 并用边坡动 力学有限元分析软件 GEO—SLOPE对该方案在 tianjin—ew波地震作用下的动力稳定性进行了分析 ，得到了边 坡的动力响应和边坡动力稳定性安全系数。由此对该高边坡 放坡方案的动力稳定性进行评估。 2 工 程 概 况 本工程工作区处于青藏高原东部与云贵高原接壤地段 ， 地势险峻，沟深坡陡 ，属强烈切割的中高山地。调查表明，矿区 的岩层保留有一定的原生层状结构，但岩层产状复杂，目前获 得的岩层产状以向东倾占主要，大部分倾角 22。-55。，还见有 较陡倾角岩层。这些岩层与现有自然边坡和将来矿山人工开 【作者简介】金仁超(1985 )，男，江苏盱眙人，讲师，从事建筑施工 技术、建筑节能技术研究。 挖边坡坡面呈反倾或斜交，对边坡稳定是有利的。但场地地表 也见有部分地层产状是与现自然边坡倾向一致的，这部分地 层对边坡稳定性是非常不利的。 由于矿体埋藏深度较深，经多种开采方案比较 ，拟采用露 头开采，人工开挖边坡坡高达 200～300m，边坡岩体较破碎 ，属 碎裂结构，因此，在有限元应力分析和稳定性分析时，各岩层可 近似等效成各向同性均质体。为了分析矿区岩性 ，设计了 7个 工程钻孔，通过现场地质勘探 、钻孔岩芯编录、现场岩石点荷 载强度试验及室内岩石单轴抗压强度试验等手段综合研究了 场区岩体力学特征。 3 边 坡 静 力 稳 定 性 及 设 计 坡 角 的 建 议 根据已有钻孔岩芯揭露 ，场区边坡岩体大多近似属于碎 裂结构 ，根据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330---2013)，宜 按圆弧滑动法计算边坡稳定性。首先按圆弧滑动法进行静力 稳定性计算(见表 1)。结合工程类比经验，给出边坡设计的初 步建议参数。由于本工程边坡规模大，属条件复杂、具有特殊 性的高边坡 ，进一步采用有限元方法进行了动力稳定性分析， 53 I工程建设与设计 lConstrtwtion&DtslgnForl~'ojecI 计算参数为：岩土层分布按 K一03倾角 7O。，斜孔中所见岩土 层，依分段的岩层厚度建立模型，每层岩土的重力密度、内聚 力c和内摩擦角采用 K-03孔岩体分类表中力学参数建议值。 表 1 静力稳定性计算结果 结果及分析 方案 1：自坡顶至坡底垂直高度200m，总体平均 (1)Fs=1．88； 坡角45。，自顶往下每级台阶高12m,台阶宽8m。(2)大于规范 l-3， 共 17层，最下一级台阶高8m 高边坡安全 方案2：自坡顶至坡底垂直高度200m，总体平均 (1)Fs=1．79； 坡角50。，自顶往下每级台阶高12m,台阶宽8m。(2)大于规范 1_3， 共 l7层，最下一级台阶高8m 高边坡安全 方案3：自坡顶至坡底垂直高度250m，总体平均 (1)Fs=1．31； 坡角5O。，自顶往下每级台阶高12m。台阶宽8m。(2)接近规范 1．3， 共 17层，最下一级台阶高8m 高边坡偏不安全 方案4：自坡顶至坡底垂直高度250m，总体平均 (1)Fs=1．58； 坡角45。，自顶往下每级台阶高 12m，台阶宽8m。(2)大于规范 1．3， 共17层，最下一级台阶高8m 高边坡安全 注： 为边坡稳定性系数。 从以上静力稳定性分析可见： 1)由于边坡岩层组成不同，稳定性安全系数和边坡岩体 最危险滑动面位置均有所不同，坡脚岩体强度相对较低时，开 挖深度对稳定安全系数影响大。 2)