露天采矿技术
2011年第4期640620600580560
630610590570550
643.3
642.819
641.281
南29号勘探线边坡剖面
砂土粘土砂砾
煤
南04
层
南03
29号疏干井
640
620
600580560
砂土粘土
砂砾
29号疏干井
643．3南03642．819
南04641．281
煤
层
630620590570550
宝日希勒露天矿南29号勘探线边坡剖面
宝日希勒露天煤矿采场边坡岩体变形、破坏模式为：上部砂土、粘土、砂砾岩沿圆弧滑面剪切变形和下部弱层组成组合滑面。因此采用条分极限平衡理论进行稳定分析是可行和可靠的，也是符合实际的。本项研究就是采用Morgenstern －Price 和推力条分法，选择能够代表宝矿工程地质、水文地质特征和变化；反映砂土、粘土、砂砾岩和基底泥岩及弱层赋存特征；体现岩体变形破坏机理和发展趋势的典型剖面。
1极限平衡法基本原则
（1）关于安全系数的定义。边坡沿着某一滑裂面滑动的安全系数是将土岩的抗剪强度指标降低为c ′/F 和tan φ′/F ，
则土岩体沿着此滑裂面处处达到极限平衡，将强度指标的储备作为安全系数定义的方法是经过多年的实践被工程界广泛承认的一种作法。根据露天矿设计规范及对宝矿工程地质条件的认识程度以及对滑坡、岩体和弱层强度特性的研究程度，结合露天煤矿边坡工程经验，确定边坡安全系数应取1.3。
（2）摩尔—库仑强度准则。设想土岩体的一部分沿着某一滑裂面滑动。在这个滑裂面上，
土岩体处处达到极限平衡，即正应力σ′u 和剪应力τ满足摩尔—库仑强度准则。设条块底的法向力和切向力分别为N 和T ，则有：
ΔT =c ′e Δx sec α+（ΔN -u Δx sec α）tan φ′e
其中：α为条块底面的倾角，tan α＝d y/d x ；u 为孔隙水压力，通常定义孔隙水压力系数r u =
u d W/d x
。
（3）力平衡条件。将滑动土岩体分成若干条块，每个条块和整个滑动土岩体都要满足力和力矩平衡条件。2
稳定分析成果
南29号勘探线边坡剖面稳定性分析。图1为南
29号勘探线边坡剖面图。
根据剖面建立模型，宽为280m ，高为110m ，模型如图2所示。
（1）不考虑水的影响计算结果。
图3为稳定性系数为0．737时的滑落面，图4
刚体极限平衡法在宝日希勒露天矿边坡分析中的应用
朱立仁，黄玉凯，焦向东
（神华宝日希勒能源有限公司，内蒙古呼伦贝尔021025）
摘要：为了解决宝日希勒露天煤矿采场边坡稳定问题，利用刚体极限平衡方法，对该矿采场的边坡稳
定性进行数值模拟分析。清晰的看到了边坡受力及变形速度等情况，
直观地得到了坡体的滑移破坏面。算例的模拟分析证明：刚体极限平衡方法能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置，体现岩体变形破坏机理。
关键词：露天煤矿；边坡；变形；刚体极限平衡方法中图分类号：TD 824.7+1
文献标识码：B
文章编号：1671－9816（2011）04－0004－03收稿日期：2011-03-11
作者简介：朱立仁（1957-），男，吉林长春人，高级工程师，1983毕业于内蒙古乌达煤矿职工大学采矿工程专业，2009年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程函授本科，现任神华宝日希勒能源有限公司副总经理。
图1南29号勘探线边坡剖面图
图2南29号勘探线边坡模型示意图
采矿工程
4··
露天采矿技术
2011年第4期
640620600580560
630610590570550
643.3642.819641.281
层
南29号勘探线边坡剖面
FOS =0.737
1
2
3
456
7
图3
稳定系数为0.737时的滑面
图4
稳定系数为2.234时的滑面
图5稳定系数为1.643时的滑面
640
620600580560
630
610590570550
643.3
642.819641.281
层
南29号勘探线边坡剖面
FOS =2.234
12
3
456
7
640620600580560
630610590570550
643.3
642.819641.281层
南29号勘探线边坡剖面FOS =1.64312345
6
7
1.643
图7稳定系数为1.344时的滑面
640620600580560
630610590570550
643.3642.819641.281
层
南29号勘探线边坡剖面
FOS =2．01512
3
4
56
7
图6稳定系数为2.015时的滑面
640620600580560
630610590570550
643.3
642.819641.281层
南29号勘探线边坡剖面FOS =1．34412
3
456
7
1．344
表1
南29组合滑面
dn xt yt yb yw gamma c phi w 063.631871.364342.916975.519231.88702.896204.574003.113466.092188.221853.87981.83756.81264.64163.6412.240
166.29163.4151.75139.61128.76118.72115.41109.2697.4191.6473.6467.8749.8744.126.120.332.330
57.2657.2457.1857.1257.0751.544.0444.0444.0434.0434.0424.0424.0414.0414.044.044.040
57.2653.537.3124.0414.046.023.44000.110.190.180.130.110.070.050.010
57.2653.537.3133.930.8628.0427.0725.3722.0220.415.3413.728.667.041.980.370.010
19.319.319.419.419.4181818181818181816.31513.213.20
02.632828282272.772.772.772.772.772.772.772.772.772.772.770
15.515.526.5526.5526.5539.6439.648.798.798.798.798.798.798.798.798.798.790
88.422754.546235.298010.28619.812564.324684.839393.734048.9910980.362996.887738.741965.034092.93777.22952.7861.97
fs 1.281.281.281.281.281.281.281.281.281.281.281.281.281.281.281.281.281.28
i
123456789101112131415161718
为稳定系数为2．234时的滑落面，图5为稳定系数为1．643时的滑落面。
对已预测滑移面的验算可知，稳定系数分别为
2．234和1．643。
（2）考虑水的影响计算结果。
图6为稳定性系数为2．015时的滑落面。图7为稳定性系数为1．344时的滑落面。
（3）推力法计算结果。
表1为南29剖面组合滑面用推力法计算的分
析成果表。
根据以上分析可知，南29号边坡勘探线稳定性系数F s ＞1.3，总体上边坡是稳定的，其中小规模的滑坡都是第四系土岩塌落。滑坡推力如图8所示。3
Ⅰ区凸边坡稳定分析
随露天矿生产规模扩大，2006年以后采煤工作
采矿工程
5··
露天采矿技术
2011年第4期图8
滑坡推力分布图
d /k N
11000100009000800070006000500040003000200010000
20
40
60
80
100120
140160
180
x/m
图94-4线剖面图
570
580592
606
620632
645砂土粘土砂砾
Y X
4.75表2
4－4剖面稳定性计算结果
dn xt yt yb yw gamma c phi w 0378.653688.698364.5313548.8717110.6118032.1410828.139666.818096.476513.285634.595093.743726.262572.672162.11825.31415.41231.080000-0.01
270.35265.64254.78244.69235.99230.6223.88219.09206.5189.55172.59163.09156.59138.24122.59116.17109.66101.879.0872.5951.9946.993.990
7272.0572.1872.372.472.4668.8258.4758.4758.4758.4758.4746.4746.4746.4732.4732.4732.4732.4616.4616.417.127.010
7262.0642.1926.4714.477.630.610.60.560.510.470.440.420.380.330.320.30.280.220.20.140.130.040
7262.0642.1926.4714.477.637.557.67.567.517.477.447.437.387.337.327.297.287.227.27.147.127.010
19.319.319.419.419.41818181818181818181818181818181717170
02.632828282.772.772.772.772.772.772.772.772.772.772.772.772.772.772.772.772.772.770
15.515.526.5526.5526.5539.648.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.73E+33
454.064189.877420.738756.36418.268046.265435.3213119.0317675.9617700.149920.576088.6815216.9112990.64523.63768.514552.8313174.652832.896031.06988.555102.38236.39
fs 1.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.71.7
i
123456789101112131415161718192021222324
线增加到1000m ，这样在采场东北角形成一个典型直角凸边坡，即是理论上稳定性最小的边坡。加之该区边坡岩层、煤层向东南采空区倾斜，其上又有外排土场，边坡高度达140m ，所以重点对其进行稳定性分析和防治研究。
（1）二维剖面法。沿滑动方向制作剖面（图9），用推力法进行稳定性计算。计算结果
（表2）说明边坡处于稳定状态，主要原因是其剖面的边坡角只有19°。该剖面稳定性不能代表该区边坡稳定性。
（2）三维稳定分析。根据滑坡机理，寻找最危险滑面，得到最小F s =0.98，说明Ⅰ区边坡处于不稳定状态。
4
结论
分析滑坡推力，说明从坡顶至煤层顶板滑坡推力迅速增大，然后逐渐减小，直至平衡。所以治理此类边坡最有效的办法是减小圆弧滑面上方的荷载。参考文献：
［1］时卫民，郑颖人，唐伯明.滑坡稳定性评价方法的探讨
［J ］.岩土力学，2003，24（4）：545-548.［2］王
东，曹兰柱，宋子岭.第三届现代采矿与安全技术国际学术会议论文集［C ］.北京：煤炭工业出版社。2008:221-223.［3］任伟中，陈
浩.滑坡变形破坏机理和整治工程的模型
实验研究［J ］.岩石力学与工程学报，2005，24（12）,
2137-2141
［4］宝日希勒露天煤矿边坡工程勘察说明.大雁勘测规划设
计有限责任公司，2005.
采矿工程
6··
边坡极限平衡分析方法及其局限性 1.引言 边坡稳定性问题是边坡工程中最常见的问题，边坡稳定性分析的核心问题是边坡安全系数的计算。边坡稳定性分析的方法较多，极限平衡分析计算方法简便，且能定量地给出边坡安全系数的大小，方法本身已臻成熟，广为工程界接受，仍然是当今解决工程问题的基本方法。 本文比较分析边坡极限平衡方法中最常用的几种方法，同时对极限平衡法中的若干重要问题及其局限性进行探讨。 2. 极限平衡法基本原则 边坡的滑面可以是圆弧、组合面( 比如圆弧和直线的结合) 或者由一系列直线定义的任意形状的面。图1[3]以最一般的形式显示了作用于一个组合滑面上的所有力。 图1 条块受力分析[3] 注: W为条块的总重力; N为条块底部作用的总法向力; S m为条块底部作用的切向力; E为条间的水平法向力( 下标L、Ｒ分别指土条的左、右侧) ; X为条间的竖向剪力; D 为外加线荷载; k W为通过每一条块的水平地震荷载; A为合成的外部水压力;Ｒ、f、x、e、d、h、a、ω、α为几何参数。一般边坡经合理简化后均可看作是该模型的特殊形式。
在边坡稳定分析方法中，极限平衡原理主要包含以下四条基本原则[1,5]。 (1)刚体原则 极限平衡法最基本的原则就是将滑体简化为刚体，即不考虑滑体的变形，不满足变形协调条件，这种破坏是以平面破坏模式为主。 (2)安全系数定义 将土的抗剪强度指标c 和tan φ 降低一定的倍数，比如降低FS 倍，则土体沿着此滑裂面达到极限平衡。安全系数为：??+=l l s dl dl c F 00' 'tan τ?σ (1)，c 和tan φ两个强度参数共用同一安全系数F S ，即按照同一比例衰减。上述将强度指标的储备作为安全系数定义的方法被广泛采用。 (3)摩尔—库仑准则 当土体达到极限平衡时， 正应力c ′和剪应力tan φ′满足摩尔-库仑强度准则。如式(2)所示：''tan )sec (sec ?ααx u N x c T ?-+?=(2)，式中，α 为土条底倾角，tan α=dy/dx ；u 为孔隙水压力。 (4)静力平衡条件 把滑动土体分成若干个土条，每个土条和整个滑动土体都满足力的平衡条件和力矩平衡条件。当未知数的数目超过了方程式的数目，为使静不定问题成为静定问题，可对多余未知数作出假设，使得方程数目和剩余未知数相等，即可解出方程，求得安全系数。 3. 极限平衡分析方法及其局限性[1,3,5] (1)瑞典圆弧法 1915 年，瑞典K.E.Peterson 提出瑞典圆弧法。将滑动土体当成刚体，通常粘性土坡的滑动曲面接近圆弧，因此称为圆弧法。 该法不考虑滑动土体内部的相互作用力，假定土坡稳定属于平面应变问题。 (2)瑞典条分法 1927 年，Fellenius 提出瑞典条分法，该法假设滑动面上的土体分成若干个垂直土条，忽略土条之间的相互作用力，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。安全系数定义为: ∑∑∑∑+=+= α?αβα?βsin )tan cos (sin )tan (W W c W N c F s (3)
露天矿安全管理制度 运输车辆管理人员及驾驶员定期教育、工作例会制度 1、公司每月对运输车辆管理员及驾驶员定期进行安全、文明施工教育，并在每个工程开工前实行现场例会制度。 2、严禁酒后开车。 3、行驶中，必须贯彻“一安、三严、四慢、五掌握、六不开”的原则： 一安是：树立“安全第一”的思想； 三严是：出车前、途中、回场后对车辆做到严格检查，严格保养； 四慢是：情况不明时慢；视线不清时慢，起步、会车、停车时慢； 通过交叉路口、厂区弯道、险路车站及繁华区时慢。吸取“十次事故九次快”的教训，坚持“宁停三分，不抢一秒”，转变做到“减速靠右行”； 五掌握是：掌握车辆技术情况，掌握道路情况，掌握气候变化，掌握场地特点，掌握行人动态； 六不开是：不开英雄车，不开赌气车，不开冒险车，不开带病车，不开与证不符车，不开超载车。 自卸汽车安全管理制度 1、汽车驾驶员应遵守载重汽车安全技术规程。 2、汽车发动前，应将倾卸液压机构调整好，严禁带病出车，起动后不应猛轰油门，重车和冷车应一档起步。 3、向自卸汽车装料时，汽车就位后应停稳刹位，驾驶室内禁止停留任何人员，以防挖斗内的土、石等物料突然落下而伤人。 4、卸料时，应检视上空和附近有无电线、障碍物或行人走近车旁。卸料后车厢必须及时复位，不得边走边落。 5、向坑洼地区卸料时，必须和坑边保持适当安全距离，防止塌方而翻车。 6、倾卸完毕后，应用保险铨锁牢倾卸门，并将操纵杆放在空档。 7、禁止将自卸汽车的车厢停留于倾卸状态行车。修理倾卸装置时应撑牢车厢，以防突然下落。 8、自卸汽车应保持液压缸和油路系统等完好，工作平稳，操纵自如，不得有卡阻现象。 挖掘机驾驶员的管理规定 为加强对机械设备的管理，充分发挥机械的生产能力，提高劳动生产率、增加企业经济效益，特制定本规定。 1、挖掘机是经济投入大的固定资产，为提高其使用年限获得更大的经济效益，设备必须做到定人、定机、定岗位，明确职责。必须调岗时，应进行设备交底。 2、挖掘机进入施工现场后，驾驶员应先观察工作面地质及四周环境情况，挖掘机旋转半径内不得有障碍物，以免对车辆造成划伤或损坏。 3、机械发动后，禁止任何人员站在铲斗内，铲臂上及履带上，确保安全生产。 4、挖掘机在工作中，禁止任何人员在回转半径范围内或铲斗下面工作停留或行走，非
露天矿山边坡稳定安全管理措施采矿生产过程中出现的边坡有露天采矿的边帮、排土场的边坡、地下采矿排弃的废石堆。排土场的边坡和废石堆具有共同的特征。 1边坡稳定 1.1边坡稳定的规定 (1)正常生产时期对采场工作帮应每季度检查一次,高陡边帮应每月检查一次,不稳定区段在暴雨过后应及时检查,对运输和行人的非工作帮,应定期进行安全稳定性检查(雨季应加强)。 (2)邻近最终边坡作业,应采用控制爆破减震;应按设计确定的宽度预留安全平台、清扫平台、运输平台;应保持台阶的安全坡面角,不应超挖坡底;局部边坡发生坍塌时,应及时报告矿有关主管部门,并采取有效的处理措施;每个台阶采掘结束,均应及时清理平台上的疏松岩土和坡面上的浮石,并组织矿有关部门验收。 (3)临近边坡排弃废石时,应保证边坡的稳固,防止滚石、滑塌的危害。且注意废石场荷载对边坡的影响 (4)应根据最终边坡的稳定类型、分区特点确定边坡各区监测级别。对边坡应进行定点定期观测,包括坡体表面和内部位移观测、地下水位动态观测、爆破震动观测等。 (5)遇有岩层内倾于采场且设计边坡角大于岩层倾角,有
多组节理、裂隙空间组合结构面内倾采场,有较大软弱结构面切割边坡、构成不稳定的潜在滑坡体的边坡,应事先采取有效的安全措施,管理边坡的稳定及安全。 1.2边坡安全管理的措施 (1)确定合理的台阶高度和平台宽度,台阶高度与埋藏条件和矿岩力学性质、穿爆作业的要求、采掘工作的要求有关,一般不超过15m。平台宽度影响边坡角的大小、边坡的稳定性。工作平台宽度一般为30~40m。 (2)正确选择台阶坡面角和最终边坡角,台阶坡面角的大小与矿岩性质、穿爆方式、推进方向、矿岩层理方向和节理发育情况等因素有关,较稳定的矿岩,工作台阶坡面角不大于55°;坚硬稳固的矿岩,工作台阶坡面角不大于75°。 (3)选用合理的开采顺序和推进方向,坚持从上到下的开采顺序,坚持打下向孔或倾斜炮孔,杜绝在作业台阶底部进行掏底开采,避免边坡形成伞檐状和空洞。选用从上盘向下盘的采剥推进模式。 (4)合理进行爆破作业,减少爆破震动对边坡的影响,应采用微差爆破、预裂爆破、减震爆破等控制爆破技术,并严格控制同时爆破的炸药量。在采场内尽量不用抛掷爆破应采用松动爆破,以防止飞石伤人,减少对边坡的破坏。 (5)有边坡滑动倾向的矿山,必须采取有效的安全措施。露天矿有变形和滑动迹象，必须设立专门观测点,定期观测记录
露天煤矿边坡管理暂行规定 第一章总则 第一条边坡滑落是露天煤矿安全生产的重大隐患之一，保证边坡稳定是煤矿正常生产的前提，露天矿边坡研究及治理工作是煤矿技术工作不可缺少的一部分。为加强露天煤矿边坡管理工作，确保安全生产，特制定本规定。 第二条边坡管理的基本任务是： （1）工程地质及水文地质工作，查明影响边坡稳定各种地质条件及其它因素。 （2）为采矿工程设计提供工程地质及水文资料，定期发出边坡滑落和变形预报及整治方案，并做好施工中的管理工作。 （3）地质、测量、设计、施工与安监等有关部门相互配合，不断总结经验，搞好边坡管理。 第三条边坡滑落是露天煤矿灾害事故之一，安监部门必须做到： （1）边坡管理工作纳入安全监察的议事工程，并负有业务保安责任。 （2）根据年度计划与设计以及边坡稳定的决定与措施，在安全检查工作中，做出安排，进行监督检查。 （3）在检查中，如发现违反“规定”或出现滑坡险情时，有权责成生产、边坡管理人员与主管单位及时处理，在紧急
情况下，有权停止险情及吸取危及处的生产或工程施工作业，以保证安全。 各矿应在矿长及总工程师的直接领导下，建立应包括地质测量采矿工程技术人员及施工队伍的边坡管理机构，从事边坡科研及管理工作。 第二章地质测量 第五条露天煤矿边坡不同区段可根据软弱结构面（包括软弱层面、节理面、断层面等）的发育程度、含水情况及与其的空间关系，划分以下三个基本类型： Ⅰ型：稳定型 （1）以稳定岩石为主，软弱结构层（面）不发育或间距很大（＞30米）。 （2）软弱结构层（面）倾角大于露天最终边坡角，小于软弱结构层（面）的内摩擦角。 （3）软弱结构层（面）走向与露天最终边坡角的夹角接近。 （4）岩体构造简单，含水性强，不影响边坡稳定。 Ⅱ型基本稳定型 （1）硬岩石与软岩互层，软弱结构层（面）发育，软弱结构层（面）多或间距较小（15---30米）。 （2）软弱结构层（面）倾角等于或稍大于露天最终边坡角。
基于极限平衡法原理的边坡稳定计算有多种方法，根据不同的适用条件，主 23111212 311121e e e e P e e P e P P K n n n n n n n n n n n n n n n n c ???++??+?+= --------ΛΛ （12—1） 式中： si i si i bi i i Q e ?δ?α?sec )[cos(-+-=
) cos(i ei i a i W Q P α?-?= ) tan (si i i si i PW d C S ??-?= )(11111+++++?-?=si i i si i tn PW d C S ? )tan sec (bi i i i bi i u b C R ?α?-?= 1 1cos )sec(+++-=si si i bi i Q ??α? bi ?——条块底面摩擦角 bi c ——条块底面粘聚力 si ?——条块侧面摩擦角 si c ——条块侧面粘聚力 式（12—1）分成n 块滑体达到静力平衡的条件。该式物理意义是：使滑体达到极限平衡状态，必须在滑体上施加一个临界水平加速度Kc 。Kc 为正时，方向向坡外，Kc 为负时，方向向坡内，Kc 的大小由式（12—1）确定。 在对该方法应用中，对其进行了进一步完善，充分考虑了分层作用，并使不同层位赋予不同的强度参数，同时它还要求对解的合理性进行校核，使分析计算更趋合理，从而显示了该方法很强的适用性。 Bishop 法概述： 目前，在工程上常用的两种土坡稳定分析方法仍为瑞典圆弧法(Fellenius 法)和简化毕肖普法，它们均属于极限平衡法。瑞典圆弧法的土条间作用力的假设不太合理，得出的安全系数明显偏低，而简化毕肖普法的假设较为合理，计算也不复杂，因而在工程中得到了十分广泛的应用。 当土坡处于稳定状态时，任一土条内滑弧面上的抗剪强度只发挥了一部分，
冯营石灰石矿原矿开采施工总承包项目 制 度 汇 编 河南省现代爆破技术有限公司Array 豫北分公司中铝冯营项目部
制度汇编 编制： 校核： 标准检查： 审定： 批准：
目录 第一部分安全管理制度 (1) 第一章安全管理机构 (1) 第二章安全生产责任制 (4) 第三章安全检查制度 (7) 第四章职业危害预防制度 (10) 第五章安全教育培训制度 (11) 第六章安全生产事故管理制度 (12) 第七章重大危险源监控和事故隐患排查制度 (13) 第八章设备和设施的安全管理制度 (15) 第九章安全生产档案管理制度 (16) 第十章安全生产奖惩制度 (18) 第十一章安全生产例会制度 (21) 第十二章事故隐患排查和整改制度 (22) 第十三章劳动防护用品管理制度 (23) 第十四章边坡安全管理制度 (24) 第十五章安全生产费用提取与使用制度 (25) 第十六章生产技术管理制度 (26) 第十七章安全生产应急管理制度 (27) 第十八章应急救援预案编审和演练制度 (28) 第二部分操作规程 (30) 第一章挖掘机安全操作规程 (30) 第二章钻机安全操作规程 (32) 第三章爆破作业人员安全操作规程 (33) 第四章装载机操作规程 (35) 第五章穿孔作业安全操作规程 (37) 第六章空压机操作规程 (39) 第七章电气安全操作规程 (40)
第八章电焊工安全操作规程 (42) 第九章撬挖排险安全操作规程 (44) 第十章爆破作业安全操作规程 (45) 第三部分项目部管理规章制度 (53) 第一章项目部管理制度 (53) 第二章宿舍卫生管理制度 (54) 第三章食堂管理规定 (55) 第四章设备维修保养制度 (57) 第五章库房物品领用管理制度 (59) 第六章临时工管理制度 (61)
露天矿边坡稳定性的影响因素与防治措施 发表时间：2019-06-17T15:43:35.027Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：田少平 [导读] 从而有效的提高工作人员的专业技能与综合素质，使其树立相应的安全文明理念，从而保障我国社会的健康发展。 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司湖北武汉 430000 摘要：滑坡是自然界中主要的地质灾害之一，给人类生命财产造成频繁而巨大的损失。人类的生产活动如矿山开挖、筑路、建坝等加剧滑坡的发生。经过一个多世纪的努力，人们已逐渐摸清了滑坡的规律，了解了边坡破坏机理并建立了一整套边坡稳定性分析方法。露天采矿产生的高陡边坡规模是其他工程领域内所罕见的。由于露天采矿场地无选择性，特别是在矿产资源日益减少的当代，露天矿边坡地质条件往往十分恶劣，国内外露天矿边坡破坏屡见不鲜。众所周知，采矿生产以经济效益为中心，以少剥岩多采矿为宗旨，和其他领域工程相比较，露天矿边坡又是服务年限较短的边坡，各种因素制约着采场边坡的稳定性。所有这些要求对露天采场边坡的工程地质、水文地质条件、岩体力学强度的充分掌握，对边坡稳定性分析方法要特别考究，尽量排除非精确因素，做出对边坡稳定性最客观的评价，并且尽量提高边坡角，为矿山减少成本，增加效益。 关键词：露天矿；边坡稳定性；影响因素；防治措施 1 露天矿边坡稳定性影响因素 1.1岩石矿物成分的影响 岩石与其它材料相比有着独特的特点。比如岩石具有明显的非均质性，各质点的力学性能不一样；岩石具有各向异性，沿着不同方向，其性质也不相同；岩石具有不连续性，岩体作为物理场，其性质变化并不连续。岩石体小块的强度通常都比自然岩体的强度要高的多，比如一个小石块具有的无侧限抗剪强度能够支撑起百米甚至千米高的稳定边坡。而在其弱面，即使边坡不高也可能会被破坏。研究岩体中软弱面的特征，明确几何形态、空间分布的不同性来估计其对于边坡稳定性有指导意义。不同种类的矿物强度不同，一些岩浆岩的原生矿物质地坚硬，能够接受采矿深度的岩体应力。但是另外一部分原生矿物，如Mg、Na、Ca等元素的化合物，由于容易溶解在水中，造成强度伴随时间的增长减小。长石类的物质在经过风化之后，分解成为次生粘土类物质，当中的一种蒙脱石类矿物由于透水性较弱但是吸水性强而容易导致滑坡，这是我国露天煤矿发生的顺层面滑坡的主要原因之一。 1.2构造应力的影响 边坡岩体属于地应力场的覆盖范围内。地应力主要包括温差应力、震动应力、水应力、地质构造形成的残余应力以及最主要的自重应力。而上述应力当中的构造应力则需要特别关注。构造运动的发生都会产生新的应力状态、边界条件与构造形迹，并且其状态与弹性理论计算的结果有很大差异。事实上，岩体内某一点的构造应力都是处于一定的构造应力场之中，产生的结果是历史发生在该处上的地质历史过程的函数，难以通过地质知识与力学公式计算得到，因此对于某一区域的构造应力确定需要当地实测。构造应力不仅能够使得边坡岩体趋向于采空区变形，导致边坡岩体自身裂缝进一步扩展，抑或造成新的卸荷裂隙，增加坡底位置应力集中，从而造成岩体强度的下降。综上所述，边坡的稳定性会因构造应力的存在而降低。 1.3开采过程震动力的影响 一是，由于爆破时产生的震动力会使得边坡滑动力增加；二是，由于爆破过程中，边坡岩体被破坏，这不仅使得岩体的强度降低，致使地下水和雨水容易沿着爆破产生的裂缝渗入岩石中，导致岩体风化加重。露天矿边坡所受的震动力大多数来自于爆破作业，除此之外还有部分作业设备产生的震动力，比如在露天矿台阶运行的工作设备和运输设备，以及挖掘机工作时产生的震动力，但这些设备对于边坡整体的稳定性损害很小。一些矿山在近些年采用了控制爆破技术，如预裂爆破、光面爆破和缓冲爆破等，对于减小边坡岩体的破坏有着良好的应用效果。 2 露天矿边坡危害的防范 2.1边坡靠界管理 在实践过程中发现，台阶的塌陷规模主要是由于不合理的靠界所引起，露天矿边坡受超采欠挖以及爆破影响比较严重，因此，针对露天矿边坡稳定开展全方位的紧密监控尤为重要。 靠界台阶清理。为了依照设计要求确保台阶顺利靠界，进行靠界台阶清理非常重要，能够更好的保证设计穿孔位置。 采矿设计境界现场标定。在现场放设计境界线，坐标点距通常为二十米，到转弯的区域进行加密。放设顶坡线进行上台阶靠界，设置破底线进行下台阶并段；依照设计标高对台阶进行适当的调整。 靠界爆破设计及施工。设置在二百毫米的孔径，依照爆破振动的现值合理的设置起爆炸药量，通过逐孔间隔的方式进行起爆。依照地质条件和岩性特征对爆破设计进行不断优化，促进爆破质量的提升。 靠界采掘与验收。采掘过程中要确保坡面的干净，不应当有岩和浮石等，调离设备前必须要做好相应的验收工作。 2.2日常边坡检查及维护 对已经出现的露天矿边坡进行人工查验，并制定有效的巡检制度，确保在发生边坡异常的情况下，及时的进行解决。特别是针对主要工作及重点设施方面上部的边坡地带，更应当加强重视力度，查找灾害的原因，并且对这些危险区域进行有效的清理，保证边坡的稳定性，以免发生边坡事故给人们的生命财产安全造成威胁。 2.3做好滑坡的监测工作 滑坡的监测工作可以及时的掌握岩石的位移情况，观察露天矿是否有发生滑坡的趋势。目前，我国在进行滑坡的监测工作时，主要使用的是智能远程监测系统，以此来及时的掌握边坡岩土内部应力变化与绳索加固结构。在滑坡的监测工作中，不仅要对边坡内应力变化的位置进行及时准确的反应，同时也需要对裂隙周围的剖面附近位置进行监测。 2.4边坡截排水工作 裂隙水存在与边坡岩体中，会形成静水压力，使得不连续的岩体抗剪切强度被减弱，使得岩体产生朝向临空面方向的水平推力被减
文章编号:1001-831X(2004)02-0250-06 岩石边坡稳定性分析方法 贾东远1,2,阴 可1,李艳华3 (1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛 066001; 3.河北农经学院工业工程系,河北廊坊 065000) 摘 要:通过综述岩石边坡稳定性分析方法及其研究的一些新近展,并具体从极限平衡法、数值计算方法、流变分析、动力分析等方面进行详细论述,对岩石边坡稳定性分析中涉及到的岩体参数取值、计算模型、各种方法的优缺点等方面进行了探讨,最后提出对岩石边坡稳定性分析的建议。 关键词:岩石边坡;稳定性;极限平衡;数值计算 中图分类号:TU457 文献标识码:A 前言 岩石边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要的研究内容。在我国基本建设中,特别是三峡工程及西部大开发,出现了许多岩石边坡工程,如三峡船闸高边坡、链子崖危岩体以及由于移民迁建用地、城市建设用地形成的边坡等等。在解决这些复杂的岩石边坡问题的过程中,大大促进了岩石边坡稳定性分析方法的发展。随着人们对岩石边坡认识的不断深入以及计算机技术的发展,岩石边坡稳定性分析方法近年来发展很快,取得了一系列研究成果,现分别对其中主要的研究方向和成果作简要介绍并分析各自特点和适用条件,为岩石边坡稳定性分析的工程应用和理论研究提供参考意见。 1 岩体参数及计算模型 极限平衡、数值计算等计算方法在岩石边坡稳定性分析中得到广泛应用,其中如何选择计算所需的工程岩体力学参数成为关键的问题。对于重大工程,可通过现场大型岩体原位试验取得岩体力学参数,但由于时间和资金限制,原位试验不可能大量进行,因而该方法仍有一定的局限性。另外,选取岩性特别均匀的试样几乎是不可能的,多数情况下,是用经验公式来确定岩体抗剪强度参数。但是,经验公式是以一定数量的室内和现场实验资料为依据,通过回归分析求出的,而未能把较多的地质描述引入其中。各个经验公式计算同一岩体的参数时,普遍存在因经验程度不同而确定出的抗剪强度相差较大。由于这些原因,许多文献提出了用其它方法来确定岩体的抗剪强度参数[1-4]。其中张全恒(1992)[1]讨论了确定岩体结构面抗剪强度参数常规方法存在的问题,提出了经验公式和实验相结合的试件法;何满潮(2001)[2]根据工程岩体的连续性理论,提出了根据室内完整岩块试验参数,结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟试验,从而确定工程岩体力学参数的方法;周维垣(1992)[3]提出确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法,该方法基于节理裂隙岩体的野外勘察资料,建立岩体损伤断裂模型,在计算机上模拟试验过程,获得所需数据;杨强等(2002)[4]在样本有限的情况下,采用可靠度理论,求出某保证率下的岩体抗剪强度值。 岩体作为复杂的地质体,其力学特性是多种因素共同作用的结果,如形成过程、地质环境和工程环境等。为了能将所有控制因素作为一个整体来考虑,而不仅局限于定量因素,许多文献利用人工 第24卷 第2期2004年6月 地 下 空 间 UNDERGROUND SPACE Vol.24 No.2 Jun.2004 收稿日期:2003-12-11(修改稿) 作者简介:贾东远(1975-),男,河北唐山人,硕士,主要从事岩土工程设计、检测方面的工作。
露天矿山排土场安全管理制度 一、目的 保障矿山持续稳定的安全生产, 最大限度地降低排土场安全事故的发生, 特制定本制度。 二、适用范围 本制度适用于天津矿山工程有限公司古浪分公司 三、管理办法 1. 分公司经理是排土场安全生产第一责任人, 经理应指定或设立相应的机构负责实施本制度有关排土场安全规定的各项要求, 配备与实际工作相适应的专业技术人员或有实际工作能力的人员负责排土场的安全管理工作, 保证安全生产所需经费。 2. 建立健全适合分公司排土场实际情况的规章制度, 包括: 排土场安全目标管理制度; 排土场安全生产责任制度; 排土场安全生产检查制度; 排土场安全技术措施实施计划; 排土场安全操作以及有关安全培训、教育制度和安全评价制度( 以上制度按照分公司有关规定执行) 。 3. 分公司必须严格按照设计文件的要求和有关技术规范, 做好排土场安全检查和监测工作。 4. 未经技术论证和安全生产监督管理部门的批准, 任何单位和个人不得随意变更排土场设计或设计推荐的有关参数。 5. 排土场滚石区应设置醒目的符合《矿山安全标志》( GB14161—) 安全警示标志。 6. 严禁在排土场作业区或排土场边坡面捡矿石和其它活动。 7. 在排土场最终境界20米内排弃大块岩石, 以确保排土场结束后的安全稳定, 防止发生泥石流灾害。 四、排土场的运行 1.汽车运输排土场及排弃作业应遵守下列规定: 1.1 汽车排土作业时, 应有专人指挥, 非作业人员一律不得进入排土作业
区, 凡进入作业区内工作人员、车辆、工程机械必须服从指挥人员的指挥。 1.2 排土场平台必须平整, 排土线应整体均衡推进, 坡顶线应呈直线形或弧形, 排土工作面向坡顶线方向应有3%～5%的反坡。 1.3排土卸载平台边缘要设置安全车挡, 其高度不小于轮胎直径的2/5, 车挡顶部和底部宽度应分别不小于轮胎直径的1/3和1.3倍; 设置移动车挡设施的, 要按移动车挡要求作业。 1.4应按规定顺序排弃土岩, 在同一地段进行卸车和推土作业时, 设备之间必须保持足够的安全距离。 1.5 卸土时, 汽车应垂直于排土工作线; 严禁高速倒车、冲撞安全车档。 1.6 推土时, 在排土场边缘严禁推土机沿平行坡顶线方向推土。 1.7 排土安全车挡或反坡不符合规定、坡顶线内侧30米范围内有大面积裂缝或不均匀下沉时, 禁止汽车进入该危险区, 排土场作业人员需对排土场作出及时处理。 1.8 排土场作业区内因雾、粉尘、照明等因素使驾驶员视距小于30米或遇暴雨、大雪、大风等恶劣天气时, 应停止排土作业。 1.9 汽车进入排土场内应限速行驶, 距排土工作面50～200米限速16公里/小时, 小于50米限速8公里/小时; 排土作业区内应设置一定数量的限速牌等安全标志牌。 1.10 排土作业区照明必须完好, 灯塔与排土挡墙距离15～25米, 照明角度必须符合要求, 夜间无照明禁止排土。 1.11 排土作业区必须配备足够数量且质量合格、适应汽车突发事故应急的钢丝绳( 不少于四根) 、大卸扣( 不少于四个) 、灭火器等应急工具。 2. 单斗挖掘机排土时, 应遵守下列规定: 2.1 受土坑的坡面角不得大于60°, 严禁超挖。 2.2 挖掘机至站立台阶坡顶线的安全距离应符合下列要求: a、台阶高度10m以下不小于6m; b、台阶高度11～15m不小于8m;
每次大的深部构造运动都会导致产生新的应力状态水平应力=上覆岩层重力X侧压应力系数构造应力场内：自重应力 水平应力铅直应力 李四光《地质力学理论》非洲测得：水平应力是铅直应力的2.6倍 2.6其他因素影响 一、露天矿存在年限 具体讲应指边坡服务年限 时间长，岩体强度减弱大，稳定系数大些 二、边坡形状 凹形：侧向阻力大，稳定性好 凸性：侧向阻力小，稳定性不好 但凸性边坡剥离量最小，经济合理 三、地形荷载：外排土场就近位置 推进方向（工作线）破坏岩体完整性，引起边坡滑落总之，因为边稳固什么很多，尚待研究。 3 —1边坡工程地质工作程序 一、边坡工程工作主要任务： 1、搜集影响边坡稳定性的各项因素； 2、分析边坡岩体的稳定性： —查明岩体中结构面分布及岩性变化； —分析潜在滑面； —建立滑动模式。 二、边坡工程地质工作程序： 三、1、区域地质背景； 四、2、矿区地质构造； 五、3、露天矿现采场边坡工程地质条件； 六、4、露天矿最终采场边坡工程地质条件； 七、5、露天矿边坡工程地质分区。 三、露天矿边坡各阶段的工作内容 -矿山地质勘探报告； -露天矿设计阶段； -投产以后岩层暴露。 1、岩性分布； 2、地质结构面分布 3、出水点； 4、采掘台阶现状； 5、工程地质分区及剖面线； 6、岩石力学试验取样地点 3—2岩体结构面的调查主要调查节理、岩层面产状、密度。
方法：地面测量；钻孔。 一、 结构面地面调查（表 3-1为调查内容） 二、 钻孔定向取芯，主要是探明深部的不利结构面。 （一）岩芯定向 三个要素：倾向、倾伏角、围岩轴 线（旋转的某一基准线）。 第五章边坡稳定性计算 5.1概述 一、边坡岩体内部分析 1、有两种运动 a 、 相对静止：边坡稳定 b 、 显着变动：滑坡（变动非常复杂） 2、滑坡原因 a 驱动滑坡因素 震动 水 构造应力 温差应力 b 、抗滑能力 岩体强度 二、 露天采场边坡 1、 高大边坡 2、 暴露岩层多 3、 地质构造面纵横交错 4、 水文及工程地质条件复杂 因此，边坡随时监控调整，合理的边帮角只能最终评价。 三、 目前研究现状及任务 1、 土体边坡稳定研究，解决岩石边坡有许多问题 2、 露天边坡稳定计算任务 a 验算已有边坡的稳定性，以便决定是否采取防护措施，并作为防护设施设计的依据。 b 、 设计露天矿合理边坡角，在已知开采深度，设计既经济合理又安全的边坡角。 c 、 边坡的技术原理 I 、到界边帮台阶的减震爆破 n 、防排水 川、伞檐处理 管理不善，缓坡可能滑坡，管理好陡帮也可能安全（例如平装西露天矿）结合生产工艺 3、 经验法选取边帮稳定角 爆破<40度 金属矿<50度 4、边坡稳定表示方法 当 Fs<1，滑坡 四、本章研究内容： 当 Fs=1，极限平衡 当 Fs>1，稳定。保守起见 根据边坡服务年限选取不同值 :=Fs F 抗滑数取 滑力 1.3。
极限平衡法在边坡稳定性分析中的应用 摘要从瑞典圆弧法、瑞典条分法和毕肖普法的基本原理出发，对比三者的不同假设，从得出的安全系数数据分析得出结论：三种方法中，毕肖普法得出的稳定性系数最大，瑞典条分法得出的稳定性系数居中，瑞典圆弧法迁出的稳定性系数最小。 关键词瑞典圆弧法瑞典条分法毕肖普法稳定性系数 1 概述 由于边坡内部复杂的结构和岩石物质的不同，使得我们必须采用不同的分析方法来分析其稳定状态。因此边坡是否处于稳定状态，是否需要进行加固与治理的判断依据来源于边坡的稳定性分析数据。 目前用于边坡稳定分析的方法有很多，但大体上有两种——极限平衡法和数值法。数值法有离散元法、边界元法、有限元法等；极限平衡法有瑞典圆弧法、毕肖普法、陆军工程师团法、萨尔玛法和摩根斯坦—普莱斯法等。 极限平衡法依据的是边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)来分析边坡在各种破坏模式下的受力状态，以及边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来对边坡的稳定性进行评价的计算方法。由于它概念清晰，容易理解和掌握,且分析后能直接给出反映边坡稳
定性的安全系数值，因此极限平衡法是边坡稳定性分析计算中主要的方法，也是在工程实践中应用最多的方法之一。 其中瑞典圆弧法（简称瑞典法或费伦纽斯法）亦称Fellenious法，是边坡稳定分析领域最早出现的一种方法。这一方法由于引入过多的简化条件和考虑因素的限制 , 它只适用于φ＝ 0 的情况。虽然求出的稳定系数偏低 10 % ～20 %。，但却构成了近代土坡稳定分析条分法的雏形。 而在费伦纽斯之后，许多学者都对条分法进行了改良，产生了许多新的计算方法，使计算的方法日趋完善。 在瑞典圆弧法分析粘性边坡稳定性的基础上，瑞典学者Fellenius 提出了圆弧条分析法，也称瑞典条分法。Fellenius将土条两侧的条间力的合力近似的看成大小相等、方向相反、作用在同一作用面上，因此提出了不计条间力影响的假设条件。而每一土条两侧的条间力实际上是不平衡的，但经验表明，在边坡稳定性分析中，当土条宽度不大时，忽略条间力的作用对计算结果并没有显著的影响，而且此法应用的时间很长，积累了丰富的工程经验，一般得到的安全系数偏低，即偏于安全，所以目前的工程建设上仍然常用这种方法。 1955年，毕肖普(Bishop)在瑞典法基础上提出了——毕肖普法。这一方法仍然保留了滑裂面的形状为圆弧形和通过力矩平衡条件求解的特点，与瑞典条分法相比，毕肖普法是在不考虑条块间切向力的前提下，满足力多边形闭合条件，就是说虽然在公式中水平作用力并未出现，但实际上条块间隐含的有水平力的作用。毕肖普法由于考虑到了条块间水平力的作用，因此得到的安全系数较瑞典条分法略高一些。
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2021年露天矿边坡管理 Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
2021年露天矿边坡管理 随着我国露天矿山开采技术的飞速发展，露天矿的开采境界不断扩大，深度不断增加，边坡的高度和面积也不断增加，由此造成边坡的不稳定因素增多。再加上一些矿山企业不按照矿山设计规范开采，只顾眼前利益，违反国家《矿产资源法》的规定，乱挖滥采，对边坡管理不善，最终导致边坡发生大面积岩体滑坡或崩落坍塌事故，造成职工伤亡，给国家财产造成重大损失。因此，矿山企业负责人必须加强对边坡的管理，制定切实可行的安全管理措施，确保边坡的稳定。 一、露天矿边坡的结构及特点 露天开采时，通常是把矿岩划成一定厚度的水平层，自上而下逐层开采。这种开采的结果使露天矿场的周边形成阶梯状的台阶，多个台阶组成的斜坡称为露天矿边坡。 (一)边坡组成要素
露天矿边坡按其在采场所处的位置不同可分为： ①底帮边坡，位于矿体底盘一侧的边坡。②顶帮边坡，位于矿体顶盘一侧的边坡。③端帮边坡，位于矿体两端部的边坡。台阶是露天矿边坡的基本组成部分，其结构要素如图4—20所示。 台阶上部水平面称为台阶上郡平盘(图4—20中的1)；台阶下部水平面称为台阶下部平盘(图4—20中的2)；上、下平盘之间已采掘。暴露部分的倾斜面称为台阶坡面(图4—20中的3)；台阶坡面与下部平盘的夹角称为台阶坡面角(图4—20中的a)；上、下两平盘之间的垂直距离称为台阶高度(图4—20中的h)；上部平盘与台阶坡面的交线称为台阶坡顶线(图4—20的4)；下部平盘与台阶坡面的交线为台阶坡底线(图4—20中的5)。 露天边坡组成的要素如图4—21所示。 露天矿最终边坡：是指已开采结束到达最终境界而留下的台阶所组成的边坡。 最终边坡坡面：最终边坡最上部一个台阶的坡顶线和最下部一个非工作台阶的坡底线所做的假想斜面。如图4—21中的AC与BD
据弹性理论： 每次大的深部构造运动都会导致产生新的应力状态 水平应力=上覆岩层重力×侧压应力系数 构造应力场内：自重应力 水平应力 铅直应力 李四光《地质力学理论》 非洲测得：水平应力是铅直应力的2.6倍 2.6其他因素影响 一、露天矿存在年限 具体讲应指边坡服务年限 时间长，岩体强度减弱大，稳定系数大些 二、边坡形状 凹形：侧向阻力大，稳定性好 凸性：侧向阻力小，稳定性不好 但凸性边坡剥离量最小，经济合理 三、地形荷载：外排土场就近位置 推进方向（工作线）破坏岩体完整性，引起边坡滑落总之，因为边稳固什么很多，尚待研究。 3—1边坡工程地质工作程序 一、边坡工程工作主要任务： 1、搜集影响边坡稳定性的各项因素； 2、分析边坡岩体的稳定性：
—查明岩体中结构面分布及岩性变化； —分析潜在滑面； —建立滑动模式。 二、边坡工程地质工作程序： 三、1、区域地质背景； 四、2、矿区地质构造； 五、3、露天矿现采场边坡工程地质条件； 六、4、露天矿最终采场边坡工程地质条件； 七、5、露天矿边坡工程地质分区。 三、露天矿边坡各阶段的工作内容 -矿山地质勘探报告； -露天矿设计阶段； -投产以后岩层暴露。 1、岩性分布； 2、地质结构面分布 3、出水点； 4、采掘台阶现状； 5、工程地质分区及剖面线； 6、岩石力学试验取样地点 3—2岩体结构面的调查 主要调查节理、岩层面产状、密度。 方法：地面测量；钻孔。 一、结构面地面调查（表3-1为调查内容） 二、钻孔定向取芯，主要是探明深部的不利结构面。
（一）岩芯定向三个要素：倾向、倾伏角、围岩轴 线（旋转的某一基准线）。 第五章边坡稳定性计算 5.1概述 一、边坡岩体内部分析 1、有两种运动 a、相对静止：边坡稳定 b、显着变动：滑坡（变动非常复杂） 2、滑坡原因 a、驱动滑坡因素 荷载 震动 水 构造应力 温差应力 b、抗滑能力 岩体强度 二、露天采场边坡 1、高大边坡 2、暴露岩层多 3、地质构造面纵横交错 4、水文及工程地质条件复杂 因此，边坡随时监控调整，合理的边帮角只能最终评价。 三、目前研究现状及任务
For personal use only in study and research; not for commercial use For personal use only in study and research; not for commercial use 基于极限平衡法原理的边坡稳定计算有多种方法，根据不同的适用条件，主要有摩根斯坦－普瑞斯（Morgenstern-Price）法、毕肖普（Bishop）法、简布（Janbu）法、推力法、萨尔玛（Sarma）法等。 Bishop法概述： 目前，在工程上常用的两种土坡稳定分析方法仍为瑞典圆弧法(Fellenius法)和简化毕肖普法，它们均属于极限平衡法。瑞典圆弧法的土条间作用力的假设不太合理，得出的安全系数明显偏低，而简化毕肖普法的假设较为合理，计算也不复杂，因而在工程中得到了十分广泛的应用。 当土坡处于稳定状态时，任一土条内滑弧面上的抗剪强度只发挥了一部分，并与切向力相平衡，见图1(a)，其算式为 （1）如图1(b)所示，将所有的力投影到弧面的法线方向上，则得 （2）当整个滑动体处于平衡时（图1(c)），各土条对圆心的力矩之和应为零，此时，条间推力为内力，将相互抵消，因此得 (3) 图1 毕肖普法计算图 将式(2)代入式(3)，且，最后得到土坡的安全系数为
(4) 实用上，毕肖普建议不计分条间的摩擦力之差，即，式(4)将简化为 (5) 所有作用力在竖直向和水平向的总和都应为零，即并结合摩擦力之差为零，得出 (6) 代入式(5)，简化后得 (7) 当采用有效应力法分析时，重力项将减去孔隙水压力，并采用有效应力强度指标有 (8) 在计算时，一般可先给假定一值，采用迭代法即可求出。根据经验，通常只要迭代3~4次就可满足精度要求，而且迭代通常总是收敛的。 摩根斯坦－普瑞斯（Morgenstern-Price）法 该方法考虑了全部平衡条件与边界条件，消除了计算方法上的误差，并对Janbu推导出来的近似解法提供了更加精确的解答；对方程式的求解采用数值解法（即微增量法），滑面形状任意，通过力平衡法所计算出的稳定系数值可靠程度较高。
一、边坡稳定性计算方法 在边坡稳定计算方法中，通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形；细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形；滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。 （一）直线破裂面法 所谓直线破裂面是指边坡破坏时其破裂面近似平面，在断面近似直线。为了简 化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。能形成直线破裂面的土类包括：均质砂 性土坡；透水的砂、砾、碎石土；主要由内摩擦角控制强度的填土。 图 9 － 1 为一砂性边坡示意图，坡高 H ，坡角β，土的容重为γ，抗 剪度指标为c、φ。如果倾角α的平面AC面为土坡破坏时的滑动面，则可分析 该滑动体的稳定性。 沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。 图9-1 砂性边坡受力示意图已知滑体ABC重 W，滑面的倾角为α，显然，滑面 AC上由滑体的重量W= γ（Δ ABC）产生的下滑力T和由土的抗剪强度产生的抗滑力Tˊ分别为： T=W · sina 和 则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示，即 为了保证土坡的稳定性，安全系数F s 值一般不小于 1.25 ，特殊情况下可允许减小到 1.15 。对于C=0 的砂性土坡或是指边坡，其安全系数表达式则变为 从上式可以看出，当α =β时，F s 值最小，说明边坡表面一层土最容易滑动，这时
当 F s =1时，β=φ，表明边坡处于极限平衡状态。此时β角称为休止角，也称安息角。 此外，山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。当深长比小 于 0.1时，可以把它当作一个无限边坡进行分析。 图 9-2表示一无限边坡示意图，滑动面位置在坡面下H深度处。取一单位长度的滑动土条 进行分析，作用在滑动面上的剪应力为,在极限平衡状态时，破坏面上的 剪应力等于土的抗剪强度，即 得 式中N s =c/ γ H 称为稳定系数。通过稳定因数可以确定α和φ关系。当c=0 时，即无粘性 土。α =φ，与前述分析相同。 二圆弧条法 根据大量的观测表明，粘性土自然山坡、人工填筑或开挖的边坡在破坏时，破裂面的形状多呈近似的圆弧状。粘性土的抗剪强度包括摩擦强度和粘聚强度两个组成部分。由于粘聚力的存在，粘性土边坡不会像无粘性土坡一样沿坡面表面滑动。根据土体极限平衡理论，可以导出均质粘这坡的滑动面为对数螺线曲面，形状近似于圆柱面。因此，在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。建立在这一假定上稳定分析方法称为圆弧滑动法和圆弧条分法。 1. 圆弧滑动法 1915 年瑞典彼得森（ K.E.Petterson ）用圆弧滑动法分析边坡的稳定性，以后该法在各国得到广泛应用，称为瑞典圆弧法。 图 9 － 3 表示一均质的粘性土坡。AC 为可能的滑动面，O为圆心，R 为半径。假定 边坡破坏时，滑体ABC在自重W 作用下，沿AC绕O 点整体转动。滑动面 AC 上的力 系有：促使边坡滑动的滑动力矩 M s =W · d ；抵抗边坡滑动的抗滑力矩，它应该包括由 粘聚力产生的抗滑力矩M r =c ·AC · R ，此外还应有由摩擦力所产生的抗滑力矩，这里 假定φ＝ 0 。边坡沿AC的安全系数F s 用作用在 AC面上的抗滑力矩和下滑力矩之比表 示，因此有 这就是整体圆弧滑动计算边坡稳定的公式，它只适用于φ＝ 0 的情况。 图9-3 边坡整体滑动 2. 瑞典条分法 前述圆弧滑动法中没有考虑滑面上摩擦力的作用，这是由于摩擦力在滑面的不同位置其方向和大小都在改变。为了将圆弧滑动法应用于φ＞ 0 的粘性土，在圆弧法分析粘性土坡稳定性的基础上，瑞典学者 Fellenius 提出了圆弧条分析法，也称瑞典条分法。条会法就是将滑动土体竖向分成若干土条，把土条当成刚塑体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后按式（ 9-5 ）求土坡的稳定安全系数。 采用分条法计算边坡的安全系数F ，如图 9 － 4 所示，将滑动土体分成若干土条。土条的宽度越小，计算精度越高，为了避免计算过于繁
露天矿边坡管理制度 一、贯彻执行《安全生产法》和《矿山安全法》的规定。 二、露天采石、采砂、砖瓦、粘土矿（场）要贯彻“采剥并举， 剥离先行，贫富兼釆”的方针。 三、根据地质条件确定合理的开采顺序和推进方向，坚持自 上而下的开采顺序，控制好开采速度和高度，高度大于20米时必须分层开采，开采坡度不得大于70度，禁止掏釆。 1、人工开采时，砂状矿岩阶段高度不大于1.8米，坡面角不 大于所采矿岩的最大安息角，松散矿岩阶段高度不大于3米，坡面角不大于50度，坚硬稳固矿岩阶段高度不大于6米，坡面角不大于60度。 2、机械开采松散岩石时,阶段高度不大于机械的最大挖掘高 度;挖掘机或装载机铲装矿石时,爆堆高度应不大于机械挖掘高度的1.5倍. 3、采场塌陷和边坡滑落的预防,对采场工作帮应每季检查一 次,高陡变边帮应每月检查一次,不稳定地区在暴雨过后应及时检查,发现异常应及时处理。 四、作业前，对工作面进行安全检查，清除危石和其他危险物 体。作业中，应随时观测检查，当发现工作面有裂隙可能塌落或有大块浮石及伞檐体悬在上部时，必须迅速处理。禁止任何人员在边坡底部休息和停留。 五、应选富有经验的专业人员负责边坡管理工作，当发现边坡
有塌滑征兆时，有权下令停止釆剥作业，撤出人员和设备，并及时向矿（场）负责人报告。 六、有条件的矿山要设立专门的观测点，对露天矿场的边坡变 化情况，进行定期观测。当发现台阶坡面有裂缝可能塌落或有浮石和伞檐时，必须迅速处理。 七、采场台阶高度、台阶坡面角和最小平台宽度应根据岩性釆 剥方法、爆破方式和釆、装、运设备的要求确定。 八、结合实际爆破时可采用微差、松动、预裂、光面、缓冲等 爆破方式，减少爆破震动时对边坡的影响，爆破作业结束后及时清理浮石。 九、在采场按规定设置安全警示标志。进入作业现场的人员， 都需佩戴安全帽，在距地面超过3米或坡度超过30度的台阶面作业的人员，都需佩戴安全带，并在安全员的监护下进行作业。