深凹露天矿高陡边坡稳定性研究

本项目突破以往边坡变形破坏依据表象监测信息判断的传统思路，以三维数字图像扫描技术、微震监测技术等为手段，揭示考虑岩体损伤时效性和在水平构造应力主导的地应力场作用下的高陡边坡变形破坏机理，建立准确、实时获取高陡边坡稳定性信息的实用高新技术系统；建立考虑岩体强度时效特性及水平地应力的三维极限平衡分析方法，发展并完善基于三维数值模拟和三维极限平衡分析相结合的边坡优化设计方法；采用信息边坡工程学的理论和方法，建立基于GIS数据平台和多源信息耦合的时空四维边坡态势评估系统和滑坡预警系统，实现传统力学分析方法向信息化、可视化和时空四维化的转换，为复杂条件下矿山边坡动态稳定性分析及滑坡预测预报提供新的方法；建立基于岩体流变损伤和边坡潜在破坏模式识别的高陡边坡智能化失稳预测与加固决策系统，为矿山高陡边坡工程整体安全稳定提供保障。研究成果将形成深凹露天矿高陡边坡稳定性分析、预测和控制的系列化实用理论和技术。

深凹露天开采是目前世界露天采矿的发展趋势，随着边坡的加高加陡，高应力累积及诱发的岩体损伤机理更加复杂，露天矿山生产经济性与安全性之间的矛盾愈发突出，迫切需要发展能够反映高陡边坡特点的稳定性理论和失稳控制方法，为边坡优化设计提供理论支撑。.本项目基于摄影测量手段，结合损伤理论和微震监测技术，建立了基于微震监测数据、节理岩体数字图像数据和岩体流变损伤时效特征的边坡岩体强度损伤时变模型，通过室内物理模拟实验，借助多种数字化设备对边坡变形破坏过程进行监测，得出了高陡边坡的变形破坏规律。通过现场测试、理论分析，建立了考虑岩体强度损伤时效性和在水平构造应力主导的地应力作用下高陡边坡稳定性分析理论，开发出考虑水平地应力作用的三维极限平衡分析模型与程序，发展并完善了基于三维数值模拟和三维极限平衡分析相结合的边坡稳定性分析与优化设计方法，建立了基于GIS数据平台和多源信息融合的边坡时空四维稳定性动态实时评估系统，为高陡边坡失稳预测预报提供了新的方法。突破单纯依据表象监测信息判断边坡变形破坏的传统思路，提出了实时、准确地获取高陡边坡稳定性信息的实用高新技术系统，为边坡时空四维稳定性分析提供了可靠依据。建立了基于岩体流变损伤和边坡潜在破坏模式识别的高陡边坡智能化失稳预测与加固决策系统，为矿山高陡边坡工程的整体安全稳定提供了保障，形成了深凹露天矿高陡边坡稳定性评价、预测和控制的系列化实用理论和技术，并在水厂铁矿、凹山铁矿、石人沟铁矿、黑山铁矿露天转地下边坡、庙沟铁矿扩帮加陡边坡以及抚顺西露天矿得到应用和检验。