本發(fā)明涉及礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性精準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法，適用于根據(jù)野外現(xiàn)場(chǎng)礦山邊坡的巖體結(jié)構(gòu)面調(diào)查進(jìn)行礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
礦山邊坡的工程巖體中發(fā)育有不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)面，而礦山邊坡根據(jù)開(kāi)采需要往往在總體邊坡的基礎(chǔ)上設(shè)置有一系列的臺(tái)階邊坡。礦山邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，不僅要評(píng)價(jià)總體邊坡的穩(wěn)定性，還需評(píng)價(jià)臺(tái)階邊坡的穩(wěn)定性。研究表明，礦山邊坡的穩(wěn)定性受巖體結(jié)構(gòu)面控制：結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、規(guī)模、組合型式及其與邊坡面的空間組合關(guān)系決定了礦山邊坡可能的潛在破壞模式，結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性決定了礦山邊坡潛在滑移破壞的可能性；礦山邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)分別開(kāi)展總體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和局部穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，不同規(guī)模結(jié)構(gòu)面對(duì)礦山邊坡穩(wěn)定性影響的程度和范圍是不同的。
隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們的安全意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，政府對(duì)安全生產(chǎn)的要求也越來(lái)越高。礦山邊坡穩(wěn)定性不僅對(duì)露天礦的安全有著緊密的聯(lián)系，而且與露天礦的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。在露天礦的生產(chǎn)階段，隨著礦山工程的發(fā)展，揭露的地層越來(lái)越多，人們可以在更大的范圍、更多的空間獲取更多、更準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)面的空間幾何參數(shù)和物理力學(xué)參數(shù)，利用所掌握的新的結(jié)構(gòu)面信息，對(duì)礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，并根據(jù)精準(zhǔn)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)露天礦原設(shè)計(jì)的境界或邊坡角進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使調(diào)整后的邊坡角滿足“既經(jīng)濟(jì)又安全”的原則，以使露天礦的總體經(jīng)濟(jì)效益最好。另一方面，礦山邊坡是一種臨時(shí)或半永久性的邊坡，它們?cè)试S發(fā)生少量滑塌甚至局部性的規(guī)模較大的滑塌，但不允許突然發(fā)生的造成人員傷亡的滑塌，也不允許發(fā)生造成重大經(jīng)濟(jì)損失的滑塌。在露天礦生產(chǎn)階段開(kāi)展礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，可以為邊坡局部不穩(wěn)定地段防治的決策、設(shè)計(jì)和施工提供重要依據(jù)。由于目前尚沒(méi)有礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性精準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法，將規(guī)模5-20米的節(jié)理(小規(guī)模結(jié)構(gòu)面)與規(guī)模150-200米的斷層(非貫穿結(jié)構(gòu)面)、規(guī)模大于300米甚至大于500米的層理、板理、千枚理、片理、斷層(貫穿結(jié)構(gòu)面)對(duì)邊坡不同等級(jí)邊坡(高度大于500米的超高邊坡、高度300-500米的高邊坡、高度100-300米的中邊坡、高度小于100米的低邊坡)穩(wěn)定性的影響均等化，同時(shí)用于總體邊坡的穩(wěn)定性分析，淡化了結(jié)構(gòu)面規(guī)模在控制不同等級(jí)礦山邊坡穩(wěn)定性中的差異化作用，導(dǎo)致穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果嚴(yán)重失真。因此，根據(jù)不同規(guī)模結(jié)構(gòu)面對(duì)礦山邊坡巖體穩(wěn)定性的不同影響，進(jìn)行礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)具重大的工程價(jià)值和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服已有技術(shù)無(wú)法根據(jù)不同規(guī)模結(jié)構(gòu)面對(duì)礦山邊坡巖體穩(wěn)定性的不同影響，進(jìn)行礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)的不足，本發(fā)明提供了一種原理簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉、使用效果好、便于實(shí)現(xiàn)礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法，為開(kāi)展采礦設(shè)計(jì)的精確計(jì)算創(chuàng)造必要的條件。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
一種礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性精準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：
1)在野外露天礦山，調(diào)查邊坡巖體范圍的巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況?，F(xiàn)場(chǎng)量測(cè)層理、板理、千枚理、片理、斷層和節(jié)理的產(chǎn)狀和規(guī)模，并分別進(jìn)行編錄；
2)根據(jù)礦山總體邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡等級(jí)和規(guī)模，將邊坡巖體中發(fā)育的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行分級(jí)：
層理、板理、千枚理、片理以及結(jié)構(gòu)面規(guī)模大于等于總體邊坡規(guī)模的a倍數(shù)的斷層為貫穿結(jié)構(gòu)面，a的取值范圍為0.85～0.95；結(jié)構(gòu)面規(guī)模小于總體邊坡規(guī)模的a倍數(shù)的斷層為非貫穿結(jié)構(gòu)面，節(jié)理為小規(guī)模結(jié)構(gòu)面；
3)根據(jù)礦山總體邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡面傾向和傾角，與貫穿結(jié)構(gòu)面的傾向和傾角一起作赤平投影圖，進(jìn)行礦山巖體總體邊坡的整體穩(wěn)定性潛在破壞模式分析；對(duì)礦山巖體總體邊坡的整體穩(wěn)定性潛在破壞模式分析確定的潛在滑面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面及其潛在滑移方向，進(jìn)行結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度精準(zhǔn)取值；將精準(zhǔn)取值求得的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)，用于礦山巖體總體邊坡的整體穩(wěn)定性的定量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)礦山巖體總體邊坡的整體穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。
進(jìn)一步，所述分級(jí)評(píng)價(jià)方法還包括以下步驟：
4)根據(jù)礦山總體邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡面傾向和傾角，與非貫穿結(jié)構(gòu)面和小規(guī)模結(jié)構(gòu)面的傾向和傾角一起作赤平投影圖，進(jìn)行礦山巖體總體邊坡的局部穩(wěn)定性潛在破壞模式分析，找出控制礦山巖體總體邊坡局部穩(wěn)定的關(guān)鍵塊體；對(duì)礦山巖體總體邊坡的局部穩(wěn)定性潛在破壞模式分析確定的關(guān)鍵塊體潛在滑面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面及其潛在滑移方向，進(jìn)行結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度精準(zhǔn)取值；將精準(zhǔn)取值求得的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)，用于礦山巖體總體邊坡的局部穩(wěn)定性的定量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)礦山巖體總體邊坡的局部穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。
再進(jìn)一步，所述分級(jí)評(píng)價(jià)方法還包括以下步驟：
5)根據(jù)礦山臺(tái)階邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡等級(jí)和規(guī)模(高度和寬度)，將邊坡巖體中發(fā)育的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行分級(jí)：
層理、板理、千枚理、片理以及結(jié)構(gòu)面規(guī)模大于等于臺(tái)階邊坡規(guī)模的b倍數(shù)的斷層為貫穿結(jié)構(gòu)面，b的取值范圍為0.85～0.95；結(jié)構(gòu)面規(guī)模小于臺(tái)階邊坡規(guī)模的b倍數(shù)的斷層為非貫穿結(jié)構(gòu)面，節(jié)理為小規(guī)模結(jié)構(gòu)面；
6)根據(jù)礦山臺(tái)階邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡面傾向和傾角，與貫穿結(jié)構(gòu)面的傾向和傾角一起作赤平投影圖，進(jìn)行礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性潛在破壞模式分析；對(duì)礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性潛在破壞模式分析確定的潛在滑面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面及其潛在滑移方向，進(jìn)行結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度精準(zhǔn)取值；將精準(zhǔn)取值求得的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)，用于礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性的定量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。
更進(jìn)一步，所述分級(jí)評(píng)價(jià)方法還包括以下步驟：
7)根據(jù)礦山臺(tái)階邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡面傾向和傾角，與非貫穿結(jié)構(gòu)面和小規(guī)模結(jié)構(gòu)面的傾向和傾角一起作赤平投影圖，進(jìn)行礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性潛在破壞模式分析，找出控制礦山巖體臺(tái)階邊坡局部穩(wěn)定的關(guān)鍵塊體；對(duì)礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性潛在破壞模式分析確定的關(guān)鍵塊體潛在滑面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面及其潛在滑移方向，進(jìn)行結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度精準(zhǔn)取值；將精準(zhǔn)取值求得的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)，用于礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性的定量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)；
所述分級(jí)評(píng)價(jià)方法還包括以下步驟：
8)重復(fù)步驟6)和7)，從上往下對(duì)礦山所有臺(tái)階邊坡實(shí)現(xiàn)礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)和礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：與現(xiàn)有技術(shù)相比，礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)價(jià)方法原理簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，使用效果好，便于根據(jù)結(jié)構(gòu)面規(guī)模分級(jí)和礦山邊坡穩(wěn)定性的分級(jí)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，為采礦設(shè)計(jì)的精確計(jì)算創(chuàng)造必要的條件，具有較大的實(shí)施價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
一種礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性精準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：
1)在野外露天礦山，調(diào)查邊坡巖體范圍的巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況?，F(xiàn)場(chǎng)量測(cè)層理、板理、千枚理、片理、斷層、節(jié)理等結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀和規(guī)模(高度和寬度)，并分別進(jìn)行編錄；
2)根據(jù)礦山總體邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡等級(jí)和規(guī)模(高度和寬度)，將邊坡巖體中發(fā)育的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行分級(jí)：
結(jié)構(gòu)面規(guī)模接近或大于總體邊坡規(guī)模的層理、板理、千枚理、片理、斷層為貫穿結(jié)構(gòu)面(通常層理、板理、千枚理、片理都是大于總體邊坡)，結(jié)構(gòu)面規(guī)模明顯小于總體邊坡規(guī)模的斷層為非貫穿結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面規(guī)模顯著小于總體邊坡規(guī)模的節(jié)理為小規(guī)模結(jié)構(gòu)面；
例如：層理、板理、千枚理、片理以及結(jié)構(gòu)面規(guī)模大于等于總體邊坡規(guī)模的a倍數(shù)的斷層為貫穿結(jié)構(gòu)面，a的取值范圍為0.85～0.95；結(jié)構(gòu)面規(guī)模小于總體邊坡規(guī)模的a倍數(shù)的斷層為非貫穿結(jié)構(gòu)面，節(jié)理為小規(guī)模結(jié)構(gòu)面；a可以取0.95、0.9或0.85，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況確定。
3)根據(jù)礦山總體邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡面傾向和傾角，與貫穿結(jié)構(gòu)面的傾向和傾角一起作赤平投影圖，進(jìn)行礦山巖體總體邊坡的整體穩(wěn)定性潛在破壞模式分析；對(duì)礦山巖體總體邊坡的整體穩(wěn)定性潛在破壞模式分析確定的潛在滑面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面及其潛在滑移方向，進(jìn)行結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度精準(zhǔn)取值；將精準(zhǔn)取值求得的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)，用于礦山巖體總體邊坡的整體穩(wěn)定性的定量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)礦山巖體總體邊坡的整體穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)；
4)根據(jù)礦山總體邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡面傾向和傾角，與非貫穿結(jié)構(gòu)面和小規(guī)模結(jié)構(gòu)面的傾向和傾角一起作赤平投影圖，進(jìn)行礦山巖體總體邊坡的局部穩(wěn)定性潛在破壞模式分析，找出控制礦山巖體總體邊坡局部穩(wěn)定的關(guān)鍵塊體；對(duì)礦山巖體總體邊坡的局部穩(wěn)定性潛在破壞模式分析確定的關(guān)鍵塊體潛在滑面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面及其潛在滑移方向，進(jìn)行結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度精準(zhǔn)取值；將精準(zhǔn)取值求得的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)，用于礦山巖體總體邊坡的局部穩(wěn)定性的定量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)礦山巖體總體邊坡的局部穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)；
5)根據(jù)礦山臺(tái)階邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡等級(jí)和規(guī)模(高度和寬度)，將邊坡巖體中發(fā)育的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行分級(jí)：
結(jié)構(gòu)面規(guī)模接近或大于臺(tái)階邊坡規(guī)模的層理、板理、千枚理、片理、斷層為貫穿結(jié)構(gòu)面(通常層理、板理、千枚理、片理都是大于臺(tái)階邊坡)，結(jié)構(gòu)面規(guī)模明顯小于臺(tái)階邊坡規(guī)模的斷層為非貫穿結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面規(guī)模顯著小于臺(tái)階邊坡規(guī)模的節(jié)理為小規(guī)模結(jié)構(gòu)面；
層理、板理、千枚理、片理以及結(jié)構(gòu)面規(guī)模大于等于臺(tái)階邊坡規(guī)模的b倍數(shù)的斷層為貫穿結(jié)構(gòu)面，b的取值范圍為0.85～0.95；結(jié)構(gòu)面規(guī)模小于臺(tái)階邊坡規(guī)模的b倍數(shù)的斷層為非貫穿結(jié)構(gòu)面，節(jié)理為小規(guī)模結(jié)構(gòu)面；b可以取0.95、0.9或0.85，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況確定。
6)根據(jù)礦山臺(tái)階邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡面傾向和傾角，與貫穿結(jié)構(gòu)面的傾向和傾角一起作赤平投影圖，進(jìn)行礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性潛在破壞模式分析；對(duì)礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性潛在破壞模式分析確定的潛在滑面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面及其潛在滑移方向，進(jìn)行結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度精準(zhǔn)取值；將精準(zhǔn)取值求得的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)，用于礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性的定量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)；
7)根據(jù)礦山臺(tái)階邊坡的設(shè)計(jì)境界確定的邊坡面傾向和傾角，與非貫穿結(jié)構(gòu)面和小規(guī)模結(jié)構(gòu)面的傾向和傾角一起作赤平投影圖，進(jìn)行礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性潛在破壞模式分析，找出控制礦山巖體臺(tái)階邊坡局部穩(wěn)定的關(guān)鍵塊體；對(duì)礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性潛在破壞模式分析確定的關(guān)鍵塊體潛在滑面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面及其潛在滑移方向，進(jìn)行結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度精準(zhǔn)取值；將精準(zhǔn)取值求得的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)，用于礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性的定量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)；
8)重復(fù)步驟6)和7)，從上往下對(duì)礦山所有臺(tái)階邊坡實(shí)現(xiàn)礦山巖體臺(tái)階邊坡的整體穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)和礦山巖體臺(tái)階邊坡的局部穩(wěn)定性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。
本實(shí)施例的方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)價(jià)方法原理簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，使用效果好，便于根據(jù)結(jié)構(gòu)面規(guī)模分級(jí)和礦山邊坡穩(wěn)定性的分級(jí)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)礦山邊坡巖體工程穩(wěn)定性精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，為采礦設(shè)計(jì)的精確計(jì)算創(chuàng)造必要的條件，具有較大的實(shí)施價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。