【摘要】：露天礦邊坡是露天采礦場的構(gòu)成要素之一。邊坡工程在露天礦開采過程中有著重要的地位,改變邊坡的最終邊坡角,能使境界內(nèi)剝離的巖石量發(fā)生巨大改變。同時(shí),露天礦邊坡也是露天礦山最大的危險(xiǎn)源之一。由于邊坡失穩(wěn)垮塌造成的災(zāi)害事故也是屢見不鮮。所以,在露天礦設(shè)計(jì)初期階段,邊坡穩(wěn)定性及邊坡角的優(yōu)化分析顯得非常重要。科卡金礦是一座新建的中型露天礦山,上部為山坡露天礦,下部為凹陷露天礦。根據(jù)設(shè)計(jì)資料顯示,開采形成的最終邊坡高度可達(dá)280米,屬高陡邊坡范疇,有必要對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。本文在對科卡金礦露天礦已有的地質(zhì)及設(shè)計(jì)資料分析整理的基礎(chǔ)上,分別通過極限平衡法、有限元強(qiáng)度折減法、室內(nèi)底摩擦相似模擬試驗(yàn)等對邊坡巖體進(jìn)行穩(wěn)定性分析,并對可能的邊坡角進(jìn)行優(yōu)化分析,提出了邊坡角優(yōu)化的可行性。本論文的主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)根據(jù)地質(zhì)勘查資料,對露天礦進(jìn)行巖體分區(qū),選擇具有帶表性剖面,利用AUTOCAD軟件繪制邊坡剖面圖,為接下來邊坡的穩(wěn)定性分析工作打下基礎(chǔ)。(2)按照國家試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,對現(xiàn)場采集的采場巖樣進(jìn)行加工處理,然后進(jìn)行單軸抗壓試驗(yàn),得出了邊坡巖石的單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比等物理力學(xué)參數(shù)。(3)采用極限平衡法,對設(shè)計(jì)露天礦邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,得出邊坡的最小安全系數(shù)為1.46,設(shè)計(jì)邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài),滿足國家規(guī)范要求。從理論上對科卡金礦露天邊坡最終邊坡角進(jìn)行了優(yōu)化分析,得出優(yōu)化后的最終邊坡角為47.5°,臺(tái)階坡面角為66°。(4)采用ABQUAS有限元模擬軟件,對邊坡開挖進(jìn)行三維模擬計(jì)算,結(jié)果顯示水平方向的切應(yīng)力和位移主要集中在邊坡坡面。根據(jù)強(qiáng)度折減法可知,邊坡的安全系數(shù)為1.25,符合規(guī)范要求。通過典型截面應(yīng)力、位移分析可知,相比于左側(cè)邊坡,右側(cè)邊坡水平方向的剪切應(yīng)力更大,位移也更大,所以相比之下左側(cè)邊坡更為穩(wěn)定。(5)采用底摩擦試驗(yàn),模擬露天邊坡開挖過程,研究設(shè)計(jì)邊坡及優(yōu)化后邊坡的穩(wěn)定性及其可能的破壞模式,對設(shè)計(jì)邊坡和優(yōu)化邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果顯示邊坡在開挖過程中,會(huì)發(fā)生局部垮塌,但邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài),且露天邊坡最終坡角具有優(yōu)化1°~2°的可行性。
[Abstract]:Open pit slope is one of the components of open pit mining. Slope engineering plays an important role in the process of open pit mining. Changing the final slope angle of the slope can greatly change the amount of rock peeled off in the boundary. At the same time, open-pit mine slope is also one of the most dangerous sources of open-pit mines. Disaster accidents caused by slope instability and collapse are also common. Therefore, in the initial stage of open pit design, slope stability and slope angle optimization analysis is very important. Kokka gold mine is a newly-built medium-sized open-pit mine, the upper part is hillside open-pit mine and the lower part is sag open-pit mine. According to the design data, the final height of the mining slope can reach 280 meters, which belongs to the category of high and steep slope. It is necessary to analyze the stability of the slope. Based on the analysis of the existing geological and design data in Koka Gold Mine, the stability analysis of slope rock mass is carried out by means of limit equilibrium method, finite element strength reduction method and indoor bottom friction similar simulation test, respectively. At the same time, the feasibility of the optimization of the slope angle is put forward by the optimization analysis of the possible slope angle. The main research contents and achievements of this paper are as follows: (1) according to the geological exploration data, the rock mass of the open-pit mine is divided, and the surface profile is selected, and the slope profile is drawn by AUTOCAD software. It lays a foundation for the stability analysis of the slope. (2) according to the national test technical standards and specifications, the rock samples collected in the field are processed, and then the uniaxial compression test is carried out. Physical and mechanical parameters such as uniaxial compressive strength, elastic modulus and Poisson ratio of slope rock are obtained. (3) the stability of designed open pit slope is analyzed by using limit equilibrium method, and the minimum safety factor of slope is 1.466, The designed slope is in a stable state to meet the requirements of the national code. Theoretically, the final slope angle of Koka gold mine open pit slope is optimized and analyzed. The final slope angle is 47.5 擄and the step slope angle is 66 擄. (4) ABQUAS finite element software is used to simulate the slope. The three-dimensional simulation calculation of slope excavation shows that the shear stress and displacement in the horizontal direction are mainly concentrated on the slope surface. According to the strength reduction method, the safety factor of the slope is 1.25, which meets the requirements of the code. According to the typical cross-section stress and displacement analysis, the shear stress and displacement of the right side slope are larger than that of the left side slope, so the left side slope is more stable. (5) the bottom friction test is used. To simulate the excavation process of open-pit slope, the stability of the designed slope and the optimized slope and its possible failure mode are studied, and the stability of the designed slope and the optimized slope is tested and verified. The results show that local collapse will occur in the excavation process, but the slope is in a stable state, and the final slope angle of open-pit slope is feasible to optimize 1 擄~ 2 擄.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD854.6

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本文編號(hào)：2467718