大冶铁矿是武汉钢铁集团公司一个主要铁矿资源基地，经过100多年的开采，大冶铁矿东露天采场已形成最高达430多米、坡角45°陡的高陡边坡，目前已转为地下开采。由于边坡特别高陡，地质条件复杂，随着地下采矿的不断进行，坡脚逐渐出现应力集中且失去支撑，坡体内应力发生偏转。同时由于露天高陡边坡的存在，位于坡脚下的矿体处于特殊的应力状态，使采场压力显现规律和通常条件下的显现完全不同。地下采矿巷道开挖之后处于极为复杂的应力环境，巷道围岩变形机理复杂，稳定性难以判定，增加了露天转地下开采的技术难度，国内外尚无成功的经验可借鉴。　　 本文紧密结合大冶铁矿的地质条件，针对高陡边坡下露天转地下开采采矿巷道开挖过程中巷道围岩受力与变形机理研究这一课题，通过现场工程地质勘察、地应力量测与现场声波测试等手段对东露天采区工程地质与岩石物理力学性质进行研究；在此基础上，采用数值模拟软件FLAC3D作为基本的计算工具。从整个东露天采场的地应力场研究开始，通过动态数值模拟分析这一模拟思路，系统地研究了东露天采场高陡边坡形成过程中地应力场和变形场的特征及演变规律；通过对高边坡存在条件下地下巷道开挖的动态数值模拟，获得了高陡边坡下地下巷道开挖过程中矿体围岩应力场、变形场和塑性区的变化特征，并使用监测方法监测矿体下巷道开挖后围岩应力、位移变化情况，验证巷道变形机理的数值模拟结论。　　 论文的主要研究工作和研究成果有以下几方面：　　 (1)通过对实测地应力资料较深入的分析与研究，概括出大冶铁矿地应力场变化的基本特征和规律。认为采场上覆岩层标高自重的垂直方向正应力和实测各点垂直方向正应力比较接近，地应力具有以自重为主的趋势，同时由于数百米深的露天坑开采使水平构造应力逐渐释放，与国内外已有高水平地应力矿山相比，它并未显示出强烈的残余构造应力。　　 (2)论文运用FLAC3D和ANSYS两种数值软件建立了东露天高陡边坡复杂地质条件下的数值计算模型，把真实地形、地貌反映到计算模型中，设计出了较为合理的数值模拟过程方案，有效地控制了结果的输出，重现了高陡边坡形成过程中三个主要阶段的地应力场和变形场特征，并对东露天高陡边坡地应力场和变形场的演变过程进行了动态的系统研究与分析，拟合验证了数值模拟结果的可靠性。通过数值模拟结果，分析了边坡开挖和回填两种情况下边坡岩体应力场和位移场的分布与变化规律。边坡开挖后，坡脚处产生了应力集中，表现了压应力重新分布的转移现象；回填之后，边坡坡脚处的应力集中得到改善。由此可见，回填体既有效地限制了边坡的变形，又改善了岩体的受力状态，提高了边坡的稳定程度。其研究结果对分析、解决大冶铁矿东露天地应力场存在的难题，提供了可靠而有力的依据。　　 (3)通过对高边坡存在条件下地下巷道开挖的动态数值模拟，获得了高陡边坡下地下巷道开挖过程中矿体围岩应力场、变形场和塑性区的变化特征，得知：高陡边坡的存在彻底改变了地下采矿巷道围岩应力场、位移场和塑性区的分布。总体来讲，高陡边坡影响下的采矿巷道围岩主应力方向和位移都发生了明显的偏转，巷道周围也出现了厚度不等的塑性区，说明高边坡的存在影响了巷道的稳定性。　　 (4)利用围岩分类、现场监测方法对露天转地下采矿巷道进行稳定性评价，综合比较分析不同方法对巷道稳定性评价结果，比较研究得出东露天采场采准巷道围岩稳定性情况，认定其属于中等稳定～稳定围岩。　　 (5)数值模拟虽然可以动态地反映出地下洞室在施工过程中围岩的应力应变和主要变形点位移特征，但只是一种模拟手段，应辅以现场监控量测来获得实际施工中的围岩力学动态的工作状态信息(数据)。本文中对比模拟结果与实测结果非常接近，模拟结果较为准确。　　 最后。结合论文的主要研究内容与结论，给出了进一步研究工作的相关建议。