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本文以青海木里露天煤矿边坡的稳定性的影响因素分析和稳定性评价为最终目的。首先对圆柱岩样进行低温冻融试验模拟,确定出适用于FLAC3D的水冰相变简化算法和冻融循环下的三场耦合算法,并对算法进行了验证;然后对理想边坡模型,基于屈服应变提出相对安全系数的概念,并以此研究了冻融循环作用下边坡稳定性影响因素;最后对青海木里露天煤矿边坡典型开挖断面进行了稳定性分析与评价。主要结论如下: (1)根据水冰相变能量阶段划分及含相变能量守恒平衡方程,将相变能量项用比热项代换,依据相变时单元温度不变,确定出水冰相变简化算法。对“热流耦合”“热力耦合”“流固耦合”进行串并联,并将其应用于一次冻胀模拟,对不同算法方案进行低温单轴压缩试验和三场规律对比,确定出“热流力三场单开顺次串联”的三场耦合算法。通过一次冻胀、一次冻融、冻融循环试验,对所确定的“含相变低温冻融循环三场耦合算法”进行了验证。 (2)在冻融循环下,应用含相变的三场耦合算法,采用理想边坡模型,对“Z型”和“V型”温度边界的边坡三场变化规律进行了对比研究。根据岩样屈服应变提出相对安全系数概念,并以此为基准,对边坡稳定性影响因素进行分析。结果表明,冻融循环次数和水分迁移是冻融循环下影响边坡稳定性最主要的两个因素。 (3)以木里露天煤矿边坡典型开挖断面为对象,通过含相变的三场耦合程序,对其进行冻融循环下的边坡稳定性分析与评价。结果表明,在一次冻融中10-11月为最危险月份,经过13次冻融循环,边坡将有破坏趋势。且此时边坡整体与局部相对安全系数分别为1.88和1.65,当考虑少量水分迁移时安全系数分别为1.86和1.57。 (4)处于多年冻土层以下坡表,开挖后至少向坡内生成5m的冻结区,且厚度由高向低逐渐减薄。温度降低后,位于多年冻土层外的坡表区域最先完全冻结。在坡顶和坡肩一定范围内出现拉应力带,在低中高程坡表形成剪应变增量带,并有从坡角向内部软弱结构面延伸的趋势。