随着国家的基础设施建设和对矿产能源的开发,人类的工程建设规模不断扩大,人类活动在矿产能源开发时面临的困难越来越复杂。人类的活动影响对大型边坡的开挖产生巨大扰动,进而开挖边坡时产生了越来越多的重大工程事故,对国家经济以及人民群众生命财产安全产生了严重威胁。因此科研人员对岩质边坡稳定性的研究更加的重视,且得到了长足的进步,岩质边坡的开挖已经成为岩土工程学科一个重要的研究方向。高地应力边坡主要是指在边坡应力计算时,地应力大小超过一定数值,此时水平构造应力对矿区边坡稳定性的影响不断增加,而常地应力状态边坡仅受到自重应力。本文以厄瓜多尔米多拉铜矿的开挖作为研究背景,选取开挖岩质体边坡,对现场情况进行勘探调查,查阅当地的各种资料,得出米多拉铜矿矿区的地理和地质条件。在对比研究国内外岩质边坡稳定性分析方法后,选择合理的数值分析方法,运用FLAC3D数值分析软件,建立矿区岩质体边坡开挖的数学模型,对模型进行合理的网格划分,赋予模型合理的物理力学参数,选择摩尔—库仑屈服破坏准则,对边坡在高地应力和常地应力状态下的开挖进行稳定性分析,得出矿区边坡的位移,应力和安全系数,并且对开挖边坡的关键节点进行监测,而且研究了高地应力条件下泊松比对边坡开挖的影响,为该矿区的边坡开挖过程提供参考依据。本文主要得出以下成果:(1)矿区边坡两种开挖状态下模拟计算所得位移大小。当边坡开挖至第二、第三、第六和第七级时,运用数值计算时使得最大平衡率的计算不再收敛,矿区边坡面临不同程度的失稳状态,产生不同大小的位移,在进行边坡支护后,位移减小,边坡再次处于安全状态。对比两种开挖方式的位移情况,在进行矿区高边坡模拟开挖计算时,高地应力状态开挖过程更加符合其实际情况,同时满足了边坡支护过程所需要遵守的经济性与安全性。(2)矿区边坡两种开挖状态下的应力分析。矿区边坡的最大主应力和最小主应力随着边坡深度的增加而逐渐增加,并且最大主应力的数值在开挖临空面一定深度时,由拉应力转变为压应力值。另外两者的最大值位于模型的右下角处,随着开挖深度的不断增加,开挖临空面出的最大主应力和最小主应力值不断减小。对失稳状态的边坡进行支护加固措施后,主应力最值会大幅降低。(3)根据查阅资料和技术规范要求,矿区边坡的安全系数许可值为1.15。当数值模拟计算结果小于许可值时,意味着矿区边坡处于失稳状态,此时通过位移云图可以看出,此时位移过大,并且平衡率计算不再收敛。对于开挖深度较大,边坡地应力不断增加,水平构造应力影响因素不断上升的高边坡的开挖,高地应力边坡模拟计算结果分析,保证了施工安全性与经济性,减小国家财产和人民生命损失。(4)关键节点竖向位移和竖向应力的变化。在每级开挖时,选择开挖坡体顶点处为关键节点,对边坡关键节点的数据监测,可以更好的了解矿区边坡稳定性的变化过程。关键节点的位移变化更加细致将两种状态下模拟计算形成对比,通过本文选择的8个节点,高地应力状态下模拟开挖更加符合矿区边坡开挖的一般规律。(5)作为边坡稳定性计算时重要的物理力学参数之一的泊松比对高边坡开挖计算产生了重要作用,泊松比通过影响最小主应力的大小对边坡稳定性产生重要影响。