随着越来越多的露天矿山转入深凹露天开采,有利于深凹边坡稳定性的最优边坡力学形状研究越来越受到人们所认识和重视。深凹露天矿岩质边坡稳定性分析是边坡工程中的一项重要工作,为了减少和防止各种深凹露天边坡事故的发生,有必要加强这类边坡稳定性分析方面的研究工作。 本文以《金堆城凹陷露天矿边坡形状力学优化研究》项目为依托,对深凹露天矿边坡的空间受力状态进行了分析,对边坡形状进行了优化研究。通过对小北露天坑现场边坡岩体节理裂隙产状的统计分析,初步确定了露天采场构造应力的方向:通过对边坡岩体内部位移监测找出了边坡内部岩体的变形规律;通过对边坡内部岩体声波测试研究探讨了边坡松弛层范围;通过有限元位移反分析研究确定了露天采场构造应力的大小;利用弹性力学方法分析了采场平面形状与水平构造应力之间的关系。在现场试验及室内计算研究的基础上,采用三维有限元数值模拟软件ANSYS 8.1建立了小北露天采场的有限元模型,计算并分析了边坡岩体的应力状态;通过ANSYS 8.1软件的优化模块进行了边坡力学形状优化研究,获得了适合于小北露天下步深凹开采的最佳采场方位及最优边坡形状。本文还对小北露天采场的生产爆破震动测试数据进行了分析,找出了爆破震动沿各帮边坡岩体的传播与衰减规律。利用同济大学启明星软件SLOPE 1.0完成了各帮边坡分别在自然状态下以及爆破载荷作用下的稳定性分析,为露天矿现场生产爆破提供了指导。