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露天矿边坡的稳定直接关系到矿山工人的安全与企业的经济效益,是保证矿山企业正常生产的先决条件。边坡发生失稳的原因是多方面的,而降雨是发生滑坡的常遇诱导因素。本文在国内外学者研究的基础上,以曼家寨东帮采场软岩边坡为研究对象,针对其在降雨过后曾发生局部垮塌、出现坡面裂缝现象,结合饱和-非饱和渗流理论、饱和-非饱和抗剪强度理论,进行相关物理力学试验,分析降雨作用下该露天矿边坡失稳破坏的机理。选取典型区域运用Geo-studio中的SEEP模块计算降雨条件下该边坡的渗流场,分析降雨过程中边坡入渗的规律。以渗流计算为前提,结合Fredlund和Morgenstern提出的饱和-非饱和抗剪强度理论,运用Flac3d对边坡降雨条件下的稳定性及滑动面进行计算,分析降雨对边坡稳定性的影响规律。本文的主要研究内容如下:(1)通过查阅相关文献,了解国内外对降雨入渗下边坡稳定的研究现状。总结降雨入渗下边坡稳定性影响的理论:以达西定律与能量守恒定律为基础,推导出适用于软岩边坡的饱和-非饱和渗流微分方程,选取相应的定解条件;归纳总结了适用于软岩边坡的饱和-非饱和抗剪强度理论。为后续数值模拟分析提供理论基础。(2)研究区工程岩体力学特性与渗透特性分析:基于曼家寨边坡露天开采技术条件,结合边坡现场调研,通过对工程岩体开展室内与现场试验,确定合理的边坡宏观岩体力学参数与渗透参数,为后续数值模拟分析提供可靠的计算参数。(3)降雨条件下边坡瞬态渗流场渗流特性分析:结合工程区域降雨特征,运用Geo-studio软件的SEEP模块,对不同降雨强度、不同降雨持续时间下边坡岩体暂态饱和区、孔隙水压力分布的变化规律进行模拟分析。研究认为:降雨条件下边坡表层区域受降雨影响严重,影响区域与影响程度受降雨时间与降雨强度共同控制;暂态饱和区是考虑降雨作用下边坡失稳的重要因素,降雨历时相同时,降雨强度越大形成暂态饱和区面积越大;边坡受降雨影响的范围首先是坡脚,然后是坡顶,最后才向坡体内部延伸。(4)降雨入渗对边坡稳定性影响的分析:将渗流场的孔隙水压力引入基于饱和-非饱和抗剪强度理论的稳定性计算中,运用Flac3D强度折减法对降雨条件下边坡的稳定性进行分析,其中重点考虑不同降雨时间下的位移场、潜在滑移面、安全系数的变化,并对不同降雨条件下边坡的稳定性进行了评价,为决策者提供了可靠的理论依据。(5)根据对该边坡降雨条件下渗流计算与稳定性计算结果,针对降雨条件下边坡的潜在危害,提出相应的防护治理措施。