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我国大中型露天矿山众多,规模宏大,占地面积广,其设计最终边坡高度一般为300~500m,有的甚至达到700m。随着露天矿山开采深度的增加,边坡高度逐年加大,逐步形成凹陷采场或深凹采场,而采掘生产条件却越来越差,露天边坡稳定性维护的难度和采场破坏的概率越来越大,给矿区生产和生活带来了巨大的危害和经济损失。露天矿山边坡设计,最终边坡角的确定,边坡稳定性的评价,边坡加固治理等显得日趋重要,使露天矿边坡稳定性问题成为一项专门的研究课题。 评价边坡的稳定性的前提是要弄清边坡变形破坏的特征、变形破坏力学机制及其演化过程。由于矿体赋存条件的制约性,露天矿山边坡的变形破坏模式与地质构造特征、岩体结构特征的关系极为密切。本文针对抚顺西露天矿复杂的地质条件,通过对边坡岩体开挖、边坡形成过程的物理相似模拟和全场边坡岩体位移的跟踪观测,较全面地给出边坡岩体在开挖过程中的位移变化规律;基本掌握了该矿地质构造特征与工程地质条件、边坡变形破坏机理和主要破坏模式,建立了该矿区高边坡变形破坏的具体工程地质模型。 在此基础上,对该露天矿边坡区域内的岩体主要变形区进行极限平衡分析,运用有限差分(FLAC)大变形方法对边坡的时效变形及稳定性进行数值分析,分析了边坡在分步开挖应力释放的过程中的应力分布规律、蠕变变形特征及塑性区破坏特征及力学模式;进一步探讨了露天矿边坡变形破坏力学机理,论文主要结论对露天矿边坡失稳动态演变过程进行定量的、科学的预测预报以及工程的监测提供了一定的参考价值。