·8· 北京科技大学学报 2006年第1期 均降水量605.5mm,最大年降水量1152.0mm, 床地下水天然储量不大 最大日降水量344.8mm,最大时降水量172mm, 2.3力学参数 多集中在7月，约占降水量的80%.矿区水文地 运用三维有限差分计算程序FLAC3D进行计 质条件属中等类型，地下水主要为基岩裂隙潜水. 算.边坡岩体采用莫尔-库仑屈服准则，岩体力学 矿区岩层含水层的富水性多属弱-微弱型，因而矿 参数见表1，水的密度为1000kgm3. 表1边坡采用的力学参数 Table 1 Mechanical parameters used in the slope 密度，d/弹性模量， 泊松比， 粘聚力、内摩擦角，抗拉强度， 孔隙率， 渗透率， 代号 岩类 (kg'm-3) E/MPa c/MPa /() at/MPa 7/% k/(cm3.s-) Q 第四系人工堆积物 2000 15 0.30 0.125 18 0.0125 30 3.0×10-7 ArS2-s 照云母斜长片麻岩 2630 4600 0.21 3.825 36 0.765 20 2.0×107 Fe 磁铁矿 2850 12500 0.23 2.000 36 0.901 5.0×10-8 E2X 火山岩溶岩、角砾岩 2477 2687 0.23 0.524 22 0.510 25 2.5×107 ZC长石石英砂岩、角砾岩 2700 9625 0.26 0.617 37 1.675 10 1.0×10-7 2.4地应力场 坡的破坏场.其中I-2剖面边坡主要发生了剪切 本计算根据现场地应力测试结果构建研究区 破坏，且上部边坡破坏范围较大，容易造成局部岩 内的地应力场.实测结果，最大水平主应力、最小 体脱落；I-3剖面边坡顶部的第四系人工堆积物 水平主应力和垂直主应力随深度变化规律为： 和火山岩溶岩、角砾岩几乎全部脱落，影响到边坡 (1)最大水平主应力 开采的正常进行 oh,max=0.93+0.0438H(MPa) (1) 式中，H为测点埋深，m.最大水平主应力平均方 向为85° (2)最小水平主应力 oh.mim=0.61+0.0269H(MPa) (2) (3)垂直主应力 o,=0.12+0.0259H(MPa) (3) 3水对边坡稳定性的影响 图4无水作用时1-2割面边坡破坏场 3.1应力场分析 Fig.4 Failure zones of the I-2 slope under no water 边坡开采过程中，坡面的浅层部位出现了拉 应力区，边坡岩体在拉应力的作用下发生局部破 坏，但不影响边坡的整体稳定性.剪应力在坡脚 以及坡脚上延100m的浅层坡面内产生了应力集 中，容易诱发岩体脱落，对边坡的稳定性有一定的 影响， 计算结果表明，在地下水作用的影响下，边坡 的应力值普遍大于没有地下水作用时的数值.地 下水作用下的最大主应力值是没有地下水作用时 的1.6倍，最大拉应力为2.5倍，剪应力为1.5 图5水作用时1-2剖面边玻破坏场 倍.从这些数字可以看出，地下水的存在直接影 Fig.5 Failure zones of the I-2 slope under water 响着边坡应力场分布，进而影响到边坡的破坏性 从图中可以得出，地下水的存在很大程度地 质和破坏范围， 影响了边坡的稳定性，主要表现为在地下水的作 3.2破坏场分析 用下，下部边坡的破坏范围明显增加，破坏区域明 图4~图7给出了1-2剖面边坡和-3剖面边 显向边坡内部延伸，而对边坡上部的破坏范围基北 京 科 技 大 学 学 报 年第 期 均 降水 量 ， 最 大 年 降水 量 ， 最大 日降水量 ， 最大时降水 量 ， 多集 中在 月 ， 约 占降水量 的 矿 区 水文 地 质条件属 中等类型 ， 地 下水主要 为基岩裂 隙潜水 矿 区岩层 含水层 的富水性 多属 弱 一微弱型 ， 因而 矿 床地 下水天然储量不大 力学参数 运用三维有 限差 分 计 算程 序 进 行计 算 边坡岩体采用莫尔一库仑屈 服准 则 ， 岩体 力学 参数见表 ， 水 的密度为 ’ 一 ’ 表 边坡采用的 力学参数 的 代号 岩类 密度 ， 弹性模量 ， 泊松 比 ， 吨 · 一 石 内摩擦角 ， 华 ‘ 抗拉强度 ， ‘ 孔隙率 ， 甲 渗透率 ， 第四系人工堆积物 黑云母斜长片麻岩 磁铁矿 火 山岩溶岩 、 角砾岩 长石石英砂岩 、 角砾岩 粘聚 力 ， 走 。 · 。 一 又 一 一 一 一 一 凡 地应力场 本计算根据现场地应力测试结果构 建研究区 内的地应力场 实测结果 ， 最大水平主应力 、 最 小 水平主应力和垂直主应力随深度变化规律为 最 大水平主应力 。 ， 式 中 ， 为测 点埋深 ， 最大水平主应力平均方 向为 最小水平主应力 ， ， ‘ · 垂直主应力 。 水对边坡稳定性的影响 应力场分析 边坡开 采过 程 中 ， 坡 面 的浅层 部位 出现 了拉 应力 区 ， 边坡 岩体在 拉应 力 的作用 下 发 生 局 部 破 坏 ， 但不 影 响边坡 的整 体稳 定性 剪应 力 在 坡 脚 以及坡脚上 延 的浅层坡面 内产 生 了应力集 中 ， 容易诱发岩体脱落 ， 对边坡 的稳定性有一定的 影 响 计算结果表 明 ， 在地 下水作用 的影 响下 ， 边坡 的应力值普遍大于没有地 下 水作用 时 的数值 地 下 水作用下 的最大主应力值是没有地下水作用时 的 倍 ， 最 大拉 应 力 为 倍 ， 剪 应 力 为 倍 从这 些 数字可 以看 出 ， 地 下 水 的存在直接影 响着边坡应力场分 布 ， 进 而 影 响到 边坡 的破 坏性 质和 破坏范围 破坏场分析 图 一 图 给 出了卜 剖面边坡和 一 剖 面边 坡的破坏场 其中 一 剖 面 边 坡 主 要 发 生 了剪切 破坏 ， 且上部边坡破坏范围较大 ， 容易造成局部岩 体脱落 剖 面 边 坡顶 部 的第 四 系 人 工 堆 积 物 和火 山岩溶岩 、 角砾岩几乎全部脱落 ， 影响到边坡 开采 的正 常进行 图 水作用 盯 一 剖 回 边破吸坏功 毗 一 碑 从 图中可 以 得 出 ， 地 下水 的存在 很 大 程 度 地 影响 了边坡 的稳 定性 ， 主要 表现 为在 地 下水 的作 用 下 ， 下部边坡 的破坏范 围 明显增 加 ， 破坏 区域 明 显 向边坡 内部 延 伸 ， 而 对 边坡 上 部 的破 坏 范 围基