D0L:10.13374/.issn1001-053x.2013.08.002 第35卷第8期 北京科技大学学报 Vol.35 No.8 2013年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2013 露天矿边坡强度折减法改进研究 李健1)，高永涛1,2)，吴顺川1,2)，谢玉玲1)，杜晓伟1) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:gaoyongt@vip.sina.com 摘要以某露天矿边坡为工程背景，基于统一强度理论，通过对两个本构参数b和α的调试和反演，实现对不同强度 准则的逼近，构建适合实际工况的自定义本构模型，并编制改进的强度折减法则，通过对相关强度参数进行折减求解边 坡安全系数.与基于Mohr-Coulomb强度准则的传统强度折减法相比，它克服了由于Mor-Coulomb强度准则未考虑中 间主应力等造成计算结果偏于保守的缺陷，得到的边坡安全系数更贴近实际工况 关键词露天开采：边坡稳定：安全系数：强度折减法 分类号TD216:TU457 Improvement research on the strength reduction method for open pit mines LI Jian1),GAO Yong-tao12),WU Shun-chuan 12),XIE Yu-ling1),DU Xiao-wei1) 1)School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)State Key Laboratory for High-efficient Mining and Safety of Metal Mines (Ministry of Education),University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:gaoyongt@vip.sina.com ABSTRACT Taken an open pit mine's slope as the engineering background,based on the unified strength theory, different strength criterions were approximated by adjusting the two constitutive parameters of b and o,and a user- defined constitutive model was constructed,which was suitable for actual working conditions.After drawing up the improved strength reduction rule,the slope safety factor was computed by reducing the related strength parameters. Compared with the traditional strength reduction method based on the Mohr-Coulomb strength criterion,which ignoring the effect of intermediate principal stress,this improved strength reduction method overcomes the defect of calculated results being too conservative. KEY WORDS open pit mining;slope stability;safety factor;strength reduction method 强度折减法作为一种近几十年来广泛兴起的则，对岩士材料的黏聚力c和内摩擦角口不断折 边坡稳定性分析方法，中外学者对其展开了广泛而减并进行数值分析计算直至破坏，最终以折减系数 深入的研究，其中尤其以国外的Griffiths和Lanel四 替代安全系数.然而，实际工程中，并非所有的岩 以及国内的赵尚毅等2-6)的研究成果最为丰硕.该 土体适用Mohr-Coulomb强度准则，由此计算出来 方法可有效避免传统的极限平衡分析法在分析边坡的安全系数往往与实际工况有所偏差.多年来，吴 稳定性时遇到的诸如无法考虑土体及支护结构的相顺川、柴红保等多位学者？-)展开了一系列改进研 互协调作用、需提前假定滑裂面形状为折线、圆弧、 究，取得了适用于不同工况的多种研究成果，但始 对数螺旋线等一系列问题 终没有找到一种普适性的改进方法， 传统的强度折减法基于Mohr-Coulomb强度准 1991年，中国学者俞茂宏提出的统一强度理 收稿日期：2012-06-25 基金项目：长江学者和创新团队发展计划资助项目(RT0950)第 35 卷 第 8 期 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol. 35 No. 8 2013 年 8 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug. 2013 露天矿边坡强度折减法改进研究 李 健1)，高永涛1,2) ，吴顺川1,2)，谢玉玲1)，杜晓伟1) 1) 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083 通信作者，E-mail: gaoyongt@vip.sina.com 摘 要 以某露天矿边坡为工程背景，基于统一强度理论，通过对两个本构参数 b 和 α 的调试和反演，实现对不同强度 准则的逼近，构建适合实际工况的自定义本构模型，并编制改进的强度折减法则，通过对相关强度参数进行折减求解边 坡安全系数. 与基于 Mohr-Coulomb 强度准则的传统强度折减法相比，它克服了由于 Mohr-Coulomb 强度准则未考虑中 间主应力等造成计算结果偏于保守的缺陷，得到的边坡安全系数更贴近实际工况. 关键词 露天开采；边坡稳定；安全系数；强度折减法 分类号 TD216；TU457 Improvement research on the strength reduction method for open pit mines LI Jian 1), GAO Yong-tao 1,2) , WU Shun-chuan 1,2), XIE Yu-ling 1), DU Xiao-wei 1) 1) School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) State Key Laboratory for High-efficient Mining and Safety of Metal Mines (Ministry of Education), University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China Corresponding author, E-mail: gaoyongt@vip.sina.com ABSTRACT Taken an open pit mine’s slope as the engineering background, based on the unified strength theory, different strength criterions were approximated by adjusting the two constitutive parameters of b and α, and a user￾defined constitutive model was constructed, which was suitable for actual working conditions. After drawing up the improved strength reduction rule, the slope safety factor was computed by reducing the related strength parameters. Compared with the traditional strength reduction method based on the Mohr-Coulomb strength criterion, which ignoring the effect of intermediate principal stress, this improved strength reduction method overcomes the defect of calculated results being too conservative. KEY WORDS open pit mining; slope stability; safety factor; strength reduction method 强度折减法作为一种近几十年来广泛兴起的 边坡稳定性分析方法，中外学者对其展开了广泛而 深入的研究，其中尤其以国外的 Griffiths 和 Lane[1] 以及国内的赵尚毅等[2−6] 的研究成果最为丰硕. 该 方法可有效避免传统的极限平衡分析法在分析边坡 稳定性时遇到的诸如无法考虑土体及支护结构的相 互协调作用、需提前假定滑裂面形状为折线、圆弧、 对数螺旋线等一系列问题. 传统的强度折减法基于 Mohr-Coulomb 强度准 则，对岩土材料的黏聚力 c 和内摩擦角 ϕ 不断折 减并进行数值分析计算直至破坏，最终以折减系数 替代安全系数. 然而，实际工程中，并非所有的岩 土体适用 Mohr-Coulomb 强度准则，由此计算出来 的安全系数往往与实际工况有所偏差. 多年来，吴 顺川、柴红保等多位学者[7−9] 展开了一系列改进研 究，取得了适用于不同工况的多种研究成果，但始 终没有找到一种普适性的改进方法. 1991 年，中国学者俞茂宏提出的统一强度理 收稿日期：2012–06–25 基金项目：长江学者和创新团队发展计划资助项目 (IRT0950) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2013.08.002