基于三维数值模拟的露天煤矿复合边坡稳定性分析.pdf

万方数据

基于三维数值模拟的露天煤矿复合边坡稳定性分析CQALGBDIoGY&脚0R加1c)N710054，∞锄；2．跏秒勘g胁PP—ng＆n帆№砌劬泐胁ffm据D，＆把，lcPn以乃c^，lD蛔，曰e彬，lgtll舶me仰删cal(1．D印六D厂G阳肠gy口，ld砌Vf删，，lPnf勖gf，lP已一增，尉l矾【历fw瑙毋D，＆fP，l卯册dgroundw撇柚d李荣伟1，一，侯恩科1，刘天林3lOl601，∞泐；3．Ⅺ么nB朋，l曲，∞f，l口∞口f尺部P口彤^砌s打fll招，艇锄710054，劬砌)0f印岫d(1．西安科技大学地质与环境工程系，陕西西安710054；2．华北科技学院安全工程中心，北京10160l；3．煤炭科学研究总院西安研究院，陕西西安710054)摘要：借助Vc及flsh语言编程，将AutoCAD、su疵r，ANSYS等软件耦合应用，完成了复杂地di仟ere眦instaIlces，n锄elycompmtiVe柚alyzings疵哆f幻胁gett出ng质条件下的FLAc3D建模．在地质调查及统计分析试验数据的基础上，应用Hoek．Brown经验破坏准则确定了边坡岩体的综合强度指标。然后，采用FLAC3D，对比分析了不考虑地下水及三维流固耦合两种情况下的位移场、应力场和塑性区分布规律，并采用强度折减法求得了三维边坡安全稳定系数。结果表明，由外排土场和采掘帮坡构成的复合边坡呈现复杂的潜在破坏模式，以及在地下水影响下存在潜在失稳。与传统的边坡稳定性分析方法相比，三维数值分析优势明显．关键词：边坡稳定性；三维数值分析；三维建模；FLAC3D；流固耦合文献标识码：AcombinednumericalsimulationmsplacI锄entfield'皿ncipals雠ss露天煤矿边坡稳定性评价，除传统的极限平衡分析法外，数值模拟分析是主要方法之一。数值模拟分析从二维分析向三维发展是一种必然趋势。然而，露天煤矿边坡通常处在一个复杂的地质环境中，如组成露天矿边坡的地层较多，起伏大，地层岩性结构复杂，又经常涉及地下水、外排土场分步加载、采场分步开挖卸载等多种因素影响。因此，露天煤矿边坡三维数值模拟分析往往要涉及复杂地质条件下的三维建模、流固耦合分析等难点，这成为目前研究的一个热点。本文以内蒙古某露天煤矿为例，主要基于三维有限差分法，对由外排土场和采场帮坡构成的露天煤矿复合边坡的稳定性进行分析。l研究区地质概况研究区平均开采深度188m，可采煤层最大埋深m左右。自上而下出露的地层为：第四系粉土或粉细砂土、新近系红粘土、白垩系煤系及下伏基岩。其中，煤系自上而下出露有2煤组、3煤组及煤层顶、底板泥岩，砂质泥岩或泥质砂岩，或粉砂质泥岩与泥第36卷第2期2008年4月煤田地质与勘探文章编号：100l·1986(2008)02一0043．04中图分类号：P642．22StabnityanaIysisofsIopeinopen·pitcoaIbased3DUEn—kel，UU，n觚一bn’7k^，lD蛔眇，xf么nc伽diti叩，isSurf醯byFish—L姐guageprogrammjng．B丛ed∞tt圮trialst撕sticalti伽如dcalculati∞smech孤icalacco∞ts眦ssc伽pling姐alysis．Byzones岫dertllc伽odi侬槌ntiIlst柚ces，锄dbygr叫ndw劬％Thepitslope柚dcompl既，柚dgID岫dwater：The3D删Inerical觚alysisin吐le柚alysiss蛔pes协generalizati∞．numerical锄alysis；3Dmodeling；FLACju；nuid柚d收稿日期：2007．08．22作者简介：李荣伟(1974一)，男，甘肃陇西人，工程师，硕士，主要从事地质与岩土工程研究工作．Rong—wei“，HOUmodeling，undefbmughtm弱sm鹊sdistomonmes廿es∞field卸danalysis他蛐1tsp‘舭mdaldumpmaypap凹concludessuperiorit)，ofbilitypmctice柚dstability；3D250、，b1．36NO．2Apr-2008onAbstract：111eFI，AC3Dcomplexge0109iccouplingANSYSwiⅡlAut0CADandVCdatuIn’geologicaliilVestiga-Hoek—Brownrocks仃engtllestimationme山0d，mest托ngmsa心decided．And0ffinishedunderwimouttakingfluidtlledistribudonplasticslopc