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临界滑动场法在露天矿边坡稳定性分析中的应用
临界滑动场法在露天矿边坡稳定性分析中的应用
摘要：露天矿边坡稳定性是矿山工程中的一个重要问题，对采矿的安全和经济效益具有重要影响。临界滑动场法是一种常用的边坡稳定性分析方法，本文将介绍临界滑动场法的基本原理、应用步骤，以及在露天矿边坡稳定性分析中的应用实例。
关键词：临界滑动场法；露天矿边坡；稳定性分析
一、介绍
露天矿是指在地表开采的矿石脉，其边坡稳定性问题一直是矿山工程中的热点问题。边坡稳定性分析是矿山工程中的关键环节，对采矿的安全和经济效益具有重要影响。临界滑动场法是一种常用的边坡稳定性分析方法，其通过计算边坡的临界滑动场参数，来判断边坡的稳定性，并提供边坡设计的依据。
二、临界滑动场法的基本原理
临界滑动场法基于极限平衡原理，通过寻找边坡体各部分的临界滑动面，确定滑动面上的滑移张力，从而判断边坡的稳定性。该方法的基本原理可以用下图表达：
[插入图片]
图1临界滑动场法的原理图
在图中，土体按照各向均匀性进行分割，并假设边坡发生滑动，滑动面上存在滑移张力。根据极限平衡原理，边坡的稳定与滑动面上的滑移张力之间存在关系。通过计算滑动面上的滑移张力，并与土体的抗剪强度进行比较，可以判断边坡的稳定性。
三、临界滑动场法的应用步骤
临界滑动场法的应用步骤主要包括以下几个方面：
1.土体参数的确定：首先需要确定土体的物理性质和力学参数，包括土的重度、摩擦角、内摩擦角等。
2.边坡形状的确定：确定边坡的几何形状，包括边坡的高度、坡度、梯度等。
3.边坡力学模型的建立：建立边坡的力学模型，确定边坡的受力情况，包括自重力、支撑力、表面荷载等。
4.临界滑动场参数的计算：通过一系列的力学计算，求解边坡模型中各部分的滑动面和滑移张力。
5.稳定性判断与优化设计：根据滑动面的滑移张力与土体的抗剪强度进行比较，判断边坡的稳定性。若稳定，则可对边坡进行优化设计，否则需采取相应的支护措施。
四、临界滑动场法在露天矿边坡稳定性分析中的应用实例
临界滑动场法在露天矿边坡稳定性分析中具有很大的应用潜力。下面将通过一个实际案例来介绍其应用。
某露天矿的南侧边坡高度为100m，坡度为1:1.5，土体为黏性土，摩擦角为20度，内摩擦角为10度。根据上述步骤，我们可以进行如下分析和计算：
1.确定土体参数：根据现场取样和实验室测试，得出黏性土的重度为18kN/m3，摩擦角为20度，内摩擦角为10度。
2.确定边坡形状：边坡高度为100m，坡度为1:1.5。
3.建立边坡力学模型：根据边坡的几何形状和土体参数，建立边坡的力学模型，并考虑自重力和表面荷载。
4.计算临界滑动场参数：通过力学计算，求解边坡模型中各部分的滑动面和滑移张力。
5.稳定性判断与优化设计：比较滑动面上的滑移张力与土体的抗剪强度，判断边坡的稳定性。若稳定，则可对边坡进行优化设计。若不稳定，需采取支护措施，例如增加坡面排水系统、设置防护结构等。
通过上述步骤进行计算和分析，可以得出该露天矿边坡的稳定性情况，并提供相应的优化设计方案。
结论：临界滑动场法是一种常用的边坡稳定性分析方法，在露天矿边坡稳定性分析中具有重要的应用价值。通过临界滑动场法可以对边坡的稳定性进行预测和评估，为边坡的设计和支护提供依据，从而保障采矿的安全和经济效益。
参考文献：
1.姚建国,肖治强.临界滑动场法及其应用研究[J].煤炭科学技术,2010,38(7):35-37.
2.阎春园,马志勇,路今权.临界滑动场法在高边坡稳定性分析中的应用[J].岩石力学与工程学报,2014,33(增2):3939-3950.