[发明专利]一种确定边坡坡角的方法

权利要求书

1.一种确定边坡坡角的方法，其特征在于，为了解在由急倾斜且具有水平裂隙发育岩 体形成顺层和逆层的边坡时，不同坡角对于边坡稳定性的影响，使用基于颗粒流理论的 PFC3D进行了模拟；其包括如下步骤：利用PFC3D中的JSET和Bonds模拟了非连续和连续性的 岩体构造形式；构建了坡角为40°、50°、60°、70°和80°的顺层和逆层边坡，并对边坡的稳定 性进行了模拟；本发明可用于确定露天矿边坡的合理坡角。

2.根据权利要求1所述的构建边坡模型，其特征在于，考虑到岩土体形成过程是由于风 化、沉积等作用使颗粒在竖直方向从下到上逐层堆积形成的，并经过自然压实的过程，使用 下落法构造模型。

3.根据权利要求1所述的构建边坡模型，其特征在于，该边坡地质剖面模型x方向长 300m，高z方向300m；地质条件复杂，从左向右分层较多，且岩性不同，平均倾角达87°；由于 PFC3D建模的特殊性，结合地质勘查结果，考虑到砂岩、砂质泥岩和砂岩形成的岩体，及其之 间裂隙尺度，将颗粒ball半径设为0.6~0.9m的正太分布。

4.根据权利要求1所述的构建边坡模型，其特征在于，由于边坡正对两帮均在相同地质 条件下，所以使用同一模型进行边坡构造；顺层情况下坡脚坐标为(x,z)=(300m,10m)，坡角 从40°~80°的边坡坡面；逆层情况下坡脚坐标为(x,z)=(0m,10m)，坡角从40°~80°的边坡坡 面；竖直方向z方向0~10m高度的颗粒模拟边坡下部岩层与坡体之间的相互作用，考虑到实 际情况，限制了这部分颗粒的水平运动能力。

5.根据权利要求1所述的构建边坡模型，其特征在于，模型边界条件：当顺层时x=0m和z =0m面固定，其余边界自由；当逆层时x=300m和z=0m面固定，其余边界自由；同时为了表现该 模型边缘与外界岩体接触的实际效果，设固定面的摩擦系数为平均值0.5。

6.根据权利要求1所述的构建边坡模型，其特征在于，为了模拟向斜左翼分层构造和水 平方向存在的裂隙发育，根据发育的特征使用PFC3D中的JSET来模拟这些构造；表层黄土和 碎石中不存在裂隙发育，不设施JSET；在模型z方向的10~250m区域内设置JSET；对于向斜左 翼的模拟，考虑到实际情况和计算量的因素，设置构造面间岩层水平方向厚度为10m，倾斜 角87°高度10~250m；对于水平裂隙的模拟，根据勘察所得，设距地表50~100m，裂隙间距为 5m；距地表100~150m，裂隙间距为10m；距地表150~210m，裂隙间距为20m；分层的层间和水平 裂隙间的法向和切向连接强度为0，岩体内部的法向和切向连接强度为10⁸Pa，其摩擦系数 均为0.5。