[发明专利]一种倾斜基底内排土场边坡形态的优化方法

摘要

一种倾斜基底内排土场边坡形态的优化方法，属于露天开采领域。该方法包括(1)定性分析倾斜基底内排土场边坡稳定性影响因素及潜在滑坡模式；(2)对内排土场边坡岩土体进行力学实验，得到边坡岩土体物理力学指标；(3)确定倾斜基底内排土场边坡的安全储备系数K；(4)设计不同排弃高度、不同平盘宽度的倾斜基底内排土场边坡形态，并设计最优的边坡稳定性系数和最大的排弃空间。(5)结合强度折减理论算法，运用FLAC^3D有限差分数值模拟软件对以上得到的最优边坡形态方案进行模拟检验，进一步验证最优边坡形态的可行性。该方法确保了内排土场的稳定及内排空间的不断扩展，为边坡形态的设计提供了依据，同时也节省了大量露天开采成本。

主权项

1.一种倾斜基底内排土场边坡形态的优化方法，其特征在于，该倾斜基底内排土场边坡形态的优化方法，包括以下步骤：步骤1，结合倾斜基底内排土场边坡的具体情况，定性分析倾斜基底内排土场边坡稳定性影响因素及潜在滑坡模式；步骤2，对内排土场边坡岩土体进行力学实验，得到边坡岩土体物理力学指标；步骤3，根据具体露天煤矿内排土场边坡的服务年限、重要程度、各构成部分物理力学指标的掌握程度和滑坡潜在危害因素，确定倾斜基底内排土场边坡的安全储备系数K；步骤4，设计不同排弃高度、不同平盘宽度的倾斜基底内排土场边坡形态，并设计最优的边坡稳定性系数和最大的排弃空间，其具体优化方法为：(1)最优的边坡稳定性系数的确定：根据极限平衡法中的简化Bishop法，计算边坡稳定性系数Fs，当满足Fs＞K的边坡形态为露天矿安全边坡形态；所述的边坡稳定性系数Fs的计算方法为：首先假设了岩体滑裂面是两个圆柱面，并且假设了作用力在划分的不同条带间的方向为水平方向，之后，通过垂直方向力的平衡求解条底反力，并依据对某一相同点的力矩平衡计算出稳定性系数Fs；Bishop法的根本假设，是将滑面认定成圆弧面，将稳定性系数描述成对滑面旋转中心的抗滑力矩与下滑力矩的比值，同时假设划分的不同条带所受的力都处于平衡状态，具体的稳定性系数Fs的公式为：式中，i为第i条带；n为条带总个数；c`为黏聚力；l_i为第i条滑面的长度；W_i为第i条带的重力；α_i为第i条带滑面倾角；μ_i为作用在滑面上的单位面积的孔隙水压力；为内摩擦角；(2)最大的排弃空间的确定：根据平面算量法，计算排土空间释放量V，当排土空间释放量最大即为最经济的内排土场边坡形态，作为最优边坡形态；所述的排土空间释放量V的计算方法为：将矿山平面图划分出若干块段，通过分别计算每个块段顶面与底面的面积和顶底面之间的距离求出各块段的体积，之后累加为工程量；式中：i为第i个块段；n为划分块段总数；S_i上为第i个块段顶面的面积，单位为m²；S_i下为第i个块段底面的面积，单位为m²；h_i为第i个块段的高度，单位为m；步骤5，结合强度折减理论算法，运用FLAC^3D有限差分数值模拟软件对以上得到的最优边坡形态方案进行模拟检验，进一步验证最优边坡形态的可行性。