采石场双面边坡稳定性分析

人员伤亡。这里,我们对三个滑块进行受力分析,并且借助于前面的理论计算公式可得出如下计算:

N3N2F1

N1M1F2M2F3M3w1W3W2图-每个滑块自然状态下的受力分析

根据公式,FX=CX×LX+Nx tanΦ Nx= sinα F1′= cosα n= Kx/ Kx′ Fx----------滑动面抗滑力,(kn) Fx′--------滑动面下滑力,(kn) α----------重力与滑动面夹角,(°)度 n-----------安全系数

Nx----------滑面岩体垂直作用于滑面力,(kn) Kx----------该滑坡体所有抗滑力之和,(kn) Kx′--------该滑坡体所有下滑力之和,(kn)

对于工矿点一,F1= C1×L1+N1 tanΦ N1=sin52°×W1=697.86kn F1=363.37kn F1′= 545.23kn 同理,

N2= 1113.52kn F2=579.41kn F2′= 405.29kn N3= 1070.99kn F3=557.41kn F3′= 389.81kn K1=F1+F2+F3=1500.20kn K1′=F1′+F2′+F3′=1340.33kn n1=K1/K1′=1.11927

结论:由最后的边坡安全系数可以看出,该边坡在自然条件下是比较稳定的,抗滑力足够大,不会构成危险源。但是从另一个方面可以看出,该边坡的安全系数偏低,那么在实际的生活中应该加强对边坡的管理养护,并且加强巡查,应该针对该边坡制定相应的应急救援预案。

工矿点二:工矿点一已经得出该边坡在自然条件下是稳定的,那

么对于在特殊时期自然条件下是否任然稳定呢?我们知道,大部分滑坡、泥石流都是由于持续的暴雨导致的,因此,水灾就成为我们考虑该边坡稳定的最为重要的因素了,该边坡有两个裂隙,对于上面裂隙一在持续降雨的条件下极容易充水,水会导致裂隙结构面的内聚力下降,这里我们讨论最不利情况下,即,裂隙完全充水,则C1=0 ,同样,按照上述的方法(这里计算省略,图纸与工矿一相同,后面提供数据)可以算出,n2=1.11891。

结论:由n2可以看出,在上部裂隙完全充水的情况下,该边坡任然稳定,水对于该滑坡体的影响很小,基本上可以忽略不计,但是我们应该尽量防止裂隙充水,致使裂隙进一步扩大,影响下部裂隙,我们也应该制定必要的方法来防止裂隙充水,使该边坡更稳定。 工矿点三:本矿山主要采用的是深孔台阶式微差爆破开采工业,那么对于边坡,在爆破过程中炸药的冲击波会对边坡造成很大的冲击作用,由于边坡存在自有的结构面,加上爆破作用有个抛掷作用,我们考虑在该边坡M2滑块上横向施加一个向外的抛掷力(拉力),此时抛掷力的大小,一般根据经验取R2=0.15W1,那么该边坡的受力分析为(如下图所示):对于工矿点三,F1= C1×L1+N1 tanΦ N1=sin52°×W1=697.86kn F1=363.37kn F1′= 545.23kn 对于M2滑块受力为:R2=0.15W2=177.75kn N2= W2sin70°-R2sin20°=1073.25kn F2=558.47kn F2′= cos70°W1+cos20° R2=572.29kn

N3=1070.99kn F3=557.41kn F3′=389.81kn K3=F1+F2+F3=1479.26kn K3′=F1′+F2′+F3′=1507.33kn n3=K3/K3′=0.98138

F1N1M1N3F3M3w1W3N2F2M2

结论:最后n3=0.98138<1,说明该边坡存在危险,即,抗滑力不足以阻止其下滑,那么,该边坡已经构成了一个危险源,在这样的情况下,首先必须控制好一次爆破的药量,多次弱爆破,减少强爆破的次数,对边坡必须人工的加固,采取人工打桩、预应力锚固或者混凝土挡墙和支墩加固的办法来加强其承载能力和冲击能力。

工矿点四:同工矿三一样,由于本矿才去的是台阶爆破,工矿三分析了对上台阶爆破作用的影响,下面分析爆破作用对下台阶爆破作用的影响。那么对滑块M3施加一个水平的力R3=0.15W3,同理,该边坡

的受力分析如下图所示:

F1 w1

N1M1N2M2F3M3N3F2R3W2W3对于工矿四:F1= C1×L1+N1 tanΦ N1=sin52°×W1=697.86kn F1=363.37kn F1′= 545.23kn 同理,N2= 1113.52kn F2=579.41kn F2′= 405.29kn 对于M3滑块受力为:R3=0.15W3=170.96kn N3= sin70°W3-R3sin20°=1012.52kn F3=527kn F3′= W3cos70°+ R3cos20° =550.46kn K4=F1+F2+F3=1469.79kn K4′=F1′+F2′+F3′=1500.98kn n4=K4/K4′=0.97922

结论:同样,爆破作用在下部时,该边坡依然不稳定,有相当大的滑坡危险,而且较工矿三,更严重一点,因此,当在爆破下部台阶的时候在减弱爆破震动的同时还必须做好边坡的监察,边坡的维护就显得更为重要了。

四个工矿点数据

D.几点建议及结论

1. 边坡处理的一般方法

对于潜在的大规模岩石滑坡,应当加强观察,确定它们的特性和

估计它们的危险性。潜在的岩石滑坡,一方面可用仪器来监视;另一方面可通过边坡的表面现象来判断分析,例如,树木斜生,弧立的岩石开始滚动或滑动,坡脚局部失稳等等都是可能发生滑坡的预兆。 (1)用混凝土填塞岩石断裂部分

岩体内的断裂面往往就是潜在的滑动面。用混凝土填塞断裂部分就消除了滑动的可能。在填塞混凝土以前,应当将断裂部分的泥质冲洗干净,这样,混凝土与岩石可以良好地结合。有时还应当将断裂部分加宽,再进行填塞。这样既清除了断裂面表面部分的风化岩石或软弱岩石,又使灌注工作容易进行。 (2)锚栓或预应力锚索加固

在不安全岩石边坡的工程地质测绘中,经常发现岩体的深部岩石较坚固,不受风化的影响,足以支持不稳定的和某种危险状况的表层岩石。在这种情况下采用锚栓或预应力锚索进行岩石锚固,很为有利。 一般采用抗拉强度很高的钢杆来锚固岩石,其道理是很明显的。钢质构件既可以是剪切螺栓的形式,垂直用于潜在剪切面,也可以用作预拉锚栓加固不稳定岩石。过去锚栓的防锈存在严重的问题,但是目前已经取得了重大的进展。 (3)用混凝土挡墙或支墩加固

在山区修建大坝、水电站、铁路和公路而进行开挖时,天然或人工的边坡,经常需要防护,以免岩石坍滑。在很多情况下,不能用额外的开挖放缓边坡来防止岩石的滑动,而应当采用混凝土挡墙或支墩,这样可能比较经济。

2.结论

1.“5.12”汶川地震诱发了大量的滑坡灾害。因此,在降雨及地震条件下对边坡进行稳定性分析与安全评价显的尤为重要。 2.对于地震灾区边坡设计过程中应充分考虑到降雨及地震对其稳定性的影响。在实际工程中。并采取相应的“结构锚杆支护+植草+护角墙”的支护结构形式,可以有效的提高边坡的安全系数。 3.采石场要从重大伤亡事故中吸取深刻教训,针对本矿山存在的事故隐患,编制新的开采方案,制定整改措施,建立防止边坡坍塌事故发生的组织机构和措施保障;完善企业的各项规章制度,制定有针对性的事故应急预案,加强对职工的安全教育和培训,增强从业人员的自我保护意识;强化对作业现场安全检查,特别是边坡稳定性检查的力度;在没有确保矿山开采安全的情况下,不得恢复生产,避免事故的再次发生。

4.加强《安全生产法》等法律法规的学习,牢记胡锦涛总书记:“高度重视安全生产,保护国家财产和人民生命的安全”指示精神,本着对人民生命高度负责的态度,加大对所属矿山企业安全生产工作监管力度,有效遏制该地区采掘业伤亡事故频繁发生的被动局面。

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