[发明专利]一种露天煤矿含顺倾弱层边坡的三维稳定性计算方法

摘要

一种露天煤矿含顺倾弱层边坡的三维稳定性计算方法，首先建立简化滑体空间形态模型，并推导获得边坡稳定系数表达式；然后弱层暴露长度取为L₁时，计算不同滑体右侧界面与过底滑面右侧边缘的垂直面的夹角ψ值对应的边坡稳定系数F_s，绘制ψ‑F_s曲线，确定ψ‑F_s曲线上最小稳定系数和对应的ψ值；再次弱层暴露长度分别取为L₂,L₃,...,L_n时，分别计算不同ψ值对应的边坡稳定系数，分别绘制ψ‑F_s曲线，确定各ψ‑F_s曲线上最小稳定系数minF_s和对应的ψ值；最后根据不同弱层暴露长度对应的最小稳定系数绘制L‑minF_s曲线，确定弱层暴露长度L与边坡稳定系数的关系，进而确定弱层临界暴露长度。该方法克服了二维方法的不足，可用于计算露天煤矿含顺倾弱层边坡的稳定性，并为边坡形态设计提供依据。

主权项

1.一种露天煤矿含顺倾弱层边坡的三维稳定性计算方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、在考虑滑体两侧夹持效应的基础上，建立简化滑体空间形态模型，所述简化滑体空间形态为由边坡坡面、地表面、后缘拉裂面、底滑面、侧界面包络而成的空间体，其中后缘拉裂面为滑体后缘与不动岩土体之间的接触面；底滑面为滑体沿下面不动岩土体下滑的分界面；侧界面分为右侧界面和左侧界面，右侧界面为滑体右侧与不动岩土体之间的接触面，左侧界面为滑体左侧与不动岩土体之间的接触面，所述不动岩土体为滑体以外的岩土体；步骤2、基于简化滑体空间形态模型，推导获得边坡稳定系数表达式；步骤3、取弱层暴露长度为L1时，利用边坡稳定系数表达式，计算不同ψ值对应的不同简化滑体空间形态的边坡稳定系数，ψ为滑体右侧界面与过底滑面右侧边缘的垂直面的夹角；步骤4、绘制弱层暴露长度为L1时ψ‑Fs曲线，确定ψ‑Fs曲线上最小稳定系数minFs对应的ψ值，Fs为边坡文对那个系数；步骤5、弱层暴露长度分别取为L2,L3,…,Ln时，分别计算不同ψ值对应的边坡稳定系数，分别绘制L2,L3,...,Ln对应的ψ‑Fs曲线，确定各ψ‑Fs曲线上最小稳定系数minFs和对应的ψ值；步骤6、根据不同弱层暴露长度对应的最小稳定系数minFs绘制L‑minFs曲线，确定弱层暴露长度与边坡稳定系数的关系，进而确定弱层临界暴露长度，L为弱层暴露长度；所述步骤2中的边坡稳定系数表达式为：其中：W—滑体重量，单位是kN；Nd,Nc—分别为底滑面、侧界面的支撑反力，单位是kN；cd，cc—分别为底滑面和侧界面的内聚力，单位是kN/m2；—分别为底滑面和侧界面的内摩擦角，单位是°；Sd，Sc—分别为底滑面和侧界面的面积，单位是m2；α—边坡角，单位是°；β—弱层倾角，单位是°；H—滑体高度，单位是m；h—滑体后缘垂直张裂缝高度，相当于弱层与基岩面相交处的埋深，单位是m；γ—岩土体容重，单位是kN/m3。