FLAC3D在宝日希勒露天煤矿内排土场边坡稳定性应用分析.pdf

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1、·38·露天采矿技术2012年第1期FLAC3D在宝日希勒露天煤矿内排土场边坡稳定性应用分析朱立仁，黄玉凯(神华宝日希勒能源有限公司，内蒙古呼伦贝尔021025)摘要：随着采剥工程的发展，宝日希勒露天煤矿排土场从2004年开始逐渐内排。由于内排土场稳定性较差，所以运用Flacw数值模拟方法对内排土场的边坡稳定性进行分析，直观地得到了坡体的滑移破坏面，采用强度折减法模拟了岩体变形、破坏，直到边坡岩体发生滑坡的整个过程。揭示了滑坡机理，确定了边坡滑坡模式，从而对边坡稳定性作出了科学评价，为边坡的综合治理和控制措施以及科学的检测方案的提出提供了科学依据。关键词：边坡稳定性；数值模

2、拟；Flac3D中图分类号：TD824．7文献标识码：B文章编号：1671—9816(2012)O1—0038—03②3个弹性模型(各向同性，横观各向同性和正交各项异性)；宝日希勒露天煤矿排土场，随着采剥工程的发③8个塑性模型(德鲁克一布拉格、摩尔一库仑、展从2004年开始逐渐内排。内排土场的基底为煤层应变硬化／软化、单一节理、双线性应变硬化／软化单底板下灰白色砂岩和粉砂岩组成，各种岩性的岩石一节理、双屈服、修正剑桥粘土、霍克一布朗)；力学指标都很低，另外第四系孔隙含水层，以及煤层④用户用FISH语言或者用VISUALc++6．0定承压含水层，虽然在采矿过程中预先疏干，但仍

3、有一义自己的模型；些残余水头，地下水渗入进一步弱化了排土场基底⑤任意性质的连续梯度或统计分布。岩层的力学指标，因此排土场极易形成滑坡灾害，一5)内置编程语言(FISH)添加用户自定义特征；旦发生滑坡，不仅影响生产，而且直接威胁人员、设6)FLAC∞通过TCP~P链接与其他程序进行耦合备的作业安全。计算；2FLAC3D概述7)边界／初始条件设置方便；8)根据地下水位进行有效应力计算；FLAC∞是美国ITSCA国际咨询与软件开发公9)进行流固耦合计算(包括负孔隙水压、非饱和司在FLAC基础上开发的三维数值分析软件，它是流动和浸润面条件)；岩土体工程高级连续介质力学分析程序。10

4、)模拟结构单元，如隧道衬砌、桩、锚索、锚杆FLAC。基本特征：或地质格栅与周围岩土介质的相互作用；1)连续介质非线性，大应变模拟；2)显式解决方案，为不稳定物理过程提供稳定11)使用预定义形状自动生成三维网格(FLAC3D)，解；可以创建交叉内部区域；3)界面或滑动面用来模拟可产生滑动或分离的12)FLAC3D拥有部分图形用户界面(用来进行界面，从而模拟断层，节理或摩擦边界；绘图和文件操作)；4)内置材料模型：13)大量绘图特征一等值线、矢量和张量等；①零模型；14)可选模块包括：①热力学、热一力学耦合，包括热传导和对流的收稿日期：2011-06—21热一流体一力学耦合；作

5、者简介：朱立仁(1957一)，男，吉林长春人，高级工程师，②粘弹、粘塑性(蠕变)材料模型；1983年毕业于内蒙古乌达煤矿职工大学采矿工程专业，2009午毕业于辽宁工程技术大学采矿工程函授本科，现任神华宝日③动力学分析、并可以模拟静边界和自由域；希勒能源有限公司副总经理。④使用c++定义自己的模型。露天采矿技术2012．q-．g1期·39·3FIac3D模拟分析现拉张应力区，发生拉断破坏；坡面弹性变形，排弃物沿圆弧和基底发生剪切破坏；圆弧滑面下方土岩以宝日希内排土场边坡发生变形、破坏为工程发生朔性变形；基底泥岩处于弹性状态，只有坡脚处背景旨在模拟研究其内排土场岩体变形、移动规

6、出现塑性变形。剪应力云图(图4)显示沿基底剪应律；破坏区域；滑移面；滑坡机理。以74线为计算剖力基本相等，在坡脚处骤然减小，然后增大，出现应面(见图1)，计算内排土场安全系数。力集中现象，容易在坡脚处产生破坏；坡顶与坡面处的剪应力趋近于0，土岩易产生拉张破坏。水平位移等值线图(图5)说明：岩体为沿基底水平向前移动；土岩上部沿圆弧滑面、下部沿基底水平移动；排弃物由圆弧滑面向基底泥岩过渡区水平位移最大；基底图174线排土场剖面图泥岩水平位移不显著。位移矢量图(图6)说明：土岩图2显示运用强度折减法计算稳定系数，当模沿圆弧滑面和基底位移主要表现为下沉和水平移动。拟诸匀达到平衡，模

7、型模拟计算收敛，得到Fs=4滑坡原因分析1．28；同时可以看出滑面为圆弧与沿煤层底板的组合滑i。弹塑性屈服状态云图(图3)表明在坡顶出根据Flac如软件的模拟分析，表明在内排土场图2稳定系数等值线云图图3弹塑性屈服状态图4剪应力~lit图5水平位移等值线图图6位移矢量图坡顶出现拉张应力区，发生拉断破坏；坡面弹性变排土场渗透。考虑静水压力计算其稳定性系数Fs=形，排弃物沿圆弧和基底发生剪切破坏；圆弧滑面下1．29，不考虑静水压力Fs=1．31，说明静水压力对该方土岩发生塑性变形；基底泥岩处于弹性状态，只有边坡的影响并