露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)規(guī)范2021-09-10發(fā)布2021-12-01實(shí)施中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會發(fā)布露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)規(guī)范中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版發(fā)行2021年11月第一版版權(quán)專有侵權(quán)必究I中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會巖學(xué)字[2021]042號等3項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的公告定，現(xiàn)批準(zhǔn)發(fā)布3項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)編號和名稱如009-2021《露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)規(guī)范》上述3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)自2021年9月10日發(fā)布，自2021年12月1日現(xiàn)予公告!中國若石大一與工程始會Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會提出并歸口。由昆明理工大學(xué)負(fù)責(zé)具體技術(shù)內(nèi)容的解釋。執(zhí)行過程中如有意見或建議，請寄送至昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院(地址：昆明市五華區(qū)文昌本文件起草單位：昆明理工大學(xué)、中勘冶金勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司、中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司、中國恩菲工程技術(shù)有限公司、北京科技大學(xué)、中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院、北大學(xué)、中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所、長沙礦山研究院有限責(zé)任公司、昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司、紹興文理學(xué)院、內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司、長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司、中國煤炭地質(zhì)總局、安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)有限公司、江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦、中煤建工集團(tuán)有限公司。隨著礦產(chǎn)資源的持續(xù)開發(fā)，露天礦邊坡高度不斷增加，邊坡穩(wěn)定性問題越來越突出，直接關(guān)系到礦山的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)安全。露天礦邊坡不同于其他邊坡，增大露天礦山邊坡角可大幅減少工程投資，降低生產(chǎn)成本。然而，盲目加大最終邊坡角則會誘發(fā)滑產(chǎn)資源的重大損失。因此，為貫徹執(zhí)行國家發(fā)展礦業(yè)的法律、法規(guī)和方針政策，規(guī)范和指導(dǎo)露天礦邊坡工程設(shè)計(jì)有關(guān)的技術(shù)和管理工作，建設(shè)綠色礦山，合理開采礦產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和節(jié)能環(huán)制定本文件。本文件在充分查閱國內(nèi)外有關(guān)邊坡工程設(shè)計(jì)技術(shù)和較為成熟的方法基礎(chǔ)上，經(jīng)過專題研究，認(rèn)真總結(jié)后撰寫而成，并充分征求了全國有關(guān)單位和專家的意見，經(jīng)反復(fù)修改完善，最后經(jīng)審查本文件對露天礦山巖質(zhì)邊坡工程地質(zhì)分析、巖體參數(shù)確定、穩(wěn)定性分析方法及工程設(shè)計(jì)作了較為明確的規(guī)定。V 2規(guī)范性引用文件 6工程地質(zhì)分析 6.2工程勘察 6.3工程地質(zhì)分析模型 7巖體參數(shù)確定方法 7.1一般規(guī)定 7.2結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度 7.4巖體變形模量 8穩(wěn)定性計(jì)算與評價(jià) 8.1一般規(guī)定 8.2計(jì)算方法選用 9.1一般規(guī)定 9.2設(shè)計(jì)方法及步驟 9.3結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)基本要求 9.4結(jié)構(gòu)參數(shù)類比設(shè)計(jì) 9.5結(jié)構(gòu)參數(shù)確定性設(shè)計(jì) 9.6結(jié)構(gòu)參數(shù)校驗(yàn)設(shè)計(jì) V 附錄A(資料性)不同尺度邊坡定義 附錄B(規(guī)范性)不同階段勘察的數(shù)據(jù)采集與結(jié)構(gòu)面分級 附錄C(資料性)邊坡失穩(wěn)模式分類 附錄D(規(guī)范性)邊坡巖體及結(jié)構(gòu)面相關(guān)參數(shù)取值 附錄E(資料性)Goodman-Bray法計(jì)算過程 條文說明 2Normativereferenceddocuments 6.4Slopefailuremode 7Determinationmethodforrockmassparameters (26) I AppendixA(informative)Definiti planeclassificationofdifferent AppendixD(normative)Relevantparametersvalueofplane AppendixE(informative)C Explanationofprovisions 本文件規(guī)定了露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)的原則、內(nèi)容、方法，以及邊坡工程地質(zhì)分析、巖體力學(xué)參數(shù)確定方法、穩(wěn)定性計(jì)算與評價(jià)、邊坡工程設(shè)計(jì)等要求。本文件適用于新建、改建、擴(kuò)建、生產(chǎn)的非煤露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)，露天轉(zhuǎn)地下、露天地下聯(lián)合開采及露天煤礦開采可參照執(zhí)行。工2下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不GB51016非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范AQ/T2063金屬非金屬露天礦山高陡邊坡安全監(jiān)測技術(shù)T/CSRME005露天礦山邊坡巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度獲取技3下列術(shù)語和定義適用于本文件。在露天礦采場設(shè)計(jì)境界或其上方，因露天礦采礦作業(yè)形成的人工斜坡和對礦山安全有影響的自然斜坡。[來源：GB51016—2014,2.1.1,有修改]巖體在自然重力或者人工作用下而形成一定斜度的臨空面。礦山開采過程中不再推進(jìn)的工作幫，所形成的露天礦最終[來源：GB51016—2014,2.1.3,有修改]礦巖按一定厚度(高度)水平分層由上向下逐層采剝時(shí)形成的單個(gè)臺階，包括平臺和平臺之間的斜坡。[來源：GB51016—2014,2.1.2,有修改]垂直靠幫邊坡走向的同一個(gè)橫剖面上，兩條相鄰運(yùn)輸?shù)缆烽g的臺階邊坡組成的斜坡。靠幫邊坡最上臺階坡頂線和靠幫邊坡最下臺階坡底線之間的4[來源：GB51016—2014,2.1.4,有修改]邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)slopestructuralparameter構(gòu)成邊坡的臺階高度、臺階坡面角和平臺寬度等幾何特征要素的總稱。根據(jù)巖性、構(gòu)造、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等主要因素基本相同或一致的原則而劃分的地質(zhì)區(qū)段。[來源：GB51016—2014,2.1.5,有修改]邊坡工程分區(qū)slopeengineeringzoning在同一工程地質(zhì)分區(qū)內(nèi)，邊坡幾何要素和巖性基本一致，并能采用同一個(gè)剖面和相同的計(jì)算參數(shù)來表征的區(qū)段。[來源：GB51016—2014,2.1.6,有修改]工程地質(zhì)分析模型engineeringgeologicalanalysismodel依據(jù)礦山工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等勘察數(shù)據(jù)建立的分析模型，用于確定邊坡工程地質(zhì)分區(qū)及邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)等，宜包括地質(zhì)模型、結(jié)構(gòu)模型、巖體模型和水文地質(zhì)模型。表征露天礦邊坡區(qū)域地質(zhì)特征變化與分布的數(shù)據(jù)庫及其表征巖體I、Ⅱ、Ⅲ級結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、空間分布和力學(xué)性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫及其模型。5表征完整巖石強(qiáng)度、IV級結(jié)構(gòu)面特性等巖體工程特性的數(shù)據(jù)庫及其模型。水文地質(zhì)模型hydrogeologicalmodel表征露天礦邊坡影響區(qū)域內(nèi)的地下水分布、孔隙率及孔隙壓力等特征的數(shù)據(jù)庫及其模型。具有一定地質(zhì)成因聯(lián)系，成因、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)類型和工程地質(zhì)特征相似的巖層(體)組合。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法kinematicanalysism基于赤平極射投影方法對結(jié)構(gòu)面與邊坡的空間方位進(jìn)行分析，評價(jià)邊坡失穩(wěn)模式與穩(wěn)定性。利用與擬建項(xiàng)目類型、條件相似的既有項(xiàng)目的設(shè)計(jì)資料或?qū)崪y數(shù)據(jù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的方法。在充分收集和認(rèn)識礦山區(qū)域工程地質(zhì)特征、水文地質(zhì)條件和巖體力學(xué)參數(shù)等資料的基礎(chǔ)上，通過定量分析與計(jì)算，確定露天礦邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。校驗(yàn)設(shè)計(jì)verificationdesign在類比設(shè)計(jì)或確定性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合補(bǔ)充勘察資料，采用確定性方法對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，進(jìn)而對原設(shè)計(jì)進(jìn)行穩(wěn)定性確認(rèn)與必要修正的設(shè)計(jì)方法。64.1為在露天礦邊坡工程的勘察、設(shè)計(jì)和評價(jià)中，貫徹執(zhí)行國家有關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，確保礦山生產(chǎn)安全與節(jié)能環(huán)保，規(guī)范露天礦邊坡工程設(shè)計(jì)和施工，制定本文件。4.2露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)應(yīng)安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，遵循動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工的原則，因地制宜地采用新技術(shù)、4.3露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)，除應(yīng)符合本文件外，尚應(yīng)遵守國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的規(guī)定。75.1露天礦山巖質(zhì)邊坡按最終高度(H)可劃分為：5.2露天礦邊坡工程危害等級劃分應(yīng)符合表1的規(guī)定。邊坡工程危害等級“123≥1000萬200萬～1000萬≤200萬間接≥5000萬1000萬～5000萬≤1000萬綜合評定潛在的經(jīng)濟(jì)損失之一。5.3露天礦邊坡工程安全等級劃分應(yīng)符合表2的規(guī)定。等級邊坡高度(H)m等級I安全等級為Ⅱ的露天礦山，邊級別1Ⅱ31Ⅲ385.4露天礦邊坡工程設(shè)計(jì)應(yīng)包括工程地質(zhì)分析模型建立、邊坡工程分區(qū)、邊坡巖體參數(shù)確定、邊坡穩(wěn)定性分析和邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)確定等內(nèi)容。5.5露天礦邊坡工程設(shè)計(jì)應(yīng)在邊坡工程勘察工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行，露天礦邊坡工程勘察可分為可行性研究階段工程勘察、設(shè)計(jì)階段工程勘察和開采階段工程勘察。5.6露天礦邊坡工程勘察各階段的資料搜集及勘察要求，除應(yīng)符合本文件規(guī)定外，還應(yīng)符合GB51016的規(guī)定。5.7堅(jiān)硬巖～較堅(jiān)硬巖～較軟巖體邊坡的失穩(wěn)模式分析應(yīng)判別巖體結(jié)構(gòu)類型、軟弱結(jié)構(gòu)面的影響，軟巖～極軟巖體邊坡的失穩(wěn)模式應(yīng)根據(jù)巖體強(qiáng)度、軟弱結(jié)構(gòu)面特征確定。5.8露天礦邊坡宜根據(jù)臺階邊坡、路間邊坡、總體邊坡三種尺度分別進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，結(jié)合臺階邊坡、路間邊坡和總體邊坡的穩(wěn)定性控制要素、巖體結(jié)構(gòu)特征等，分別選用相應(yīng)的設(shè)計(jì)分析方法。不同尺度邊坡定義見附錄A中圖A.1。5.9邊坡設(shè)計(jì)安全系數(shù)和失穩(wěn)概率設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表3的規(guī)定，邊坡穩(wěn)定性評價(jià)應(yīng)同時(shí)滿足靜載條件容許標(biāo)準(zhǔn)和動(dòng)載條件容許標(biāo)準(zhǔn)，條件許可時(shí)宜滿足失穩(wěn)概率容許標(biāo)準(zhǔn)。安全等級臺階邊坡一ⅢⅡ工總體邊坡ⅢⅡI9表3(續(xù))安全等級注：邊坡安全系數(shù)宜采用嚴(yán)格極限平衡條分法的計(jì)算結(jié)靜載條件主要考慮水和自重荷載。動(dòng)載條件主要考慮地震、水和自重荷載。5.10需要治理的邊坡，應(yīng)結(jié)合采礦設(shè)計(jì)及邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果進(jìn)行方案比較，選擇安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的治理方案，邊坡治理設(shè)計(jì)可遵守GB51016的規(guī)定。5.11具有潛在失穩(wěn)趨勢或已采取相關(guān)治理措施的露天礦邊坡應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要求應(yīng)符合AQ/T2063或GB50771的規(guī)定。6.1一般規(guī)定6.1.1露天礦邊坡工程勘察應(yīng)查明場區(qū)的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，分析影響邊坡穩(wěn)定性的因素，評價(jià)邊坡工程安全等級。6.1.2構(gòu)建和完善相應(yīng)的工程地質(zhì)分析模型，應(yīng)根據(jù)露天礦邊坡不同階段的勘察成果。不同階段工程勘察的數(shù)據(jù)采集要求應(yīng)符合6.1.3露天礦山工程地質(zhì)分析模型的比例尺宜與同階段工程地質(zhì)測繪比例尺一致，模型范圍應(yīng)超過露天開采境界至邊坡可能變形及地下水影響的范圍。6.1.4結(jié)構(gòu)模型和巖體模型應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)面的空間狀態(tài)、力學(xué)特征及巖石性質(zhì)構(gòu)建，結(jié)構(gòu)面分級應(yīng)符合附錄B中表B.2的規(guī)定。6.2工程勘察6.2.1可行性研究階段的工程勘察成果應(yīng)作為礦山開采可行性研究、工程地質(zhì)分析模型初步建立的依據(jù)，主要工作宜包括測繪、鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)及建立工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和三維模型。6.2.2設(shè)計(jì)階段的工程勘察成果應(yīng)作為工程地質(zhì)分析模型建立與善水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和三維模型?！短斓V山生產(chǎn)規(guī)模、服務(wù)年限、初步確定的開采境界和采礦方法、采場工作面參數(shù)、采剝工藝、開拓運(yùn)輸方式及礦山總體布置的說明；——勘察場區(qū)的構(gòu)造特征、地層分布與產(chǎn)狀、巖性及其物理力——軟弱巖層和風(fēng)化破碎帶空間分布及力學(xué)性質(zhì)，斷層、褶等結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、優(yōu)勢產(chǎn)狀及表征其性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)；展趨勢；——地下水類型、補(bǔ)給來源、賦存條件、腐蝕性及含水層的特6.2.4補(bǔ)充鉆探工作應(yīng)測量鉆孔內(nèi)地層巖性、構(gòu)造分布及發(fā)育情地質(zhì)分析模型。6.2.5邊幫已揭露且繼續(xù)采深不大的生產(chǎn)礦山，可根據(jù)地表、揭露面的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行一定深度范圍內(nèi)的推測；地質(zhì)條件屬于簡單類型的勘察場區(qū)，收集的資料滿足要求時(shí)可簡化野外勘察工作。6.2.6開采階段的工程勘察成果應(yīng)作為礦山采場境界變更、設(shè)計(jì)修改、邊(滑)坡治理及完善工程地質(zhì)分析模型的依據(jù)，宜包括補(bǔ)充鉆探和測繪，修正巖體強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步完善地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和三維模型等。6.2.7開采階段的工程勘察應(yīng)利用已揭露的巖體結(jié)構(gòu)特征和已有的勘察資料，進(jìn)行工程地質(zhì)測繪、勘探和試驗(yàn)工作，核查和補(bǔ)充已有的成果資料。不穩(wěn)定區(qū)域并通過現(xiàn)場監(jiān)測進(jìn)行變形破壞發(fā)展趨勢的預(yù)測。6.3工程地質(zhì)分析模型層厚度和基巖面形態(tài)等；——礦體形態(tài)及賦存環(huán)境，礦床類型的地質(zhì)特點(diǎn)；——區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)；——區(qū)域地震活動(dòng)的影響。6.3.2地質(zhì)模型資料應(yīng)根據(jù)地表露頭測繪、物探、鉆探等方式確定，將地質(zhì)數(shù)據(jù)編制在露天礦地質(zhì)平面圖中，通過專業(yè)軟件生成三維實(shí)體地質(zhì)模型。6.3.3結(jié)構(gòu)模型中的地質(zhì)界面應(yīng)包括：型變化等；——礦山尺度的變質(zhì)結(jié)構(gòu)面及其方向變異性；—礦山尺度的斷層；——礦山尺度的褶皺，尤其是褶皺方向的改變；——臺階尺度的斷層、褶皺和變質(zhì)結(jié)構(gòu)面等?！V區(qū)航拍圖片、區(qū)域和礦山露頭測繪；狀態(tài)、充填物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)面兩側(cè)結(jié)構(gòu)體的巖性及其軟硬差異；——結(jié)構(gòu)面力學(xué)特性；——結(jié)構(gòu)面空間分布狀況，包括結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其變化等。6.3.5結(jié)構(gòu)模型宜通過實(shí)體模型構(gòu)建，在地質(zhì)調(diào)查、測繪、鉆孔編錄中獲取主要結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)及礦山地質(zhì)地形剖面圖的基礎(chǔ)上，采用專業(yè)建模軟件，生成主要結(jié)構(gòu)面(I、Ⅱ、Ⅲ級)的三維實(shí)體模型?！獛r石物理力學(xué)性質(zhì)；——IV級結(jié)構(gòu)面的類型、產(chǎn)狀、延展情況、閉合程度、充填狀——地震、爆破等因素影響。6.3.7IV級結(jié)構(gòu)面分析宜采用結(jié)構(gòu)面球面投影或裂隙網(wǎng)絡(luò)模型等方法，結(jié)構(gòu)面球面投影模型應(yīng)根據(jù)測繪、鉆孔編錄中獲取的結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)構(gòu)建，裂隙網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)結(jié)果構(gòu)建。6.3.8水文地質(zhì)模型應(yīng)包括：——巖質(zhì)邊坡賦存的水文地質(zhì)單元；——水文地質(zhì)單元地下水的流動(dòng)性質(zhì)；——水文地質(zhì)單元水平和垂直方向的滲透性；——鉆孔水平和垂直方向的水力梯度；———主要結(jié)構(gòu)面組合影響地下水流量的方向和大小。下水位的影響；——地下水類型和賦存狀態(tài)；——主要含水層分布規(guī)律；——地下水補(bǔ)給排泄條件、地表水與地下水的補(bǔ)排關(guān)系及其對地下水位的影響、含水層和隔水層的分布及其相互關(guān)系；——溶洞、地下暗河等與地下水的補(bǔ)排關(guān)系及其對地下水位的影響；——平均地下水位、歷史最高地下水位、近3年～5年最高地下水位、水位變化趨勢和主要影響因素等。6.3.10工程地質(zhì)分區(qū)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)分析模型、露天開采境界的空間形態(tài)及開采工藝進(jìn)行劃分。6.3.11邊坡工程分區(qū)應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)分區(qū)，依據(jù)邊坡面的空間展布條件，分析巖體模型、結(jié)構(gòu)模型的影響，將礦山邊坡劃分為若干個(gè)工程分區(qū)和亞區(qū)。6.4邊坡失穩(wěn)模式6.4.1邊坡失穩(wěn)模式與破壞邊界應(yīng)根據(jù)邊坡工程分區(qū)內(nèi)各類地質(zhì)界面、地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型及其空間組合特征進(jìn)行判定，并應(yīng)論證剪斷相對軟弱巖體的可能性。6.4.2巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)模式應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)面形態(tài)、數(shù)目、組合特征、巖體強(qiáng)度及邊坡方位特征進(jìn)行劃分與判斷，邊坡失穩(wěn)模式分類見附6.4.3邊坡失穩(wěn)模式與破壞邊界確定，應(yīng)考慮：——巖性、巖體結(jié)構(gòu)特征和工程地質(zhì)巖組；裂隙等地質(zhì)構(gòu)造的性狀、分布及空間組合特征等；——采場邊坡形成過程中可能出現(xiàn)的順坡向卸荷裂隙、張裂縫發(fā)育特征及傾倒、蠕動(dòng)變形特征；——下軟上硬的雙層或多層的層狀巖體結(jié)構(gòu)；——覆蓋層分布特征、覆蓋層與下覆巖層的界面特征及巖體風(fēng)化特征等。6.4.4露天礦山深凹開采、山坡露天開采、露天轉(zhuǎn)地下開采、露天地下聯(lián)合開采方式，存在老滑體復(fù)活、沉陷變形、掛幫礦開采引起的錯(cuò)落滑坡等復(fù)雜失穩(wěn)模式，可結(jié)合數(shù)值模擬分析方法確定邊坡失穩(wěn)模式。7.1一般規(guī)定強(qiáng)度宜根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、點(diǎn)荷載試驗(yàn)、現(xiàn)場原位試驗(yàn)確定，試驗(yàn)方法應(yīng)符合GB/T50266的規(guī)定。可行性研究階段，巖體強(qiáng)度可采用類比法確定。7.1.2穩(wěn)定性受結(jié)構(gòu)面控制的邊坡，宜采用現(xiàn)場原位試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)折減等方法確定結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度；穩(wěn)定性受巖體強(qiáng)度控制的邊坡，宜采用現(xiàn)場原位試驗(yàn)，結(jié)合巖體分級方法確定巖體強(qiáng)度。7.1.3需評價(jià)巖體變形的邊坡，宜采用現(xiàn)場原位試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)類比等方法確定巖體變形模量。7.2結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度7.2.1穩(wěn)定性受結(jié)構(gòu)面控制的邊坡，采用現(xiàn)場原位試驗(yàn)確定結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，試驗(yàn)方法應(yīng)符合GB/T50266的規(guī)定，亦可按照T/CSRME005的規(guī)定。7.2.2結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度應(yīng)按公式(1)計(jì)算：式中：tj——結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa);on——結(jié)構(gòu)面法向應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);4;——結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角，單位為度()。7.2.3根據(jù)結(jié)構(gòu)面形態(tài)、充填狀況及連續(xù)面的抗剪強(qiáng)度確定應(yīng)選用下列方法。a)平直無充填結(jié)構(gòu)面，應(yīng)根據(jù)：1)直剪試驗(yàn)測定其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)cj、4;,且試驗(yàn)應(yīng)符合GB/T50266的規(guī)定；2)公式(1)計(jì)算抗剪強(qiáng)度。b)粗糙起伏無充填結(jié)構(gòu)面，抗剪強(qiáng)度宜按公式(2)計(jì)算：Tj=ontan[φb+JRClg(JCS/gJRC——結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)，取值應(yīng)符合附錄D中表D.1的規(guī)定；JCS——結(jié)構(gòu)面附近巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)。如結(jié)構(gòu)面附近巖石未風(fēng)化，則JCS取巖石c)非貫通結(jié)構(gòu)面，抗剪強(qiáng)度宜按公式(3)、公T;=[nc;+(1-n)c;]+on[ntang;+(1-n)n=l;/(l;+l;)…l;——巖橋長度，單位為米(m)。d)有充填的軟弱結(jié)構(gòu)面，可用充填物的抗剪強(qiáng)度代替結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，根據(jù)充填物的黏聚力及內(nèi)摩擦角，按公式(1)計(jì)算。7.2.4不具備試驗(yàn)條件時(shí)，Ⅱ、Ⅲ級邊坡可按照GB51016附錄中的規(guī)定確定結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)。7.3巖體強(qiáng)度7.3.1不具備試驗(yàn)條件時(shí)，結(jié)合巖體完整性系數(shù)K↓:——巖體抗壓強(qiáng)度可按公式(5)計(jì)算；σc——巖石單軸抗壓強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)?！獛r體抗拉強(qiáng)度可按公式(6)、公式(7)計(jì)算。 (6) (7)Vp——巖石縱波速度，單位為米每秒(m/s)。7.3.2不具備試驗(yàn)條件時(shí)，天然狀態(tài)或飽和狀態(tài)巖體內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值可結(jié)合巖石的內(nèi)摩擦角按公式(8)計(jì)算：I,——巖體內(nèi)摩擦角折減系數(shù)，取值可參考表4。注：巖體完整程度宜參照GB/T50218的規(guī)7.3.3不具備試驗(yàn)條件時(shí)，巖體強(qiáng)度可根據(jù)Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則公式(9)～公式(12)計(jì)算：式中：o?——最大主應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);0?——最小主應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);mb、s和a——表征巖體特性的材料參數(shù)；m;——完整巖石常數(shù)，取值應(yīng)符合附錄D中表D.2的規(guī)定；GSI——地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)，取值應(yīng)符合附錄D中表D.3的規(guī)定，節(jié)理狀態(tài)JCond?9取值應(yīng)符合附錄D中表D.4的規(guī)定；D——巖體受擾動(dòng)程度因子。一般巖質(zhì)邊坡，機(jī)械開挖宜取0.2,控制爆破或光面爆破宜取0.5,生產(chǎn)爆破宜取1.0;軟弱巖體邊坡，機(jī)械開挖、控制爆破或光面爆破宜取0.7,生產(chǎn)爆破宜取1.0。7.3.4巖體抗壓強(qiáng)度可按公式(13)計(jì)算：7.3.5巖體抗剪強(qiáng)度可按公式(14)～公式(17)計(jì)算： (15) (17)h——邊坡高度，單位為米(m)。7.4巖體變形模量7.4.1巖體變形模量宜采用現(xiàn)場原位試驗(yàn)確定，試驗(yàn)方法應(yīng)符合GB/T50266的規(guī)定。7.4.2巖體變形模量可結(jié)合：——巖體質(zhì)量指標(biāo)Q,按公式(18)進(jìn)行估算；Q——巖體質(zhì)量指標(biāo)?！獛r體地質(zhì)力學(xué)分類指標(biāo)RMR,按公式(19)進(jìn)行估算；——地質(zhì)強(qiáng)度指數(shù)GSI,按公式(20)、公式(21)進(jìn)行估算。式中：Eint——完整巖石的變形模量，單位為兆帕(MPa),無完整巖石變形模量實(shí)測數(shù)據(jù)時(shí)，可取Ein=MR·σc;MR——模量比，取值應(yīng)符合附錄D中表D.5的規(guī)定。8.1一般規(guī)定8.1.1邊坡穩(wěn)定性宜采用二維分析與計(jì)算，存在三維效應(yīng)的邊坡，宜在相同參數(shù)基礎(chǔ)上采用三維穩(wěn)定性分析方法驗(yàn)算其穩(wěn)定性。8.1.2邊坡穩(wěn)定性評價(jià)應(yīng)在定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量計(jì)算，依據(jù)表3的規(guī)定，綜合判斷與評價(jià)邊坡穩(wěn)定性；地質(zhì)條件復(fù)雜的邊坡，可結(jié)合反演分析方法進(jìn)行復(fù)核和修正。8.1.3邊坡穩(wěn)定性評價(jià)宜同時(shí)采用安全系數(shù)評價(jià)方法和失穩(wěn)概率評價(jià)方法，分別采用安全系數(shù)和失穩(wěn)概率作為其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。分析數(shù)據(jù)有限且不具有整體代表性時(shí)，可不采用失穩(wěn)概率評價(jià)方法。在確定露天礦邊坡設(shè)計(jì)安全系數(shù)與失穩(wěn)概率設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)前，應(yīng)按表2劃分邊坡工程安全等級。8.1.4失穩(wěn)概率評價(jià)方法應(yīng)檢驗(yàn)邊坡各主要參數(shù)變化對邊坡穩(wěn)定性的影響，采用可靠性分析方法計(jì)算邊坡的失穩(wěn)概率。8.1.5邊坡工程安全等級為I級或工程地質(zhì)條件復(fù)雜的邊坡，應(yīng)采用數(shù)值模擬方法分析邊坡的應(yīng)力場、變形場及滲流場。8.1.6滲流計(jì)算參數(shù)宜根據(jù)水文地質(zhì)模型確定，也可結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)或工程類比等方法確定。8.1.7閉坑礦山的邊坡工程設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)后續(xù)用途，按照國家相關(guān)規(guī)范、政策的要求進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評價(jià)。8.2計(jì)算方法選用8.2.1露天礦邊坡穩(wěn)定性評價(jià)可選用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法、極限平衡分析方法、數(shù)值模擬分析方法和可靠性分析方法。8.2.2邊坡穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，應(yīng)先采用圖解法、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析法類比等定性分析方法對邊坡失穩(wěn)模式、穩(wěn)定狀態(tài)和破壞趨勢進(jìn)行初步判定，再采用相應(yīng)的定量分析方法進(jìn)行計(jì)算。8.2.3存在多種失穩(wěn)模式或多個(gè)潛在滑動(dòng)面的邊坡，應(yīng)分別對各種可能的失穩(wěn)模式或滑動(dòng)面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，并應(yīng)以計(jì)算得到的最小安全系數(shù)作為邊坡安全系數(shù)。8.2.4穩(wěn)定性受結(jié)構(gòu)面控制的邊坡，宜采用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法初選邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)，并采用極限平衡分析方法計(jì)算平面滑動(dòng)、楔形滑動(dòng)、傾倒破壞等不同邊坡失穩(wěn)類型的安全系數(shù)；穩(wěn)定性受巖體強(qiáng)度控制的邊坡，應(yīng)采用極限平衡分析方法計(jì)算其安全系數(shù)，并得到對應(yīng)最小安全系數(shù)的臨界滑動(dòng)面，也可采用數(shù)值模擬分析方法計(jì)算邊坡應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)及安全系數(shù)。8.2.5平面滑動(dòng)和折線形滑動(dòng)，宜采用極限平衡分析方法進(jìn)行計(jì)算；由多個(gè)(組)結(jié)構(gòu)面組合形成的楔形或復(fù)雜塊體滑動(dòng)，宜采用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法、塊體理論和三維嚴(yán)格極限平衡法進(jìn)行計(jì)算；傾倒破壞，宜采用Goodman-Bray法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程見附錄E。8.2.6呈碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)的巖體穩(wěn)模式為復(fù)合滑面破壞時(shí)，應(yīng)采用通用條分法、摩根斯坦-普萊斯法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。8.2.7塊狀巖體邊坡失穩(wěn)模式為復(fù)合滑面破壞或折線形破壞時(shí)，宜采用薩瑪法或不平衡推力傳遞法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算；失穩(wěn)模式為崩塌破壞時(shí)，應(yīng)根據(jù)劃定的危巖體和不穩(wěn)定巖體范圍，采用定性或半定量的分析方法評定其穩(wěn)定狀況。8.2.8層狀巖體邊坡失穩(wěn)模式為復(fù)合滑面破壞或折線形破壞時(shí)，宜采用薩瑪法或不平衡推力傳遞法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算；失穩(wěn)模式為傾倒破壞或潰屈破壞時(shí)，宜采用定性或半定量分析方法評定其穩(wěn)定狀況。8.2.9傾倒和軟弱破碎帶控制的易發(fā)生蠕動(dòng)大變形的邊坡，變形區(qū)域內(nèi)存在重要生產(chǎn)設(shè)施，宜采用數(shù)值模擬方法分析邊坡變形對重要生產(chǎn)設(shè)施的影響。8.2.10動(dòng)載條件下邊坡穩(wěn)定性可采用動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行分析；采用極限平衡方法進(jìn)行分析時(shí)，地震力荷載可采用擬靜力法取值，并應(yīng)符合GB51016的規(guī)定。8.2.11邊坡可靠性宜采用失穩(wěn)概率或可靠度表示。失穩(wěn)概率或可靠度可采用蒙特卡洛模擬法、一次二階矩法及其改進(jìn)方法、響應(yīng)8.2.12發(fā)生過滑坡的露天礦山，宜采用不平衡推力傳遞法進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，并反分析巖體強(qiáng)度參數(shù)，再進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析與9.1一般規(guī)定9.1.1邊坡工程設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)確保不同尺度邊坡的結(jié)構(gòu)參數(shù)均能滿足邊坡穩(wěn)定性的要求，包括設(shè)計(jì)安全系數(shù)及失穩(wěn)概率容許9.1.2生產(chǎn)礦山的邊坡工程設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮邊坡潛在的失穩(wěn)模式、邊坡尺度及邊坡工程安全等級，不同尺度邊坡宜分別采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法與步驟。9.2.1露天礦邊坡工程設(shè)計(jì)應(yīng)包括：a)可行性研究階段。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告和工程判斷，建立工程地質(zhì)分析模型，依據(jù)擬定的采場境界線，初步劃分邊坡工程分區(qū)，采用類比設(shè)計(jì)法初步確定總體邊坡角。b)礦山設(shè)計(jì)階段。根據(jù)邊坡工程勘察和試驗(yàn)結(jié)果，完善工程地質(zhì)分析模型，采用確定性設(shè)計(jì)方法，對邊坡設(shè)計(jì)方案進(jìn)行穩(wěn)定性評價(jià)和經(jīng)濟(jì)效益分析，明確設(shè)計(jì)邊坡的位置及邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)。c)礦山開采階段。根據(jù)開采過程中揭露和收集的地質(zhì)構(gòu)采用校驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，驗(yàn)證原設(shè)計(jì)的合理性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，必要時(shí)進(jìn)行局部修改或重新設(shè)計(jì)。9.2.2露天礦邊坡工程設(shè)計(jì)的主要步驟應(yīng)包括：a)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型。針對各邊坡工程分區(qū)分別選擇代表性剖面，根據(jù)工程地質(zhì)分析模型確定計(jì)算剖面的巖性、結(jié)構(gòu)及水文特征，建立相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型。b)穩(wěn)定性分析與評價(jià)。針對邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型，采用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析法、極限平衡分析法和概率分析方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析，按照穩(wěn)定性判別標(biāo)準(zhǔn)，對潛在失穩(wěn)區(qū)域進(jìn)行評價(jià)。c)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)。根據(jù)臺階邊坡、路間邊坡和總體邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果，確定合理的邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)。9.2.3堅(jiān)硬巖～較堅(jiān)硬巖～較軟巖體邊坡工程設(shè)計(jì)宜按臺階邊坡、路間邊坡、總體邊坡的順序進(jìn)行邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)；軟巖～極軟巖體邊坡工程設(shè)計(jì)宜按總體邊坡、路間邊坡、臺階邊坡的順序設(shè)9.2.4影響邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的其他因素包括爆破方法、生產(chǎn)設(shè)9.3結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)基本要求9.3.1邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合分析邊坡潛在失穩(wěn)模式、邊坡規(guī)模、工程地質(zhì)分析模型的數(shù)據(jù)精度及項(xiàng)目所處的工程階段。邊坡穩(wěn)定性分析與邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)過程應(yīng)相互反饋，兼顧邊坡的安全性與經(jīng)濟(jì)性。9.3.2邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)包括臺階高度、臺階平臺寬度、臺階坡9.3.3臺階邊坡和路間邊坡設(shè)計(jì)應(yīng)：——保證臺階坡面和平臺具有足夠的穩(wěn)定性，其穩(wěn)定性主要由巖體強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面的空間分布特征及其抗剪強(qiáng)度決定；——能夠阻止和減輕巖石崩塌危險(xiǎn)，并具有有效攔截上部落石的功能；——引排場內(nèi)匯水，減輕地下水、地表水對邊坡的危害；——為后續(xù)邊坡監(jiān)測、落石清理等提供工作空間；——根據(jù)需要為運(yùn)輸平臺設(shè)置擋墻。9.3.4露天礦邊坡構(gòu)成要素應(yīng)由臺階高度、臺階坡面角和安全平——臺階高度主要根據(jù)鑿巖設(shè)備、裝載設(shè)備的技術(shù)參數(shù)確定；———安全平臺寬度應(yīng)不小于臺階高度的1/3,同時(shí)應(yīng)滿足緩沖和阻截滑落巖石的要求；——每4個(gè)臺階平臺應(yīng)至少布設(shè)1個(gè)清掃平臺，并段臺階每2個(gè)臺階應(yīng)布設(shè)不少于1個(gè)清掃平臺，安全平臺寬度較大時(shí)可不設(shè)清掃平臺；——清掃平臺寬度應(yīng)不小于清理設(shè)備所需要的最小工作寬度，運(yùn)輸平臺寬度由承擔(dān)的運(yùn)輸量、通過能力及運(yùn)輸設(shè)備的寬度確定；——平臺上設(shè)置排水溝時(shí)，其寬度、坡度應(yīng)滿足排水溝的設(shè)置要求；——最終臺階可實(shí)行并段，并段臺階數(shù)不宜超過3個(gè)，且不影響邊坡穩(wěn)定性及下部作業(yè)安全。9.3.5路間邊坡和臺階邊坡的設(shè)計(jì)方法類似，應(yīng)重點(diǎn)掌握Ⅱ、Ⅲ級結(jié)構(gòu)面對邊坡穩(wěn)定性的影響，其結(jié)構(gòu)參數(shù)包括路間邊坡高度和路間邊坡角。9.4結(jié)構(gòu)參數(shù)類比設(shè)計(jì)9.4.1礦床開采的可行性研究階段，工程地質(zhì)等現(xiàn)場資料有限且工程地質(zhì)分析模型精度較低時(shí)，宜采用類比設(shè)計(jì)法進(jìn)行邊坡初步設(shè)計(jì)。9.4.2邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)類比設(shè)計(jì)方法包括：地下水和開采深度等條件類似的周邊已開采礦山的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行邊坡設(shè)計(jì)；———經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖法，宜在室內(nèi)研究和礦山開采可行性研究階段應(yīng)用；——坡角與坡高關(guān)系圖法，僅作為邊坡初步設(shè)計(jì)參數(shù)的定性確定方法。9.4.3確定露天礦開采境界過程中，采用直接類比法確定邊坡角———地質(zhì)條件。構(gòu)成邊坡的巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)特征等；——邊坡巖體工程地質(zhì)。結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系、結(jié)構(gòu)面與軟弱夾層強(qiáng)度參數(shù)、巖石風(fēng)化程度和蝕變狀態(tài)、巖體力學(xué)性質(zhì)和水理性質(zhì)；——地表水與地下水條件。地形特征、地表水系分布、地下水賦存條件、地下水疏干降壓條件；———邊坡巖體可能發(fā)生和已經(jīng)發(fā)生的變形及其失穩(wěn)模式；——露天開采方法及采場的范圍、設(shè)計(jì)開采深度、采場結(jié)構(gòu)、礦山服務(wù)年限等。9.4.4具備下列條件的礦山可采用直接類比設(shè)計(jì)方法：——分期開采設(shè)計(jì)或擴(kuò)建設(shè)計(jì)時(shí)同一礦山不同區(qū)段的類比，根據(jù)已有邊坡的設(shè)計(jì)參數(shù)和穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行類比設(shè)計(jì)；——同一地質(zhì)背景、同一層位礦體、位置毗鄰的礦山；——同一區(qū)域內(nèi)，礦床成因類型相同，邊坡工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件相近的礦山；——非同一區(qū)域內(nèi)，邊坡工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件相近的礦山。9.4.5采用直接類比法遵循下列原則：——應(yīng)對擬設(shè)計(jì)礦山與類比礦山的相似條件進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查；——應(yīng)考慮邊坡工程重要性的差異；9.5結(jié)構(gòu)參數(shù)確定性設(shè)計(jì)9.5.1臺階邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)確定性設(shè)計(jì)流程宜包括：a)基于空間投影分析的結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)；b)基于結(jié)構(gòu)面的方向和類型確定結(jié)構(gòu)面組；c)根據(jù)結(jié)構(gòu)面組及其相互作用關(guān)系、巖體力學(xué)特征，進(jìn)行運(yùn)d)根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果確定臺階坡面角；e)分析生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備最大挖掘高度與結(jié)構(gòu)參數(shù)的匹配性；f)確定最終的臺階邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)。9.5.2確定臺階平臺寬度應(yīng)考慮沿坡頂出現(xiàn)的超挖范圍，超挖范圍主要受與臺階相交的結(jié)構(gòu)面控制，具體應(yīng)考慮：——結(jié)構(gòu)面相對于臺階的產(chǎn)狀；——爆破振動(dòng)和結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度降低；——臺階面或臺階頂部附近因爆破產(chǎn)生的裂縫；9.5.3最小工作平臺寬度應(yīng)按爆破要求、裝載和運(yùn)輸設(shè)備所需寬度、動(dòng)力管線布置方式及采剝作業(yè)的安全寬度等計(jì)算確定；亦可參9.5.4局部邊坡失穩(wěn)導(dǎo)致臺階邊坡高度大于相關(guān)規(guī)范要求時(shí)，通過邊坡處治并采取監(jiān)測手段后，在確保穩(wěn)定的條件下臺階邊坡高度可大于設(shè)計(jì)高度。9.5.5路間邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與臺階邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)采用相同的設(shè)計(jì)方法。路間邊坡角設(shè)計(jì)應(yīng)：——根據(jù)Ⅱ、Ⅲ級結(jié)構(gòu)面或連續(xù)長大節(jié)理組的產(chǎn)狀、間距、長度和位置，判斷邊坡失穩(wěn)模式；——控制性結(jié)構(gòu)面走向和邊坡面走向夾角小于20°,當(dāng)傾向相同時(shí)應(yīng)按平面滑動(dòng)分析，當(dāng)傾向相反時(shí)應(yīng)按傾倒破壞分析。否則，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)面與邊坡面產(chǎn)狀的空間組合關(guān)系進(jìn)行關(guān)鍵塊體分析；——確定控制性結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，并采用相應(yīng)的方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析。9.5.6總體邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)邊坡巖體的工程條件和采礦工藝確定，在保證邊坡總體穩(wěn)定的前提下，提供安全可靠、經(jīng)濟(jì)效益最大的邊坡設(shè)計(jì)方案。9.6結(jié)構(gòu)參數(shù)校驗(yàn)設(shè)計(jì)9.6.1設(shè)計(jì)之中校驗(yàn)宜在類比分析的基礎(chǔ)上，對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)，確定開采境界與邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)。9.6.2設(shè)計(jì)之后校驗(yàn)應(yīng)根據(jù)施工過程揭露的巖體工程地質(zhì)條件或邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)，結(jié)合補(bǔ)充勘察資料，獲取相關(guān)計(jì)算參數(shù)，對潛在或已經(jīng)失穩(wěn)的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性校驗(yàn)，進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評價(jià)及邊坡設(shè)計(jì)調(diào)整。9.6.3設(shè)計(jì)之后校驗(yàn)應(yīng)：——在專項(xiàng)邊坡工程地質(zhì)勘察、詳細(xì)劃分設(shè)計(jì)區(qū)段基礎(chǔ)上，確定邊坡失穩(wěn)模式，對設(shè)計(jì)區(qū)段進(jìn)行綜合性工程地質(zhì)分析；———測定巖體和結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，重要工程且有試驗(yàn)條件——開展水文地質(zhì)試驗(yàn)，確定基本的水文地質(zhì)參數(shù)，預(yù)測未來邊坡體內(nèi)地下水狀態(tài)的變化；——開展爆破振動(dòng)測試；——根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)。9.7.1露天礦邊坡地表排水系統(tǒng)應(yīng)綜合考慮礦區(qū)工程地質(zhì)與水文并應(yīng)符合GB51016的規(guī)定。9.7.2潛在滑坡區(qū)后緣應(yīng)設(shè)置防滲截水溝，對后緣裂縫應(yīng)采用遮蓋或封堵措施；邊坡疏排水孔應(yīng)深入至潛在滑移面以下，并應(yīng)符合GB51016的規(guī)定。9.7.3邊坡治理工程設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)邊坡穩(wěn)定性評價(jià)的結(jié)果，結(jié)合邊坡工程安全等級、礦山生產(chǎn)的要求進(jìn)行，具體設(shè)計(jì)方法宜參照GB51016的規(guī)定。9.7.4露天礦邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)應(yīng)結(jié)合邊坡工程安全等級開展監(jiān)測工作，根據(jù)邊坡穩(wěn)定性及其工程結(jié)構(gòu)特征，監(jiān)測內(nèi)容應(yīng)包括：——位移監(jiān)測；——巖體應(yīng)力監(jiān)測；——水文氣象監(jiān)測；——振動(dòng)監(jiān)測；——加固工程結(jié)構(gòu)物荷載監(jiān)測。(資料性)不同尺度邊坡定義不同尺度邊坡示意圖見圖A.1。I平臺寬度I臺階高度臺階高度路間邊坡路間邊坡圖A.1不同尺度邊坡定義示意圖A總總體邊坡(坡頂至坡腳)間底(規(guī)范性)不同階段勘察的數(shù)據(jù)采集與結(jié)構(gòu)面分級B.1不同階段工程勘察的數(shù)據(jù)采集要求應(yīng)符合表B.1的規(guī)定。表B.1不同階段勘察工程地質(zhì)分析模型數(shù)據(jù)采集要求模型類別三維地質(zhì)模型開采過程的礦坑測繪和結(jié)構(gòu)斷層等主征，進(jìn)行區(qū)域及礦山尺度的露頭測繪、槽探測繪和定向鉆探，建立三維結(jié)構(gòu)構(gòu)模型維結(jié)構(gòu)模型IV級結(jié)構(gòu)槽測繪和定向鉆探，確定結(jié)構(gòu)面分組，IV級結(jié)構(gòu)面赤平極射投影分析；結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫組優(yōu)化；篩選巖樣的組優(yōu)化；模型類別內(nèi)試驗(yàn)，建立巖體強(qiáng)度數(shù)特定的鉆探取樣和室內(nèi)試建立三維巖體模型強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫正巖體強(qiáng)度維巖體模型水文地質(zhì)模型山尺度的抽水和壓水試地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，開展減壓和善水文地質(zhì)與抽水井監(jiān)步完善水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和三維模型B.2結(jié)構(gòu)面分級標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表B.2的規(guī)定。表B.2結(jié)構(gòu)面分級標(biāo)準(zhǔn)級序分級依據(jù)的作用構(gòu)建模型類別I以上，破碎帶寬度約數(shù)米至百米以上層或區(qū)域性斷層結(jié)構(gòu)面性巖體的整體穩(wěn)定性，其中活動(dòng)斷裂對工程建設(shè)的危害避開結(jié)構(gòu)模型級序的作用構(gòu)建模型類別Ⅱ巖體，長度一寬度數(shù)十厘米多為較大的斷層、層間的邊界；區(qū)的山體或工構(gòu)成工程巖體工程安全。工程應(yīng)盡量避開或采取必要的結(jié)構(gòu)模型Ⅲ米至數(shù)百米，斷層、發(fā)育的層面及層間錯(cuò)動(dòng)、軟多數(shù)為軟弱結(jié)構(gòu)面，少數(shù)為較堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面；程巖體的穩(wěn)定性，如地下硐室圍巖及邊坡結(jié)構(gòu)模型米，小者僅數(shù)較發(fā)育的片多數(shù)為堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面，構(gòu)量多，分布隨機(jī)，影響巖體的完整性和力學(xué)性質(zhì)，是巖體分級及巖體結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)，也是結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)分析和V在巖塊內(nèi)不發(fā)育的片塊的物理力學(xué)性質(zhì)一(資料性)邊坡失穩(wěn)模式分類邊坡失穩(wěn)模式分類見表C.1。表C.1邊坡失穩(wěn)模式分類示意圖滑動(dòng)破壞滑動(dòng)面傾向與向與邊坡垂直或近垂直的切的傾角小于邊摩擦角見于傾斜層狀巖體邊坡中層狀巖體邊坡中同向雙平面滑動(dòng)兩個(gè)傾向相同的多平面復(fù)合滑面滑動(dòng)介質(zhì)強(qiáng)度差異較大的邊坡，平面多由結(jié)構(gòu)面控制、弧面多由巖體強(qiáng)度控制角，常見于堅(jiān)硬塊狀巖體邊坡中示意圖滑動(dòng)破壞弧形滑動(dòng)質(zhì)的巖體邊坡中，如強(qiáng)烈破碎、強(qiáng)多發(fā)生于坡腳大于50°~70°的斜巖體被結(jié)構(gòu)面切割成一系列傾向與坡向相反的陡立柱或板塊。針對硬巖，巖柱被橫向結(jié)構(gòu)面切割面拱鼓失穩(wěn)，類似“壓桿失穩(wěn)”,屬于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)(規(guī)范性)邊坡巖體及結(jié)構(gòu)面相關(guān)參數(shù)取值D.1巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)(JRC)取值應(yīng)符合表D.1的規(guī)定。表D.1結(jié)構(gòu)面狀態(tài)及粗糙度系數(shù)(JRC)取值D.2不具備試驗(yàn)條件時(shí)，完整巖石常數(shù)(m)取值應(yīng)符合表D.2的表D.2完整巖石常數(shù)(m;)取值巖石類型類別巖組中粒(0.6mm~(0.2mm~沉積巖碎屑巖一一頁巖一一一非碎屑巖白云巖一一一一一白堊巖變質(zhì)巖一一一一片麻巖一一片巖巖石類型類別巖組中粒(0.6mm~(0.2mm~火成巖深成巖閃長巖一一一一一一蘇長巖一一一噴出巖一一一安山巖玄武巖一火山碎巖屑一注1:不同材料的取值范圍取決于結(jié)晶構(gòu)造的粒度越高，對應(yīng)的結(jié)晶顆粒咬合越緊密且摩擦越注2:表中數(shù)據(jù)是在完整巖石試樣上垂直于層面到的(括號內(nèi)為經(jīng)驗(yàn)估計(jì)值),若沿弱面破壞，則m;值會有顯著差別。度，變化范圍可介于砂巖與細(xì)粒沉積物之間(可能小于10)。D.3GSI參數(shù)取值應(yīng)符合表D.3的規(guī)定。表D.3GSI參數(shù)取值表面光或棱角巖體塊體連續(xù)性由強(qiáng)到拉==oo注1:GSI取值根據(jù)巖性、結(jié)構(gòu)以及觀測的不連續(xù)面狀態(tài)確定，一般可通過RQD值和節(jié)理狀態(tài)JCond?9計(jì)算得到，即GSI=1.5JCond?9+RQD/2,其中價(jià)巖體質(zhì)量與強(qiáng)度，其適用范圍為跨度10m左右的隧道或者高度<20m的減小GSI的取值。注3:下述情況不宜采用GSI評價(jià)巖體質(zhì)量與強(qiáng)度：GSI>75的完整或塊狀巖石，注4:下述情況應(yīng)謹(jǐn)慎使用GSI指標(biāo)：幾乎完全失去結(jié)構(gòu)形式的構(gòu)造變形沉積物、層狀沉積巖中的復(fù)雜折疊結(jié)構(gòu)(巖體特性主要通過完整巖石的特性獲得，D.4JCond9參數(shù)取值應(yīng)符合表D.4的規(guī)定。表D.4JCondg,參數(shù)取值度為0,節(jié)理面附近巖體未風(fēng)化節(jié)理面稍面寬度小于1mm,節(jié)理面稍面寬度小于1mm,或含厚度小于5mm的節(jié)理面寬度1mm~5mm的連的軟弱夾的連續(xù)節(jié)理064210節(jié)理面寬無654106531非常光滑0無6厚度<5mm4厚度>5mm2軟質(zhì)充填物20圍巖風(fēng)化65中風(fēng)化3強(qiáng)風(fēng)化10D.5模量比(MR)取值應(yīng)符合表D.5的規(guī)定。表D.5模量比(MR)取值巖石類型類別中粒沉積巖碎屑巖一一頁巖一一一非碎屑巖結(jié)晶石灰?guī)r白云巖一一一一一白堊巖變質(zhì)巖一一一一片麻巖一一片巖云母片巖巖石類型類別中粒火成巖深成巖閃長巖一一一蘇長巖一一安山巖玄武巖火山高度各向異性巖石：當(dāng)法向應(yīng)變和/或荷載平行于軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí)，MR取高值；當(dāng)法向應(yīng)變和/或荷載垂直于軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí)，M值，單軸試驗(yàn)荷載施加方向應(yīng)和現(xiàn)場情況一致。酸性花崗巖類：粗粒時(shí)MR取高值，細(xì)粒時(shí)取低值。(資料性)Goodman-Bray法計(jì)算過程Goodman-Bray法計(jì)算過程如下：Goodman-Bray法用反傾向的結(jié)構(gòu)面將滑坡體切割成n個(gè)矩形巖塊，處于不同受力狀態(tài)下的巖塊將滑坡體從上到下依次劃分為穩(wěn)定區(qū)、傾倒區(qū)、滑動(dòng)區(qū)3個(gè)部分，如圖E.1所示。坡面巖塊錯(cuò)落距可按公式(E.1)確定：坡頂巖塊錯(cuò)落距可按公式(E.2)確定：a2=△xtan(ap一ψ)………………(E.2)破壞面臺階錯(cuò)落距可按公式(E.3)確定：b=△xtan(β—αp)(E位于坡頂線以下第i個(gè)巖塊的高度可按公式(E.4)確定：式中：H;——第i個(gè)巖塊的高度，單位為米(m);i——第i個(gè)巖塊。位于坡頂線以上第i個(gè)巖塊的高度可按公式(E.5)確定：巖塊傾倒和滑動(dòng)的受力分析如圖E.2所示，當(dāng)巖塊位于坡頂線以下，巖塊左、右側(cè)有效接觸高度h;、h分別可按公式(E.6)式中：h;——第i個(gè)巖塊左側(cè)有效接觸高度，hn;——第i個(gè)巖塊右側(cè)有效接觸高度，單位為米(m)?？砂垂?E.7)確定：當(dāng)巖塊位于坡頂線以上，巖塊左、右側(cè)有效接觸高別可按公式(E.8)確定：巖塊側(cè)面上的摩擦力，可按公式(E.9)確定：式中：X;——第i個(gè)巖塊側(cè)面切向力，單巖塊底面的外力可通過底面力平衡，即可按公式(E.10)確定：式中：N;——第i個(gè)巖塊底面法向力W;——第i個(gè)巖塊重力，單位為千牛(kN);T;——第i個(gè)巖塊底面切向力，單位為千牛(kN)。對傾倒巖塊，如圖E.2b)所示，根據(jù)力矩平衡條件，將各作用力對巖塊左下端點(diǎn)取矩，阻止傾倒的力E;-1,可按公式(E.11)力E;-1,可按公式(E.12)確定：應(yīng)用Goodman-Bray法進(jìn)行邊坡傾倒穩(wěn)定性分析，宜確定：a)邊坡巖塊編號從坡底向坡頂遞增，巖塊總數(shù)可按公式(E.13)確定：b)從最上部巖塊開始，按檢驗(yàn)巖塊是否滿足△x/H;>tanap且ap≤φp,如果滿足，則該巖塊處于穩(wěn)定狀態(tài)；反c)從第一個(gè)發(fā)生傾倒破壞的巖塊開始，根據(jù)公式(E.11)和公式(E.12)確定阻止傾倒所需的法向力E;-1,>0和阻止滑動(dòng)所需的法向力E;-1,s。如果E:-1,t>0,且E;-1,t>E;-1,,則該巖塊處于傾倒?fàn)顟B(tài)，阻止巖塊發(fā)生傾倒破壞的法向力為E;-1,t。如果E;-1.>0,且E;-1,≤E;-1,,則該巖塊處于滑動(dòng)狀態(tài)，阻止巖塊發(fā)生滑動(dòng)破壞的法向力為E;-1.s。d)如果從第一個(gè)發(fā)生傾倒破壞的巖塊開始，下部的任何巖塊都不滿足E;-1.<E;-1.,則不存在滑動(dòng)區(qū)，傾倒破壞將一直下延到第一個(gè)巖塊。e)對坡底巖塊而言，如果E?<0,則該巖塊既不滑動(dòng)也不傾處于不穩(wěn)定狀態(tài)。露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)規(guī)范隨著礦產(chǎn)資源的持續(xù)開發(fā)，露天采場不斷延深，露天礦邊坡高度不斷增加，邊坡失穩(wěn)已成為露天礦山的重大事故源。針對露天礦山巖質(zhì)邊坡災(zāi)害頻發(fā)的現(xiàn)象及其自身特點(diǎn)，規(guī)范和指導(dǎo)露天礦邊坡工程設(shè)計(jì)有關(guān)的技術(shù)和管理工作，編制本文件。本文件規(guī)定了露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)的原則、內(nèi)容、方法等要求，以及邊坡工程地質(zhì)分析、巖體力學(xué)參數(shù)確定方法、邊坡穩(wěn)定性計(jì)算與評價(jià)、邊坡工程設(shè)計(jì)等要求。本文件用以指導(dǎo)露天礦山巖質(zhì)邊坡設(shè)計(jì)及提供露天礦山巖質(zhì)邊坡特有的穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)方法等，旨在規(guī)范露天礦邊坡設(shè)計(jì)的理論、方法與設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)邊坡工程的校驗(yàn)設(shè)計(jì)向優(yōu)化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化，同時(shí)使邊坡設(shè)計(jì)水平、分析與加固方法、工程觀念和監(jiān)測體系的合理性與科學(xué)性等也得以進(jìn)一步的發(fā)展和提高。本文件適用于新建、改建、擴(kuò)建、生產(chǎn)的非煤露天礦山巖質(zhì)邊坡設(shè)計(jì)，露天轉(zhuǎn)地下、露天地下聯(lián)合開采及露天煤礦開采可參照執(zhí)行。本文件共定義了19個(gè)術(shù)語，其中多數(shù)是以國家標(biāo)準(zhǔn)《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》的術(shù)語為基礎(chǔ)，進(jìn)行了適當(dāng)修改。此外，又根據(jù)露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，增加了工程地質(zhì)分析模型、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法等術(shù)語。3.1露天礦邊坡是露天采場的構(gòu)成要素之一，是露天采場四周的傾斜表面，即由許多已經(jīng)結(jié)束采剝工作的臺階所組成的人工斜坡，它的形成和穩(wěn)定對礦山安全生產(chǎn)有著重要的影響。廣義的露天礦邊坡是指露天采場邊坡工程、排土場和尾礦庫的邊坡工程。狹義的露天礦邊坡特指露天采場邊坡工程，本文件的“邊坡工程”指露天采場巖質(zhì)邊坡。3.10影響邊坡穩(wěn)定性的因素很多，包括巖石物理力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)面、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、開采工藝技術(shù)條件等。因此，為保證邊坡穩(wěn)定性分析及邊坡設(shè)計(jì)的合理性與有效性，應(yīng)通過相關(guān)技術(shù)手段，獲取影響邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，建水文地質(zhì)模型。3.11地質(zhì)模型是描述礦體周邊及上覆巖土體的性質(zhì)和分布的模型，它把礦區(qū)的工程地質(zhì)條件與礦體的形成因素緊密聯(lián)系起來，體現(xiàn)礦體的形成演化規(guī)律、礦床的推移變化過程及影響邊坡設(shè)計(jì)的主要礦巖特性，其可以初步展現(xiàn)露天礦邊坡巖體性質(zhì)及其變化的性及其對巖體穩(wěn)定性的影響程度，分為I、Ⅱ、Ⅲ、IV、V級結(jié)構(gòu)面。其中I、Ⅱ、Ⅲ級結(jié)構(gòu)面為確定性結(jié)構(gòu)面，對邊坡的穩(wěn)定性起控制作用，IV、V級結(jié)構(gòu)面為隨機(jī)性結(jié)構(gòu)面，其發(fā)育規(guī)模小、連續(xù)性差，主要影響巖體的強(qiáng)度，特定條件下可影響邊坡的穩(wěn)定性。因此，獲取結(jié)構(gòu)面的特征、方向、空間分布及力學(xué)特征等數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的實(shí)體模型，有助于分析邊坡穩(wěn)定性。3.13IV、V級結(jié)構(gòu)面和巖石的性質(zhì)很大程度上決定了巖體的性質(zhì)，因此在邊坡設(shè)計(jì)中必須確定IV級結(jié)構(gòu)面特性和巖石的強(qiáng)度參數(shù)(包括了V級結(jié)構(gòu)面的特征),并據(jù)此建立巖體工程特性數(shù)據(jù)庫及其表征模型。3.14地表水和地下水顯著影響邊坡穩(wěn)定性，在邊坡設(shè)計(jì)中應(yīng)開展水文地質(zhì)調(diào)查，掌握區(qū)域水文地質(zhì)情況。水文地質(zhì)調(diào)查可以確定各類巖(土)體的相對水文地質(zhì)特性、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及其對地下水運(yùn)動(dòng)的影響、含水層和隔水層的分布及其相互關(guān)系、地形條件對邊坡疏干和地表水排泄與補(bǔ)給及地下水徑流的影響。4.1～4.2由于露天礦山巖質(zhì)邊坡賦存環(huán)境的特殊性和地質(zhì)條件天礦山巖質(zhì)邊坡勘察、設(shè)計(jì)和施工不但技術(shù)復(fù)雜，而且涉及到的法律法規(guī)和行業(yè)規(guī)范較多。我國露天礦開采歷史已久，在露天礦山巖質(zhì)邊坡的勘察、設(shè)計(jì)、施工等方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但在巖體邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)方面還沒有形成系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。各地區(qū)、各行業(yè)對露天礦山巖質(zhì)邊坡的勘察、工程巖體分析模型的構(gòu)建、巖體力學(xué)參數(shù)取值、巖體邊坡穩(wěn)定性評價(jià)、邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)等方面的因此，有必要制定露天礦山巖質(zhì)邊坡工程設(shè)計(jì)規(guī)范，使得露天礦邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)有章可循、有法可依，幫助工程技術(shù)人員有針對性地進(jìn)行工程地質(zhì)分析模型構(gòu)建、巖體力學(xué)參數(shù)取值和邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)和服務(wù)露天礦山巖質(zhì)邊坡開采的全過程，確保露天礦山巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定和開采安全，使得露天礦山巖質(zhì)邊坡工4.3露天礦邊坡勘察、工程地質(zhì)分析模型構(gòu)建、巖體力學(xué)參數(shù)取值、邊坡穩(wěn)定性分析、邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)是專業(yè)性很強(qiáng)的工程技學(xué)科。因此，露天礦山巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)過程除應(yīng)遵守本文件外，尚應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。5.2《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB51016)根據(jù)人員傷亡、潛在的經(jīng)濟(jì)損失將非煤露天礦邊坡危害等級劃分為三個(gè)等級，如表5.1所示。IⅡⅢ潛在的≥100萬50萬～100萬≤50萬間接≥1000萬500萬～1000萬≤500萬綜合評定考慮到國內(nèi)露天礦山的特殊性，邊坡高度普遍較大、人員較少、生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格較高，若發(fā)生一定規(guī)模的失穩(wěn)破壞，造成的經(jīng)濟(jì)損失偏大，導(dǎo)致邊坡危害等級評定過高，從而影響礦山設(shè)計(jì)安全系數(shù)取值的合理性。因此，本文件提高了邊坡危害等級確定中的經(jīng)濟(jì)損失額度。5.7根據(jù)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50218),巖石堅(jiān)硬程度定5.9由于結(jié)構(gòu)面規(guī)模及空間分布的特殊性，臺階邊坡發(fā)生破壞的可能性遠(yuǎn)大于總體邊坡，同時(shí)臺階邊坡允許一定程度的失穩(wěn)，而總體邊坡一般不允許失穩(wěn)，采用相同的設(shè)計(jì)安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)，與邊坡實(shí)際工況不符。因此，按照尺度規(guī)模對露天礦邊坡進(jìn)行分類，進(jìn)而確定不同尺度規(guī)模邊坡的設(shè)計(jì)安全系數(shù)取值標(biāo)準(zhǔn)，且應(yīng)同時(shí)滿足多種不利工況的安全要求，符合露天礦邊坡的實(shí)際工作狀《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB51016)對露天礦邊坡工程的設(shè)計(jì)安全系數(shù)取值有所規(guī)定，但適用于礦山總體邊坡，各荷載組合的設(shè)計(jì)安全系數(shù)給定了上下限，即限定了取值范圍，實(shí)際應(yīng)用中難以同時(shí)滿足三種荷載條件，操作較困難。因此，本文件取消了設(shè)計(jì)安全系數(shù)取值范圍區(qū)間，僅保留設(shè)計(jì)安全系數(shù)的最低要求，在滿足安全性的基礎(chǔ)上經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化，該理念在《滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算宜采用嚴(yán)格極限平衡條分法，是指同時(shí)滿足力矩平衡和力平衡的計(jì)算方法，包括摩根斯坦-普萊斯法、斯賓塞爆破對于礦山開采是必不可少的，其對巖體的損傷程度遠(yuǎn)小等多因素的影響，難以有效度量和工程應(yīng)用；地震雖屬于偶然荷載，但其對邊坡巖體的損傷較大，同時(shí)我國地震烈度區(qū)劃明確了各地可能遭受的地震危險(xiǎn)程度和地區(qū)間潛在地震危險(xiǎn)性的差異，為抗震設(shè)防提供了量化指標(biāo)，因此邊坡在動(dòng)載條件下的穩(wěn)定性評價(jià)，本文件僅考慮地震效應(yīng)而不考慮爆破振動(dòng)力，更加易于操作。傳統(tǒng)的礦山邊坡穩(wěn)定性評價(jià)主要由設(shè)計(jì)安全系數(shù)確定，對于巖體參數(shù)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不確定性欠缺考慮。可靠性分析方法既可進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，也能考慮不確定因素的影響，彌補(bǔ)定量分析方法的不足，失穩(wěn)概率作為可靠性分析方法的重要指標(biāo)，主要利用巖體計(jì)算參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)計(jì)算出安全系數(shù)的概率分布，進(jìn)而確定礦山邊坡失穩(wěn)的可能性。與傳統(tǒng)方法相比，失穩(wěn)概率考慮了實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)面狀態(tài)與巖體強(qiáng)度的可變性和不確定性，從風(fēng)險(xiǎn)分析的角度評估邊坡安全性能?！端姽こ踢吰略O(shè)計(jì)規(guī)范》(SL386)結(jié)合變異系數(shù)的概念對失穩(wěn)概率進(jìn)行了計(jì)算，明確了設(shè)計(jì)安全系數(shù)與失穩(wěn)概率的關(guān)系；《露天礦邊坡設(shè)計(jì)指南》(JohnRead主編)也建議了礦山邊坡允許的失穩(wěn)概率取值。因此，本文件結(jié)合露天礦邊坡自身的特點(diǎn)，在評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中引入失穩(wěn)概率，并將設(shè)計(jì)安全系數(shù)和失穩(wěn)概率設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)作為邊坡穩(wěn)定性的評價(jià)指標(biāo)。6.1一般規(guī)定6.1.1工程地質(zhì)條件是指與露天礦建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)條件總和，包等。水文地質(zhì)條件是指地下水的各種變化和運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，包括地下水的分布和形成規(guī)律、地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分、地下水資源及其合理利用、地下水對工程建設(shè)和礦山開采的不利影響及其防治等。因此，本條規(guī)定露天礦山開采之前，對影響礦山邊坡穩(wěn)定性的因素進(jìn)行分析，并給出合理的邊坡工程安全等級評價(jià)。6.2工程勘察6.2.6開采階段的工程勘察是在開采過程中發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)所依據(jù)的巖土工程資料不符合開采后的實(shí)際情況，或礦體邊界發(fā)生變化等而需局部修改邊坡設(shè)計(jì)，或?yàn)椴环€(wěn)定邊坡治理等所需進(jìn)行的勘察?？稍陂_采過程中通過直接觀察掌握暴露巖體的特性，也可通過鉆開采階段的工程勘察只是在本條所列舉的特定情況下，由設(shè)計(jì)或生產(chǎn)單位根據(jù)需要提出任務(wù)后進(jìn)行。因此，該階段不是每一個(gè)露天礦山開采過程中的必備工作。a)查明不穩(wěn)定區(qū)域工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件；b)確定不穩(wěn)定區(qū)域的失穩(wěn)模式；c)確定不穩(wěn)定區(qū)域的巖體物理力學(xué)指標(biāo)及滑動(dòng)面或潛在滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度；d)對不穩(wěn)定區(qū)域的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，并提出治理措施和監(jiān)測建議。6.3工程地質(zhì)分析模型6.3.2本條規(guī)定地質(zhì)模型構(gòu)建所需數(shù)據(jù)的采集方法及模型構(gòu)建方法，地表露頭測繪可以獲得出露巖體的地質(zhì)特征；物探可以進(jìn)一步獲取一定深度范圍內(nèi)的地質(zhì)條件；鉆探可以準(zhǔn)確獲取鉆孔區(qū)域內(nèi)巖體地層分布、結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、地下水位及巖體物理力學(xué)參數(shù)等建立地質(zhì)模型時(shí)，首先將地質(zhì)測繪、勘探工程中獲得的工程地質(zhì)數(shù)據(jù)編制在露天礦地質(zhì)平面圖中，然后通過專業(yè)軟件(DataMine、MineSite、3Dmine、Dimine或Surpac等)生成三維實(shí)體地質(zhì)模型，如圖6.1所示。最后，對生成的三維實(shí)體地質(zhì)模型進(jìn)行三角網(wǎng)格劃分，以便進(jìn)一步切割或獲取不同方位的地質(zhì)剖面，如圖6.2所示。6.3.7本條規(guī)定IV級結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)分析的一般方法。結(jié)構(gòu)面球面投影模型構(gòu)建時(shí)應(yīng)在測繪、鉆孔編錄中獲取結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用赤平極射投影法或?qū)嶓w比例投影法，確定結(jié)構(gòu)面的空間組合關(guān)系及分組情況，判斷邊坡潛在不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體的幾何形態(tài)、規(guī)模大小、空間位置和分布，以及不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體可能的變形方向；離散裂隙網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建時(shí)應(yīng)采用形狀、尺寸、開度、方位等屬性描述單個(gè)結(jié)構(gòu)面，構(gòu)建可表征三維空間中結(jié)構(gòu)面幾何形態(tài)的裂隙網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。7.1一般規(guī)定7.1.2針對潛在的巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)，在堅(jiān)硬巖體中，結(jié)構(gòu)面可能是主要的控制因素，而在軟弱巖體中，巖體強(qiáng)度成為控制因素。因此，巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)主要控制因素可以分為：a)結(jié)構(gòu)控制的邊坡，結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度是評價(jià)邊坡穩(wěn)定性的主要b)部分結(jié)構(gòu)控制的邊坡，此類邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，巖體強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度均為評價(jià)邊坡穩(wěn)定性的主要因素；c)非結(jié)構(gòu)控制的邊坡，軟弱或節(jié)理十分發(fā)育的巖體易發(fā)生此類失穩(wěn)，巖體強(qiáng)度成為評價(jià)此類邊坡穩(wěn)定性的主要因素?，F(xiàn)場原位試驗(yàn)通常是確定巖體工程特性的有效手段，某些情況下是獲取有效力學(xué)參數(shù)的唯一方法?，F(xiàn)場原位試驗(yàn)可用于確定結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度、節(jié)理巖體強(qiáng)度、軟弱夾層抗剪強(qiáng)度及巖體變形模量等。7.2結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度7.2.3根據(jù)結(jié)構(gòu)面形態(tài)、充填狀況及連續(xù)性等特征，結(jié)構(gòu)面可劃分為平直無充填結(jié)構(gòu)面、粗糙起伏無充填結(jié)構(gòu)面、非貫通結(jié)構(gòu)面及有充填的軟弱結(jié)構(gòu)面四類，每類結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度的影響因素不同，應(yīng)分別采用不同的計(jì)算方法。基本摩擦角φb可通過ISRM推薦的傾斜試驗(yàn)確定。試驗(yàn)?zāi)Ｐ头譃樯喜吭嚰拖虏吭嚰?，如圖7.1所示。上部試件的長高比(L/H)必須大于4,但一般建議大于6,寬高比(W/H)應(yīng)大于4。接觸面面積(L×W)必須大于50cm2,試件寬度(W)應(yīng)大于巖石最大顆粒直徑的10倍，最小為50mm。具體試驗(yàn)過程如下：a)下部試件固定在傾斜平臺上，平臺的表面或接觸面的水平程度應(yīng)通過水平尺或電子水平儀確定；b)在每次重復(fù)傾斜測試之前(每個(gè)試樣建議進(jìn)行5次測試),表面應(yīng)做好清潔，可用軟毛油漆刷清除巖粉；c)上部試件應(yīng)放置在頂部，并且與下部試件存在接觸，同時(shí)應(yīng)記錄試件所有部位的相對位置，保證試件上的對齊標(biāo)志完全對齊，隨后進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)時(shí)位置一致。試件滑動(dòng)方向應(yīng)與最大尺寸(L)方向一致；d)重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)記錄溫度(℃)和相對空氣濕度(%);e)在傾斜試驗(yàn)過程中，直到上部試件開始滑動(dòng)，此時(shí)停止工f)試件最大滑動(dòng)距離不應(yīng)超過試件最大長度(L)的10%,如圖7.2所示，目的是盡量減少接觸面的磨損。巖石的基本摩擦角φb可利用5次重復(fù)傾斜角的中間值作為φb=Mid(β),i=1,2,…,5式中：Mid——中間值。7.3.3Hoek提出了地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)GSI,依據(jù)巖體結(jié)構(gòu)特征和結(jié)構(gòu)面狀態(tài)特征進(jìn)行巖體質(zhì)量評價(jià)。確定地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)GSI值后，可借助Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則(以下簡稱H-B準(zhǔn)則)進(jìn)行巖體力學(xué)參數(shù)分析。H-B準(zhǔn)則可估算完整巖石或節(jié)理巖體的剪切強(qiáng)度參數(shù)，自提出以來便迅速發(fā)展成為巖石工程領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的準(zhǔn)則之一。其中，D為考慮巖體受人為因素或自然因素?cái)_動(dòng)的弱化因高質(zhì)量控制爆破或使用很小開挖(無爆破),巷道圍巖擾動(dòng)很小。否則開挖對巖體的擾動(dòng)較大(無仰拱)圍巖存在2m～3m的局部破壞區(qū)邊坡采用小規(guī)模爆破或控制應(yīng)力卸載對邊坡巖體產(chǎn)生一定程度的擾動(dòng)產(chǎn)爆破及上覆巖體開挖產(chǎn)生的應(yīng)力卸載，邊坡巖體受到開挖，邊坡巖體擾動(dòng)較小8.1一般規(guī)定8.1.3～8.1.4在邊坡工程設(shè)計(jì)中，由于邊坡巖體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其參數(shù)具有時(shí)空變異性和隨機(jī)特性，設(shè)計(jì)人員逐漸認(rèn)識到正確估計(jì)不確定因素對工程安全影響的重要性。因此，本條規(guī)定采用安全系數(shù)和失穩(wěn)概率作為邊坡穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)更為合理。概率評價(jià)方法是檢驗(yàn)邊坡各參數(shù)變化對邊坡穩(wěn)定性影響的系統(tǒng)方法，其基本原理是通過計(jì)算安全系數(shù)的概率分布確定邊坡的破壞概率。在邊坡穩(wěn)定性分析過程中，若設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)有限且不具有整體代表性時(shí)，一般不建議采用概率評價(jià)方法。在這種情況下，可以利用主觀評價(jià)方法從小樣本中確定合理可靠的概率值，該方法的理論基礎(chǔ)是通過專家或?qū)＜医M評估、分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)得到共同認(rèn)可的概率分布。與設(shè)計(jì)安全系數(shù)一樣，概率評價(jià)方法也要求不同工程類型應(yīng)有不同的可接受失穩(wěn)概率范圍。如圖8.1所示，給出了不同類型工程項(xiàng)目的年失穩(wěn)概率與破壞后果(死亡人數(shù))之間的關(guān)系。例如，對露天礦邊坡而言，因失穩(wěn)而造成人員死亡的概率較小，年失穩(wěn)概率的可接受范圍為10-2~10-1,相比之下，水利大壩失穩(wěn)可能導(dǎo)致數(shù)百人喪生，故其年失穩(wěn)概率的可接受范圍為10-?~10??。勉強(qiáng)接受范圍(礦山邊坡可接受失穩(wěn)程度)可接受范圍(礦山邊坡可接受失穩(wěn)程度)移動(dòng)鉆孔工程礦山邊坡固定鉆孔工程可接受范圍(大壩，美國)民用航空基礎(chǔ)破壞后果(死亡人數(shù))8.1.5本條規(guī)定對安全等級為I級的邊坡進(jìn)行數(shù)值分析，對其他較低安全等級的邊坡不作硬性規(guī)定。8.1.6滲流計(jì)算參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)和工程類比等方法確定。對于地質(zhì)條件復(fù)雜的邊坡，還可采用反演分析方法復(fù)核和8.1.7露天礦山關(guān)閉以后，將會給礦區(qū)留下很多隱患等永久性坡面進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算及工程處治，防止產(chǎn)生風(fēng)蝕揚(yáng)塵、水土流失和滑坡等。8.2計(jì)算方法選用8.2.5綜合考慮各類極限平衡條分法的特點(diǎn)、應(yīng)用情況及對邊坡穩(wěn)定性計(jì)算的適用性，原則上滿足全部平衡條件的方法(如通用條分法、摩根斯坦-普萊斯法等)在任何情況下都是相對精確的，因此，計(jì)算中應(yīng)盡可能使用同時(shí)滿足力和力矩均平衡的嚴(yán)格條分法。例如，簡化畢肖普法只考慮條間法向力，滿足垂直方向力的平衡及整體力矩平衡，力多邊形基本閉合，在大部分情況下均可獲得與通用條分法較為接近的結(jié)果，其局限性主要是該法一般只適用于圓弧滑動(dòng)面及有時(shí)會遇到數(shù)值分析問題。該方法雖然是一種非嚴(yán)格條分法，但國內(nèi)外大量的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算工程實(shí)例表明，通過該方法算出的邊坡安全系數(shù)與摩根斯坦-普萊斯法、斯賓塞法等嚴(yán)格條分法的計(jì)算結(jié)果較為接近，一般只相差3%～4%;同時(shí)，該方法計(jì)算過程相對簡單，在工程中的應(yīng)用比較廣泛，因此，對于地質(zhì)條件、地形條件相對簡單的邊坡，計(jì)算時(shí)也可采用簡化畢肖普法。8.2.10對于地震烈度為6度或大于6度的地區(qū)，進(jìn)行邊坡地震穩(wěn)定性分析時(shí)應(yīng)考慮地震影響，一般的作法是對邊坡采用擬靜力法進(jìn)行分析，只考慮滑動(dòng)方向的水平地震力作用；對于重要的邊坡工程，可采用動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算。9.1一般規(guī)定9.1.1～9.1.2露天礦邊坡工程設(shè)計(jì)的核心是基于邊坡失穩(wěn)模式判別、邊坡尺度及穩(wěn)定性分析而展開的。邊坡尺度包括臺階邊坡尺度、路間邊坡尺度和總體邊坡尺度，通過對不同尺度邊坡的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和穩(wěn)定性評價(jià)，得到邊坡安全系數(shù)，對于不穩(wěn)定邊坡可采用適當(dāng)?shù)牟傻V工藝、加固處治等技術(shù)措施，直到滿足本文件規(guī)定的設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合其他設(shè)計(jì)控制要素確定的邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)作為最終邊坡設(shè)計(jì)。9