测相结合，利用坡体的振动信息修正坡体的材料参数，可以为数值模拟提供更为准确的输入参数；采用有限元与离散元耦合的数值模拟方法进行力学分析，可以完整刻画边坡在爆破载荷作用下的渐进破坏过程，计算结果更为准确；采用破裂度进行边坡稳定性的评价，可直接反映坡体内部的损伤破裂情况，评价指标更为合理。
【附图说明】
[0039]图1为本发明一种实施例的分析爆破作用下台阶边坡稳定性的方法流程图；
[0040]图2为本发明一种实施例的爆破作用下台阶边坡稳定性分析示意图，其中，I表示炮孔，2表示炸药，3表示堵塞，4表示第一台阶边坡，5表示第二台阶边坡，6表示第三台阶边坡，7表示顺倾节理，8表示第一速度传感器，9表示第二速度传感器，10表示第三速度传感器，11表示第四速度传感器，12表示地下水位。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
[0042]本发明实施例中，对某露天铁矿的台阶边坡进行稳定性分析，具体方法步骤如图1所示，包括以下步骤:
[0043]步骤1、对现场台阶边坡进行数据采集，并对现场的台阶边坡的平台处进行取样；
[0044]所述的数据采集，包括台阶边坡的几何形态、地层特性、结构面分布情况、地下水情况和爆破参数；所述的几何形态包括:台阶边坡高度、台阶边坡角度、安全平台宽度和台阶数量；所述的地层特性包括地层数量、地层的岩石种类、各地层的倾向及倾角；所述的结构面分布情况包括结构面组数、结构面产状、结构面间距和结构面迹长；所述的地下水情况包括地下水位高度和水液面的空间形态；所述的爆破参数包括炸药类型、耦合系数、炮孔直径、炮孔深度、堵塞长度、超深、单孔装药量、底盘抵抗线、炮孔数量、间排距、起爆顺序和延时；
[0045]本发明实施例中，对某露天铁矿的台阶边坡进行稳定性分析，如图2所示，台阶边坡4至6的高度均为12m、坡面角65°、平台宽度8m ;台阶边坡4至6被一组顺倾节理7切害U，节理倾角45°，间距3m ;炮孔I的直径为25cm、孔深为15m ;炮孔I共3排，每排包含7个炮孔；炮孔I的底盘抵抗线为5m，间排距均为6.5m，采用等边三角形方式布孔，最后一排炮孔I到台阶边坡4坡脚的距离为12m ;地下水位12位于爆破作业平台以下1m处；炸药2为乳化炸药，装药密度为1150kg/m3，爆轰速度为4250m/s，爆热为3.4MJ/kg ;堵塞3的长度为7m，起爆顺序为逐孔起爆，孔间延时25ms，排间延时42ms ;本发明实施例中，在台阶边坡4的底部平台进行取样；
[0046]步骤2、在现场台阶边坡的斜坡表面或平台中部安装振动监测设备，捕捉每次爆破过程中传感器安装位置的振动时程曲线；
[0047]本发明实施例中，所述的振动监测设备采用振动速度传感设备，在台阶边坡4至6对应的平台中部分别安装4支速度传感器8至11，用于测试爆破引起的边坡振动情况；基于时程曲线拾取各传感器的起振时间，计算出边坡不同位置的纵波波速；
[0048]步骤3、对现场取样的岩块进行实验，获得岩块的性能参数；
[0049]本发明实施例中，所述的对现场取样的岩块进行实验，获得岩块的性能参数，其中，所述的实验包括室内声波实验、单轴压缩实验、三轴实验、直剪实验、巴西劈裂实验、锤击波动实验及渗透实验，获得岩块的性能参数包括岩块的弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、抗拉强度、孔隙率及渗透系数，获得岩块中结构面的性能参数包括结构面的法向接触刚度、切向接触刚度、粘聚力、内摩擦角、抗拉强度、拉伸断裂应变及剪切断裂应变；
[0050]本发明实施例中，测试结果表明，台阶边坡4至6处铁矿的密度为3200kg/m3，弹性模量60GPa，泊松比0.25、粘聚力36MPa、抗拉强度12MPa、内摩擦角40° ;节理7的法向接触刚度为50GPa/m，切向接触刚度为35GPa/m，粘聚力为8MPa，抗拉强度为3MPa，内摩擦角为30°，拉伸断裂应变为0.1%，剪切断裂应变为0.3% ;
[0051]步骤4、根据取样岩石的性能参数和所采集的现场台阶边坡数据进行几何建模，并进行单元划分，获得边坡爆破稳定性分析的三维数值模型；
[0052]本发明实施例中，所述的几何建模采用点-线-面-体自下而上的方式进行建模(采用几何建模及网格划分软件，例如:GiD软件、Patran软件、Gmsh软件)，并采用Delaunay方法进行单元划分，获得边坡爆破稳定性分析的三维数值模型；
[0053]步骤5、对上述三维数值模型中的炸药的本构模型、岩块的本构模型、结构面的本构模型、孔隙渗流及裂隙渗流的本构模型进行模型选取，确定所选择模型的输入参数；
[0054]本发明实施例中，所述的对上述三维数值模型中的炸药的本构模型、岩块的本构模型、结构面的本构模型、孔隙渗流及裂隙渗流的本构模型进行模型选取，确定所选择模型的输入参数，具体如下:
[0055]所述的炸药的本构模型选取朗道模型或JWL模型；当选择朗道模型时，输入参数包括:装药密度、爆速和爆热；当选择JWL模型时，输入参数包括:装药密度、爆炸产物的比内能及实验拟合参数，所述实验拟合参数包括压力A、压力B、无量纲数R1、无量纲数R2及无量纲数w ;所述的岩块的本构模型选取Mohr-Coulomb理想弹塑性模型或Drucker-Prager理想弹塑性模型，输入参数包括:岩体密度、弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角和抗拉强度；所述的结构面的本构模型选取Mohr-Coulomb应变软化模型，输入参数包括:结构面法向接触刚度、切向接触刚度、粘聚力、内摩擦角、抗拉强度、拉伸断裂应变及剪切断裂应变；所述的孔隙渗流及裂隙渗流的本构模型选取为非饱和达西渗流模型，输入参数包括:孔隙率、渗透系数和裂隙开度；
[0056]本发明实施例中，利用通用前后处理软件GiD建立三维数值模型，共剖分四面体网格51.2万。采用有限元与离散元耦合的数值方法进行力学分析，爆源模型选择为朗道模型，岩块模型选择为Mohr-Coulomb理想弹塑性模型，结构面模型选择为Mohr-Coulomb应变软化模型。
[0057]步骤6、设置三维数值模型的初边值条件，包括:静力计算时在模型底部及四周设置法向约束条件，在整个模型上施加重力条件；爆炸计算时在模型底部及四周设置无反射边界条件。
[0058]步骤7、采用有限元与离散元耦合的数值模拟方法对三维数值模型进行分析计算，获得振动传感器埋设位置的振动时程曲线，通过调整三维数值模型中的弹性参数，包括:岩体的弹性模量和结构面的接触刚度，使计算所获振动时程曲线与现场实际振动时程曲线的振动波形、振动幅值和纵波波速一致；
[0059]本发明实施例中，采用有限元与离散元耦合的数值模拟方法及软件(如CDEM方法、FEM/DEM 方法、Rockfield 软件、UDEC/3DEC 软件)；
[0060]本发明实施例中，借助有限元与离散元耦合的数值方法及振动速度传感器8至11的振动时程曲线，对铁矿及节理面的弹性参数进行反分析，反分析获得的铁矿弹性模量为52GPa、泊松比为0.30，节理7的法向接触刚度为60GPa/m、切向接触刚度为40GPa/m。
[0061]步骤8、采用有限元与离散元耦合的数值模拟方法对调整后的三维数值模型进行分析计算，获得当前状态下边坡的破裂面积An;
[0062]步骤9、不断调整岩块及结构面的强度参数，包括粘聚力、内摩擦角、抗拉强度、拉伸断裂应变和剪切断裂应变，以数值的收敛性为判别指标，即当数值发散时，找到爆破载荷作用下台阶边坡发生失稳滑移的临界状态，获得临界破裂面积A。