一种露天矿滑坡预测方法_3

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0:此时,访玻岩民或±民的庶麼为
[0083] 第=阶段,滑面初步形成,滑体出现整体性的缓慢滑动现象,其滑向作用量为
[0084] A=Ft2 sin白= (P+G)t2 sin白= (m+M)gt2 sin白;
[0085] 式中,P是加载作用力;G是滑体受的重力;F是驱动作用力的总和;t2是滑体受作用 时间;g是重力加速度;0是滑面倾角。驱动滑体缓慢位移的虚作用量是
[0087] 滑面的虚度变化率为 [008引
[0086] Af= (m+M)a2t2;
[0089]
[0090] 第四阶段,滑体在作用控制下滑动的速度增大,其加速度为33,滑体不再接受岩层 内力(维持关系不变的约束力)控制,只接受驱动作用力和滑面阻力控制,进入了近似等加 速度运动的状态,即,33几乎不再变化。此时,滑体的虚度为論=实度为S=I-Ei=I-瑞= 虚度变化率为A = ;实度的变化率为《3 =-爲=-三溫?
[0091] 当滑体的一部分摆脱滑面甚至全部摆脱滑面,滑体的运行加速度还会增大,虚度 值将继续增大。当滑体遇到地面阻碍作用时,便对地面发生作用。
[0092] 虚度和实度的变化率能反映边坡岩层或±层的性质:虚度变化率(或实度变化率 的绝对值)越大,岩层或上层的可变能力越大,边坡的稳定性越差;反之,虚度变化率(或实 度变化率的绝对值)越小,岩层或±层的可变能力越小,边坡的稳定性越好。
[0093] 根据作用学推导,滑坡时间t与滑坡体接受的驱动作用力F、实作用力Ft、滑坡角0、 虚度变化率e、滑坡质量m之间的关系式为
[0094]
[00M] ^^。_^、,、,_,,_^,_^店化率越小(取值范围在0和1之间),滑坡时间越长,边坡越稳 定;初始实度值越大(最大值等于1 ),滑坡时间越长,边坡越稳定。
[0096] 相应,滑坡时间t与滑坡体接受的驱动作用力F、虚作用力Ff、滑坡角0、虚度变化率 e、滑坡质量m之间的关系式为
[0097]
[0098] 根据此式,驱动作用力F越小,滑坡孕育、发展、发生所经历的时间越长,边坡越稳 定;滑坡角越小,边坡越稳定。
[0099] 事实上,在自然条件下,滑坡接受的驱动作用力、驱动作用量和边坡物质性质都被 自然确定,与之存在统一关系的滑坡质量、滑坡角、滑坡时间也就被限定。因此,在何时、何 地、发生何种强度的滑坡现象是确定的,是可W预测的。
[0100] 第二步,测定边坡在不同作用强度条件下的虚度和实度变化规律:
[0101] 不同作用强度条件下,同一种地层的虚度和实度不同,其虚实度的变化率也不同, 因此,施加不同作用强度进行测试,同一种岩性的地层将产生不同虚实度值和不同虚实度 变化率数值。施加不同作用强度,重复上一步实验与分析过程,得到不同地层的虚实度及其 变化率数据列表,为露天矿开采设计和滑坡预测与防治创造依据。
[0102] 第=步,对不同性质的边坡地层性质及其变化率进行测试研究
[0103] 对不同性质的边坡地层和不同结构构造的同质地层的不同区段分别施加相同加 载作用,令它们各自形成滑坡孕育、发展与发生过程,记录不同时间段的变形、滑动量,按照 上述方法分析计算不同地层或同质不同构造地段地层的虚度和实度及其变化率,将结果制 成数表,进行对比研究,并备案备用。
[0104] e、露天矿爆破与滑坡之间关系的作用学研究方法
[0105] 由于根据理论力学和应用力学,都无法正确认识爆破与滑坡之间统一关系规律, 所W,长期W来,人们只是把爆破看作是对露天矿滑坡产生影响的因素,一直没有给爆破与 露天矿滑坡建立理论公式,也就很难找到解决露天矿滑坡预测与防治的正确方法。
[0106] ①、爆破与滑坡之间的一般关系规律
[0107] 要正确确立爆破与滑坡关系的测试研究方法,首先必须将爆破与滑坡之间的一般 关系规律搞清楚。
[0108] 根据作用学,露天矿生产爆破对露天矿滑坡产生一种特殊的加载作用,构成了控 制露天矿滑坡事故发生的直接原因之一。前面已经论述了爆破与滑坡之间的关系:爆破对 滑坡体产生一种作用量,从而加速滑坡事故发生的进程。爆破对滑坡体产生的控制作用量 的大小,与爆破位置(包括方位、距离、炮眼深度、)、爆破方式、装药量多少、炸药质量都有关 系。爆破位置与滑坡关系十分密切。在露天矿开采生产过程中,爆破点(炮眼)常常位于滑坡 体上,也有位于滑坡体之外的爆破点。无论爆破点位于滑坡体上还是位于滑坡体W外某作 用点上,爆破对滑坡体产生的都是一种重要的加载作用量。
[0109] 如果爆破点炮眼位于滑坡体上,炸药爆炸产生的作用量直接作用于滑坡体。炸药 爆炸产生的作用主要是光能和爆炸气体动能,运些能量集中作用于炮孔中较小的作用面 上,W冲击爆炸作用为特征。如果单位质量炸药产生的最大冲击作用量为1〇,炮孔装药质量 为mz,那么,HiZ产生的冲击作用量为A2 = mzl日.该作用量几乎全部用于驱动滑坡体运行。假设 其它作用量的合成量为Al,那么,滑坡体接受的作用量等于Al与A2之合量。即
[0110] a=Ai+A2。
[0111] 如果爆破作用点不在滑坡体上,而位于滑坡体W外某作用点上,那么,爆破产生的 作用量A2就不等于爆破对滑坡体产生的作用量了。运时,爆破对滑坡体产生的作用量仅仅 是爆破作用量中的一个部分,即,如图4所示,爆破对滑坡体产生的作用量为
[0112] J.;=為贿S 婷.
[0113] 式中,口表示爆破产生的爆炸冲击作用合量A2与其对滑坡体构成作用的作用分量 A2^之间的夹角。控制滑坡运行的作用量是爆破对滑坡体产生的作用量A/与其它控制滑坡 运行的作用合量Al之间的合量,即
[0114] A= Ai + A2 COStp .
[0115] 在平行于滑面方向上,滑体受的的驱动作用量是
[0116] = (4 + 本 GOS巧)S虹:0
[0117] 如果滑坡体接受滑坡体的初动量Ao、重力产生的作用量Ai、爆破产生的作用量A2、 大气降水产生的驱动作用量A3、车辆产生的作用量A4五个作用量的共同控制,那么,露天矿 爆破与露天矿滑坡之间的关系方程有两种:
[0118] I、作用于滑体上的爆破作用量A2与露天矿滑坡之间的关系方程:
[0119]
[0120] 璃。
[0121] 与滑坡之间的关系方程:
[0122]
[0123] 可见,露天矿爆破与露天矿滑坡之间的关系是加载作用与滑坡之间的关系,并不 是一般的干扰因素或影响因素。
[0124] ②、露天矿爆破与滑坡关系测量方法
[0125] 基本任务:确定放炮对滑坡之间的关系规律,为制定合理的开采与爆破方案、避免 滑坡灾害奠定基础。
[0126] 方法与步骤:
[0127] 第一步,在露天矿边坡或边坡附近打炮眼、装药爆破,观测边坡物质的变化,如图5 所示;
[0128] 第二步,确定滑坡面、滑坡角、滑坡质量,观测滑坡位移、滑坡体受作用时间;
[0129] 第=步,计算滑坡体接受的各种驱动作用量和驱动作用合量;
[0130] 第四步,计算滑坡体在爆破前后的虚度和实度,然后计算爆破前后虚实度的变化 率.
[0131 ]第五步,计算滑坡体的极限抗滑强度;
[0132] 第六步,给出放炮装药量的极限数值;
[0133] 第屯步,根据工程地质资料和采矿设计计算预测可能出现滑坡灾害的时间、位置 和强度,给出防范措施;
[0134] 综上所述,无论控制滑坡事故发生的主动作用有多少,无论边坡物质和空间环境 是什么状态,无论边坡物质自身的结构构造如何,无论边坡物质的裂隙、孔隙怎样发育,滑 坡事故的孕育、发展与发生过程都遵守作用与变化之间的统一规律和统一方程,都遵守滑 坡运行方程所掲示的规律。由此规定,滑坡预测的工作方法、内容与步骤都是相同的,都是 由滑坡规律确定的。一句话,在意识上必须清楚,爆破对滑坡体产生的是一种加载作用量, 加载作用与滑坡之间存在直接关系函数。爆破与露天矿滑坡之间的关系是露天矿滑坡预测 与防治的基础,而爆破与露天矿滑坡关系研究的核屯、任务是搞清楚爆破作用给露天矿滑坡 增加多大动力及其与滑坡之间的定量关系式,并在此基础上给出露天矿边坡的最大抗滑力 和边坡物质的性质及其变化规律,进而预测滑坡的可能性,给出避免滑坡、防治滑坡的合理 方案。
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