本发明涉及一种大型露天矿山边坡稳定性分类方法，特别的是本发明在分析稳定系数精度与稳定系数误差的基础上，确定了露天矿山边坡稳定状态与稳定系数误差的相关关系，为边坡稳定性分类问题提供了一种定量化解决方案，本发明属于工程技术领域。
背景技术
边坡稳定性分析是确定边坡是否处于稳定状态，是否需要对其进行加固与治理，防止其发生破坏的重要决策依据。边坡稳定系数分析法是评价边坡稳定性的基本方法。边坡稳定性评价一般有两个方面：一是搞清最不利工况下边(滑)坡稳定系数值，按此来判断边坡的稳定性如何；二是将边坡稳定系数与工程设计要求的稳定安全系数进行比较，以此来判断边坡的稳定性是否满足设计要求。
从工程设计安全系数的角度来看，各行各业虽然都十分重视设计安全系数及其选取，但由于人们对设计安全系数缺乏明确的认识，导致设计安全系数的选用十分混乱。由于工程重要性不同、规范制定者的经验与看法不同、采用的计算方法不同，当前国内各行业以及不同地区所采用的设计安全系数存在较大差异。建筑工程中边坡安全系数取值：一级边坡1.30～1.35，二级边坡1.25～1.30，三级边坡1.20～1.25；公路路堑边坡中安全系数取值：一级边坡1.30，二级边坡1.20，三级边坡1.10，铁路边坡中安全系数取值：一级边坡1.25，二级边坡1.15，三级边坡1.05；水利工程中边坡的安全系数取值为1.50；大型水利和土木工程，采用1.50的设计安全系数，对露采边坡采取1.20～1.30；非煤矿山总体边坡安全系数取值，如表1所示。虽然，这种安全系数取值已写入规范，它们是在总结经验的基础上提出的，对解决实际工程问题发挥了一定的作用，但是，具体工程在进行取值时，人为因素影响很大，而且针对不同工程地质条件、对工程地质条件认识程度的不同，没有很好的区分度，很难让决策者感到“胸有成竹”。在边坡稳定性评价结果的精确性难以准确估计的情况下，常常通过人为地提高设计安全系数、增加工程投入来保证安全度和可靠度，在这种理念指导的边坡工程设计所造成的浪费是惊人的。从露天矿山开采的经济性出发，不恰当的提高设计安全系数，显然会增加矿产开发的经费，减少矿产企业的利润，给国家带来较大的资源损失，这与我国优化资源配置、提高资源综合利用水平的目的背道而驰，而一味追求经济性而降低设计安全系数，可能导致边坡失稳破坏，造成更大的经济损失和人员伤亡，结果适得其反。
技术实现要素：
为了克服传统方法判断大型露天矿山边坡稳定性状态的局限性，本发明基于边坡稳定系数误差，提出了一种大型露天矿山边坡稳定性分类方法，在分析稳定系数精度与稳定系数误差的基础上，确定了露天矿山边坡稳定状态与稳定系数误差的相关关系，为边坡稳定性分类问题提供了一种定量化解决方案。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种大型露天矿山边坡稳定性分类方法，包括以下步骤：
(1)选定所需分析的露天矿山边坡作为研究对象，开展现场工程地质调查与资料的收集工作；
(2)选定用于边坡稳定性评价的方法对研究对象的稳定性进行分析；结合实际工况条件，按照传统方法计算该工况条件下边坡的稳定系数ki，此时存在随机几何误差和随机计算误差，即随机几何误差δ1g≠0、随机计算误差δ1c≠0；
(3)基于边坡稳定性分级分析原理，建立边坡稳定性计算模型，消除几何随机误差δ1g，即随机几何误差δ1g＝0；找准边坡潜在滑移面所对应的结构面及其潜在滑移方向；
(4)开展岩体结构面抗剪强度参数进行精细取值，消除由于计算参数取值不准带来的计算误差δ1c，即随机计算误差δ1c＝0；
(5)结合实际工况条件，通过步骤(3)确定的计算模型、步骤(4)确定的潜在滑移面抗剪强度参数，计算该工况条件下边坡的稳定系数k0；
(6)根据传统计算方法获得的边坡稳定系数ki与基于边坡稳定性分级分析和岩体结构面精细取值确定的边坡稳定系数k0计算随机误差δr：
(7)根据边坡工程地质调查结果，比较边坡稳定状态和基于边坡稳定性分级分析和岩体结构面精细取值确定的边坡稳定系数的差异性，进而确定边坡稳定系数系统误差δs；
(8)如果计算得到的露天矿山边坡稳定系数ki小于1+|δs|，即认为该边坡处于不稳定状态；如果计算得到的露天矿山边坡稳定系数ki大于等于1+|δs|，但小于1+|δs|+|δr|时，即认为该边坡处于欠稳定状态；如果计算得到的露天矿山边坡稳定系数ki大于等于1+|δs|+|δr|，但小于1+2|δs|+2|δr|时，即认为该边坡处于基本稳定状态；如果计算得到的露天矿山边坡稳定系数ki大于等于1+2|δs|+2|δr|时，即认为该边坡处于稳定状态。
本发明的有益效果主要表现在：依据边坡稳定系数计算结果可以有效定量确定大型露天矿山边坡所处于的稳定状态。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。
一种大型露天矿山边坡稳定性分类方法，包括以下步骤：
(1)选定所需分析的露天矿山边坡作为研究对象，开展现场工程地质调查与资料的收集工作；
(2)选定用于边坡稳定性评价的方法对研究对象的稳定性进行分析；结合实际工况条件，按照传统方法计算该工况条件下边坡的稳定系数ki，此时存在随机几何误差和随机计算误差，即随机几何误差δ1g≠0、随机计算误差δ1c≠0；
(3)基于边坡稳定性分级分析原理，建立边坡稳定性计算模型，消除几何随机误差δ1g，即随机几何误差δ1g＝0；找准边坡潜在滑移面所对应的结构面及其潜在滑移方向；
(4)开展岩体结构面抗剪强度参数进行精细取值，消除由于计算参数取值不准带来的计算误差δ1c，即随机计算误差δ1c＝0；
(5)结合实际工况条件，通过步骤(3)确定的计算模型、步骤(4)确定的潜在滑移面抗剪强度参数，计算该工况条件下边坡的稳定系数k0；
(6)根据传统计算方法获得的边坡稳定系数ki与基于边坡稳定性分级分析和岩体结构面精细取值确定的边坡稳定系数k0计算随机误差δr：
(7)根据边坡工程地质调查结果，比较边坡稳定状态和基于边坡稳定性分级分析和岩体结构面精细取值确定的边坡稳定系数的差异性，进而确定边坡稳定系数系统误差δs；
(8)如果计算得到的露天矿山边坡稳定系数ki小于1+|δs|，即认为该边坡处于不稳定状态；如果计算得到的露天矿山边坡稳定系数ki大于等于1+|δs|，但小于1+|δs|+|δr|时，即认为该边坡处于欠稳定状态；如果计算得到的露天矿山边坡稳定系数ki大于等于1+|δs|+|δr|，但小于1+2|δs|+2|δr|时，即认为该边坡处于基本稳定状态；如果计算得到的露天矿山边坡稳定系数ki大于等于1+2|δs|+2|δr|时，即认为该边坡处于稳定状态。
表1为不同荷载组合下总体边坡的设计安全系数；
表1
荷载组合i为自重+地下水；荷载组合ⅱ为自重+地下水+爆破振动力；荷载组合ⅲ为自重+地下水+地震力；对台阶边坡和临时工作帮，允许有一定程度的破坏，设计安全系数可适当降低。