露天矿山岩体质量精细化表征及边坡稳定性分析

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230272

摘要/Abstract

摘要：

在进行边坡岩体质量评价和稳定性分析时，通常将岩体简化为均质材料，而天然岩体实际上具有非均质的特征.针对该问题，提出了一种考虑非均质性的岩体质量精细化表征及力学参数建模方法.以乌拉根铅锌矿为例，详细阐述了岩体力学参数精细化建模的流程.基于所建立的精细化力学参数模型，分别采用均匀和非均匀两种岩体力学参数对南帮进行稳定性分析，结果表明，采用非均匀力学参数进行计算可以更准确地反映露天边坡稳定性的真实情况.本研究所建立的精细化块体模型能够反映露天边坡中的薄弱及不稳定区域，可为边坡岩体质量评价、稳定性分析及支护施工设计等提供科学有效的解决途径.

关键词: 露天矿, 岩体质量, 精细化建模, 块体模型, 边坡稳定性分析

Abstract:

Rock masses are often simplified as homogeneous materials when evaluating rock mass quality and analyzing slope stability. However， natural rock masses actually exhibit heterogeneous characteristics. To address this issue， a detailed characterization of rock mass quality and a modeling method for mechanical parameters considering heterogeneitying are proposed. Taking the Wulagen lead-zinc mine as an example， the process of the detailed modeling method for rock mass mechanical parameters is elaborated in detail. Based on the established detailed mechanical parameter model， a stability analysis of the southern slope was conducted using both homogeneous and heterogeneous rock mass mechanical parameters. The results indicate that the calculations using heterogeneous mechanical parameters can more accurately reflect the true stability conditions of open-pit slopes. The detailed block model established in this study can identify weak and unstable areas in open-pit slopes， providing a scientific and effective solution for rock mass quality evaluation， stability analysis， and support design.

Key words: open-pit mine, rock mass quality, detailed modeling, block model, slope stability analysis

中图分类号:

TD 854

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图/表 20

图1 乌拉根铅锌矿最终境界矿坑形态

Fig.1 Fnal boundary pit morphology of the Wulagen lead-zinc mine

图2 乌拉根铅锌矿露天坑及南帮滑坡区域实景图

Fig.2 Photographs of the Wulagen lead-zinc open-pit mine and southern slope landslide area

图3 精细化建模及数值模拟流程图

Fig.3 Flow diagram of detailed modeling and numerical simulation

图4 岩心照片的RQD自动识别（a）—单排岩心；（b）—长度≥10cm的岩心段.

Fig.4 Automatic identification of RQD in core photos

图5 建模区域

Fig.5 Modeling area

图6 RQD块体模型

Fig.6 Block model of RQD

图7 RQD块体模型剖面

Fig.7 Block model profile of RQD

图8 SZK3602钻孔岩心照片

Fig.8 SZK3602 borehole core photos

图9 岩层分布图

Fig.9 Rock layer distribution

表1 RMR分级系统评价因子（不含RQD值） (excluding RQD)

Table 1 RMR grading system evaluation factor

岩性	A1	A3	A4	A5	B
含砾砂岩	2	15	17	7	-5
中风化砂岩	4	15	18	4	-5
含矿砂岩	2	15	20	4	-5
微风化砂岩	7	15	20	10	-5
微风化泥岩	4	15	20	10	-10
灰岩	7	10	18	10	-5
中风化石膏	7	15	18	10	-5
砾岩	4	15	20	7	-10
长石砂岩	2	15	18	7	-10

图10 RMR块体模型

Fig.10 Block model of RMR

图11 GSI块体模型

Fig.11 Block model of GSI

表2 H-B指标mi 取值

Table 2 H-B index values of mi𝑖

岩性	m_i
含砾砂岩	20
中风化砂岩	17
含矿砂岩	19
微风化砂岩	20
微风化泥岩	8
灰岩	9
中风化石膏	14
砾岩	12
长石砂岩	13

图12 力学参数块体模型（a）—力学参数块体模型（整体）；（b）—体积模量块体模型（研究区域）；（c）—黏聚力块体模型（研究区域）.

Fig.12 Block model of mechanical parameters

图13 计算剖面（a）—27#勘探线剖面；（b）—11#勘探线剖面.

Fig.13 Calculation profile

表3 力学参数取值

Table 3 Mechanical parameter values

岩性	黏聚力	内摩擦角	容重
岩性	kPa	（°）	kN·m^-3
微风化泥岩	674	32.00	25.69
长石砂岩	355	31.43	23.26
含砾砂岩	304	31.28	25.09
砾岩	433	37.91	26.74
中风化石膏	477	36.50	29.39

表4 总体边坡设计安全系数

Table 4 Design safety factors for slope

边坡工程安全等级	自重+地下水+爆破振动力
Ⅰ	1.23~1.18
Ⅱ	1.18~1.13
Ⅲ	1.13~1.08

图14 27#剖面边坡稳定性分析结果27# profile（a）—均匀岩体；（b）—非均匀岩体.

Fig.14 Slope stability analysis results of the

图15 11#剖面边坡稳定性分析结果11# profile（a）—均匀岩体；（b）—非均匀岩体.

Fig.15 Slope stability analysis results of the

图16 滑面上力学参数分布the sliding surface（a）—27#剖面；（b）—11#剖面.

Fig.16 Distribution of mechanical parameters on

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