[發明專利]一種確定邊坡坡角的方法

在審

• 申請號: 201610175388.8
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105699627A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 王堯;崔鐵軍;李莎莎
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種確定邊坡坡角的方法，其特征在于，為了解在由急傾斜且具有水平裂隙發育巖 體形成順層和逆層的邊坡時，不同坡角對于邊坡穩定性的影響，使用基于顆粒流理論的 PFC3D進行了模擬；其包括如下步驟：利用PFC3D中的JSET和Bonds模擬了非連續和連續性的 巖體構造形式；構建了坡角為40°、50°、60°、70°和80°的順層和逆層邊坡，并對邊坡的穩定 性進行了模擬；本發明可用于確定露天礦邊坡的合理坡角。

2.根據權利要求1所述的構建邊坡模型，其特征在于，考慮到巖土體形成過程是由于風 化、沉積等作用使顆粒在豎直方向從下到上逐層堆積形成的，并經過自然壓實的過程，使用 下落法構造模型。

3.根據權利要求1所述的構建邊坡模型，其特征在于，該邊坡地質剖面模型x方向長 300m，高z方向300m；地質條件復雜，從左向右分層較多，且巖性不同，平均傾角達87°；由于 PFC3D建模的特殊性，結合地質勘查結果，考慮到砂巖、砂質泥巖和砂巖形成的巖體，及其之 間裂隙尺度，將顆粒ball半徑設為0.6~0.9m的正太分布。

4.根據權利要求1所述的構建邊坡模型，其特征在于，由于邊坡正對兩幫均在相同地質 條件下，所以使用同一模型進行邊坡構造；順層情況下坡腳坐標為(x,z)=(300m,10m)，坡角 從40°~80°的邊坡坡面；逆層情況下坡腳坐標為(x,z)=(0m,10m)，坡角從40°~80°的邊坡坡 面；豎直方向z方向0~10m高度的顆粒模擬邊坡下部巖層與坡體之間的相互作用，考慮到實 際情況，限制了這部分顆粒的水平運動能力。

5.根據權利要求1所述的構建邊坡模型，其特征在于，模型邊界條件：當順層時x=0m和z =0m面固定，其余邊界自由；當逆層時x=300m和z=0m面固定，其余邊界自由；同時為了表現該 模型邊緣與外界巖體接觸的實際效果，設固定面的摩擦系數為平均值0.5。

6.根據權利要求1所述的構建邊坡模型，其特征在于，為了模擬向斜左翼分層構造和水 平方向存在的裂隙發育，根據發育的特征使用PFC3D中的JSET來模擬這些構造；表層黃土和 碎石中不存在裂隙發育，不設施JSET；在模型z方向的10~250m區域內設置JSET；對于向斜左 翼的模擬，考慮到實際情況和計算量的因素，設置構造面間巖層水平方向厚度為10m，傾斜 角87°高度10~250m；對于水平裂隙的模擬，根據勘察所得，設距地表50~100m，裂隙間距為 5m；距地表100~150m，裂隙間距為10m；距地表150~210m，裂隙間距為20m；分層的層間和水平 裂隙間的法向和切向連接強度為0，巖體內部的法向和切向連接強度為10⁸Pa，其摩擦系數 均為0.5。