[摘要]陜北某礦排土場邊坡是由廢石和黃土經人工堆積壓實行成。拍棄時，先排廢石，后堆放土，分層排棄、壓實。松散黃土體經壓實后強度增加，在一定的邊坡角和土石臺階高度下，合適的安全平臺布置顯得尤為重要，本文針對特定的臺階高度和邊坡角度下，通過邊坡穩定性計算和數值模擬對排土場穩定性進行研究，進而得安全、經濟的安全平臺寬度。

　　[關鍵詞]廣東農業科學學報,排土場,邊坡,安全平臺,穩定性

　　1 排土場概況

　　根據剝挖量及其周圍的地質地形條件及開拓方式，近距離排土以及環保的要求選擇外排小型土場地。排土初期將表土和巖石單獨堆放在一個臨時排土場，后期轉移至新排土場，采用臺階式堆放，上部黃土臺階高度5m，下部巖石臺階高度10m，外邊坡坡率為1：1。排土過程中分層攤平壓實。排土場共分為四個臺階，最下部為廢石，上部三個臺階為壓實后的黃土，廢石經壓密及充填后巖石在邊坡角為45°時，巖質邊坡趨于穩定。上部黃土臺階之間須留出足夠寬度的安全平臺，適當寬度的安全平臺對黃土邊坡穩定性及阻截上部土體滑落均具有重要意義。根據當地經驗及室內試驗確定經人工壓實的黃土容重為17kN/m3，粘聚力為16kPa，內摩擦角為18°。

　　2 邊坡穩定性分析

　　排土場邊坡穩定性分析方法包括極限平衡計算方法、有限單元法、數值分析法等，極限平衡法計算簡單但假設較多;有限單元法能深刻描述土體內部應力、應變的變化，對邊坡的位移發展、土體滑動方向進行模擬，能反應邊坡內部應力的分布，適應于巖土復雜性，但是計算過于繁瑣，容易受建模、邊界條件和外界荷載的影響。大量的工程實踐表明，采用極限平衡分析法分析邊坡穩定性是比較可靠的，主要優點是簡便、相對準確，技術人員在分析許多露天礦邊坡和排土場穩定性時，通常采用這一方法，計算邊坡穩定性，然后建立模型，通過數值模擬結果與穩定性結果作對照。

　　2.1排土場邊坡模型

　　考慮到攔截下落土體引起的安全隱患，安全平臺寬度應在3m以上，當排土場邊坡安全平臺寬度為3m時，上部土質邊坡模型如圖1-1，縱向寬度為30m，高15米，臺階邊坡角45°，根據巖土參數，對此邊坡進行穩定性計算，采用極限平衡法尋找最危險滑裂面，并計算出邊坡穩定性系數，如圖1-2。同理，當安全平臺寬度為3.5m、4.0m、4.5m、5.0m時，利用極限平衡理論分別計算出邊坡穩定性。

　　2.2排土場邊坡穩定性分析

　　排土場下部邊坡為人工壓實、充填后的巖石邊坡，處于較穩定狀態;當坡度和坡高一定時，上部土質邊坡穩定性系數隨著安全平臺在寬度的增加而逐步增大。通過尋找最危險滑裂面及穩定性計算，得出平臺寬度為3.5m時，邊坡穩定性系數為1.12;寬度為4m時，穩定性系數為1.16;寬度為4.5m時，穩定性系數為1.19;寬度為4.5m時，穩定性系數為1.23，;寬度為5m時，穩定性系數為1.27。安全平臺寬度與邊坡穩定性系數關系如表1-1。

　　為更有效的對照極限平衡法對穩定性的計算結果，對此邊坡模型進行有限元數值模擬。分析不同安全平臺寬度時，邊坡在自重作用下引起的土體內部位移變化大小。數值模擬選用圖1-1中的模型，人工壓實的黃土容重為17kN/m3， 粘聚力為16kPa，內摩擦角為18°。

　　通過GTS數值模擬得出圖1-3、1-4中所示的結果，當安全平臺寬度為3m時，最大位移為1.4cm，且內部土體位移量多處于10-2m這個數量級上，說明雖然邊坡整體趨于基本穩定狀態，但內部土體變形量稍大，此臺階寬度對邊坡穩定不趨于保守。而平臺寬度為5m時，雖土體內部最大位移量為1cm，但其余土體均在10-3m這個數量級上，即邊坡整體穩定，土體內部穩定，此平臺寬度下邊坡穩定趨于保守。

　　2.3確定合理的安全平臺寬度

　　當安全平臺寬度大于3m時，邊坡均處基本穩定-穩定狀態，由于考慮到降雨、地表水入滲等問題，一般平臺寬度應趨于保守，使邊坡穩定，土體內部變形量小。

　　平臺寬度為4.5m時，邊坡穩定性為1.23，寬度為5m時，邊坡穩定性為1.27。綜合考慮場地、坡高、坡角等因素，合適的安全平臺寬度應為4.5-5.0m。

　　3 結論

　　本文通過對排土場邊坡的穩定性計算及數值模擬對照得出，在一定坡高、坡角工況下，在平臺寬度大于3m時，隨寬度的增加邊坡由基本穩定狀態轉至穩定狀態，且坡體內部整體變形趨于減小，當寬度為5m時，土體位移量為10-3m數量級上，同邊坡穩定性系數基本吻合。通過穩定性計算和邊坡內部土體位移量的數值模擬，從而根據場地情況選擇出合理的安全平臺寬度。

　　參考文獻

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