根据《非煤露天矿边坡工程技术规范》(GB51016—2014)要求,露天矿边坡安全系数的确定,涉及到边坡安全等级和不同荷载组合(即计算工况)。其中边坡安全等级的划分又依据边坡高度和边坡危害等级进行,现根据该规范“基本规定”,先进行露天矿边坡高度划分,再根据边坡危害等级、边坡工程安全等级,最终确定不同组合荷载下总体边坡的设计安全系数。本矿山边坡危害等级、边坡工程安全等级和设计安全系数的划分依据分别见下表4-1、表4-2和表4-3。
表4-1 边坡危害等级划分表
表4-2 边坡工程安全等级划分表
表4-3 不同荷载组合下总体边坡的设计安全系数表(www.daowen.com)
注:1.荷载组合Ⅰ为自重+地下水;Ⅱ为自重+地下水+爆破;Ⅲ为自重+地下水+地震力。
2.对台阶边坡和临时性工作帮,允许有一定程度的破坏,设计安全系数可适当降低。
由于本矿山边坡可以自然排水,并且雨季从4月底持续到10月底,几乎天天降雨;另外其他几个月基本处于冰冻期。虽然在雨季边坡中上部中等风化层与新鲜岩体分界附近雨季有地下水持续流出,已经形成常态,静水压力和动水压力变化不大,其作用可以主要考虑降雨合并后的影响,故不单独考虑地下水作用;边坡中下部坡体内基本没有地下水,可以视为相对隔水层。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306—2015)规定,矿区处于Ⅷ度地震烈度设防区,结合前述3.2.5节中的边坡爆破影响部分综合分析,地震的作用力和破坏力远远大于爆破振动和车辆振动荷载对边坡的影响,因此本文不考虑其他类型的动荷载,仅考虑地震作用对边坡稳定性的影响,评价时采用拟静力法分析地震荷载对边坡的影响,并且只考虑水平地震作用。
综合前面的矿山地质环境条件、开采现状以及拟定的进一步开发利用方案可知,本矿山露采边坡高度370~430m,介于300~500m之间,为典型的高边坡;无论运输平台以上的上部二级边坡还是整体边坡滑动均将可能会有人员伤亡,潜在经济损失可能>1000万元,直接经济损失可能>100万元,边坡危害结果将会为“很严重”,为Ⅰ级边坡。Ⅰ级危害等级的高边坡,边坡工程安全等级为Ⅰ级。
结合多年的开采实践证明,正常开采爆破振动力对边坡稳定性的影响作用不及降雨的影响大;比照前述爆破振动力作用形成的地震动峰值加速度远不及Ⅷ度设防烈度的地震动峰值加速度0.20g,因此,本露天矿边坡设计安全系数主要考虑荷载组合Ⅰ(自然自重工况)、荷载组合Ⅱ(自重+降雨工况)和荷载组合Ⅲ(自重+地震工况),则计算时各种荷载组合条件下的稳定系数不小于与上表4-3对应的相应荷载组合(工况)下的设计安全系数即可。
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