(高清版)GB∕T 37573-2019 露天煤矿边坡稳定性年度评价技术规范

ICS73.100.99GB/T37573—2019露天煤矿边坡稳定性年度评价技术规范coalmineslopes国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会GB/T37573—2019 1 13术语和定义、符号 1 2 3 5附录A(资料性附录)边坡极限平衡方法分析 7 IⅢGB/T37573—2019本标准由中国煤炭工业协会提出并归口。1GB/T37573—2019露天煤矿边坡稳定性年度评价技术规范本标准适用于露天煤矿边坡稳定性年度评价工作。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文岩土工程勘察规范土工试验方法标准工程岩体试验方法标准露天煤矿岩土工程勘察规范3.1.1露天采场内由台阶平盘和台阶坡面组成的总体。3.1.2排土场边坡dumpslope3.1.33.1.4由已经结束开采的台阶组成的边帮。3.1.5露天煤矿工作帮或非工作帮或其一部分达到最终境界时的边坡。3.1.6边坡稳定性评价stabilityevaluationofslope2GB/T37573—20193.1.7边坡稳定安全系数safetyfactorofslopestability下列符号适用于本文件。F——边坡稳定安全系数；Fst——边坡稳定安全系数限值。4一般要求4.1露天煤矿边坡稳定性年度评价应包括露天煤矿概况、边坡工程地质勘察、岩土体物理力学参数确b)排土场边坡；g)开采条件(如条区转向等)发生变化的边坡；4.4露天煤矿边坡稳定性年度评价应根据工程地质、水文地质条件、采场、排土场周边重要构筑物分4.5露天煤矿边坡稳定性年度评价应采用定性分析和定量分析相结合的方法进行。定性分析主要采用工程类比法和图解分析法。定量分析主要采用极限平衡分析法，基于刚体极限平衡理论和边坡的破4.6边坡稳定安全系数的限值见表1。边坡类型服务年限a稳定安全系数限值F₈边坡上有特别重要建筑物或边坡滑落会造成生命财产重大损失者采掘场最终边坡非工作帮边坡工作帮边坡临时3GB/T37573—2019表1(续)边坡类型服务年限a稳定安全系数限值Ft外排土场边坡1.2～1.5内排土场边坡4.7露天煤矿边坡稳定性年度评价结果应满足年度生产计划编制需要。5技术要求5.1.1边坡工程地质勘察应在分析已有地质资料的基础上进行。对资料不详实区域应补充工程地质a)顺坡向卸荷裂隙发育的边坡；b)已发生倾倒变形或蠕变的边坡；c)已发生张拉变形的下软上硬的双层或多层结构边坡；d)在碎裂结构岩体中和散体结构岩体中开挖的边坡；e)存在有倾向坡外的结构面，且结构面的倾角小于坡角并大于其内摩擦角的岩质边坡；f)坡面上出现平行边坡走向的张裂缝或环形裂缝的边坡；g)分布有巨厚层崩积物的边坡；h)基底水浸条件下的排土场边坡；i)固定帮水浸条件下的内排土场边坡；k)曾经失稳的边坡；1)超出设计技术指标的陡帮边坡及高段排土场边坡。5.1.3边坡稳定性的初步判别宜采用极射赤平投影法、工程地质类比法。对区域地质资料详实的边5.2.1岩土体物理力学参数确定应在分析已有资料的基础上选取；对资料不详实的边坡应补充岩土体物理力学试验。对已滑移的滑坡，其滑动面的抗剪强度指标宜取残余强度值，或结合反演分析方法确定。有项目成果对比获得。具体应符合GB50123、GB50266的相关规定。4GB/T37573—20195.3.2边坡变形破坏机理分析宜采用模型试验与数值计算相结合的方式，确定边坡潜在破坏模式。数值计算宜采用有限单元法等数值分析方法。5.3.4对抗震烈度为7度及以上地区的永久性边坡应进行地震工况下边坡变形破坏机理分析。5.3.5边坡下部存在采空区时，应考虑采空区对岩体强度的影响，选用合理参数评价采空区对边坡稳定的影响程度。5.4.1边坡稳定性评价应对分区内现状边坡和年度计划的设计边坡的所有代表性剖面进行稳定性计算。除对边坡自然状态下稳定性进行分析评价外，还应考虑诱发因素影响下的边坡稳定性，如运输载5.4.2边坡稳定分析应以刚体极限平衡方法为基本计算方法。计算方法与计算公式参考附录A。边坡稳定分析应根据可能发生的滑坡破坏模式选择合适的计算方法，对边坡同一位置的稳定性安全系数用简化毕肖普法(SimplifiedBishop)和摩根斯顿-普赖斯法(Morgenstern-Price)进行稳定性计算。面或折线型时，宜采用摩根斯顿-普赖斯法(Morgenste5.4.5对于块状结构或层状结构的岩质边坡，宜采用萨尔玛法(Sarma)和不平衡推力传递法进行稳定性计算。5.4.6对两组或两组以上节理裂隙或结构面切割而成的楔形滑体边坡，宜采用楔体法进行稳定性计算。5.4.7对于层状岩体可能发生倾倒破坏的边坡，宜首先采用定性分析和定量分析相结合方法确定可能5.4.9采场、排土场边坡稳定性分析应进行整体稳定性分析和局部台阶稳定性分析，并对单台阶坡面5.4.10根据稳定性计算结果进行边坡稳定性分类，分类标准应按表2的规定执行。边坡稳定性安全系数FF<1.001.00≤F<FF≥F边坡稳定性状态不稳定基本稳定稳定强巡视频次。5.5.2对于现状和设计边坡稳定性分析结果，结合采矿技术手段，对不合理的现状或设计边坡提出建5GB/T37573—20196年度评价报告编制要求b)对边坡安全有影响的集水面积及地面径流；a)附有坐标地形和地面建筑物等的最新采剥及排土工程平面图；b)露天煤矿地形地质图；c)露天煤矿年度生产计划；d)露天煤矿地质说明书。边坡工程地质勘察应包含以下内容：a)已有工程地质资料；b)已有水文地质资料；d)工程地质分区原则及范围；e)代表性剖面选取原则及位置；f)代表性剖面工程地质模型。6.3岩土体物理力学参数确定岩土体物理力学参数确定应包含以下内容：c)边坡稳定性年度评价物理力学参数推荐值；a)边坡变形破坏机理分析代表性剖面的选取；b)分析方法的选取与理由；c)自然状态下代表性剖面的计算过程及结果；d)诱发因素影响下代表性剖面的计算过程及结果；边坡稳定性分析与评价应包含以下内容：a)边坡稳定性分析的方法选择；b)各分区边坡稳定安全系数限值的选取；6GB/T37573—2019c)边坡稳定性分析的计算过程与结果；d)诱发因素影响下边坡稳定性分析的计算过程与结果；e)边坡(整体/局部)稳定性评价与分类。6.6.1防治措施宜包括边坡不稳定、基本稳定、稳定区域形成的原因分析与总结以及已有防治措施的7GB/T37573—2019(资料性附录)边坡极限平衡方法分析采用简化毕肖普法(见图A.1)计算边坡稳定性安全系数时，应按式(A.1)计算：a)滑体b)典型条块图A.1简化毕肖普法计算简图…………(A.1)W;——第i条块重量，单位为千牛(kN);V;——第i条块垂直向地震惯性力(V向上取“一”,向下取“十”),单位为千牛(kN);P;——作用于第i条块的外力(不含坡外水压力),单位为千牛(kN);u;——第i条块底面的单位孔隙压力，单位为千牛每米(kN/m);b;——第i条块宽度，单位为米(m);α;——第i条块底面与水平面的夹角(以水平线为起始线，逆时针为正角，顺时针为负角，单位为度(°);与水平线的夹角(以水平线为起始线，顺时针为正角，逆时针为负角，单位为度(°);c;——第i条块底面的有效凝聚力，单位为千帕(kPa);g′——第i条块底面的内摩擦角，单位为度(°);Mq——第i条块水平向地震惯性力Q;对圆心的力矩，单位为千牛米(kN·m);Q;——第i条块水平向地震惯性力(Q:方向与边坡滑动方向一致时取“十”,反之取“一”),单位为hp,——第i条块的外力P;水平方向分力对圆心的力臂，单位为米(m);R——滑动面圆弧半径，单位为米(m);8GB/T37573—2019F——边坡稳定性安全系数。A.2摩根斯顿-普赖斯法当采用摩根斯顿-普赖斯法边坡稳定性安全系数时，应按下列改进方法计算：a)改进方法1见图A.2,应按式(A.2)～式(A.11)计算：图A.2摩根斯顿-普赖斯法(改进方法1)计算简图…………(A.2)…………(A.3)………………(A.4)....………(A.5)……………(A.6)…………(A.7)…………(A.8)…………(A.9)…………(A.10)tanβ=λf(x)…………(A.11)式中：dx——条块宽度，单位为米(m);9GB/T37573—2019q——条块顶部的垂直均布荷载，单位为千牛每米(kN/M——各条块水平地震惯性力对条块底部中点力矩之和，单位为千牛米(kN·m);Mp——各条块加固力的水平分力对条块底部中点力矩之和，单位为千牛米(kN·m);dQ,dV——条块的水平向和垂直向地震惯性力(dQ方向与边坡滑动方向一致时取“+”,反之取f(x)——tanβ值在x方向上的分布形状，可取f(x)=1;0——外力与水平方向的夹角(以水平线为起始线，顺时针为正角，逆时针为负角),单位为b)改进方法2见图A.3,应按式(A.12)～式(A.20)计算：PbKwws,=(N/tanφ'+c;b,seca,)/Ka₁/Nu=ub,secaAi-1E₁-1E₁-12fEEa)滑体b)典型条块图A.3摩根斯顿-普赖斯法(改进方法2)计算简图GB/T37573—2019R;=[W;cosa;—K.W;sina;十P;cos(w;—α;)-U;]tang'+c;b;seca;……(A.13)T;=W;sina,十K.W;cosα;—P,sin(w;一α;)………………(A.14)……………(A.15)…………(A.16)M;=E;z;…………(A.17)式中：αi-1M之UE;、Ei-1Φi-1=(sinai-1一λfi-1cOsα;-1)tang'-1+(cosαi-1+λfi-1sina;-1)F………(A.20)——水平地震惯性力影响系数；——第i-1条块底面与水平面的夹角(以水平线为起始线，逆时针为正角，顺时针为负角),单位为度(°);——第i条块外力P,与竖直方向夹角(以铅垂线为起始线，逆时针为正角，顺时针为负角),单位为度(°);——第i条块与第i+1条块间的条间力矩，单位为千牛米(kN·m);——第i条块与第i+1条块间的条间力E,至条间侧面底的距离，单位为米(m);——第i条块高度，单位为米(m);——第i条块底面水压力的合力，单位为千牛(kN),U;=u;b;seca,;——第i-1滑动条块底面的有效内摩擦角，单位为度(°);——作用于第i条块的左右两边条块间的法向力，单位为千牛(kN);第i条块与第i+1条块间的剪切力，单位为千牛(kN),λf,为条块间法向力与剪切力的比值函数λf(x)在该条分位置的数值；λfi-1Ei-1——第i条块与第i-1条块间的剪切力，单位为千牛(kN),λfi-1为条块间法向力与剪切力的比值函数λf(x)在该条分位置的数值；λ——条块间法向力与剪切力比值函数的比例系数；f(x)——条间力函数，可采用f(x)=1(相当于斯宾塞法)或半正弦函数；R;、R,——第i条块与第n条块底面抗滑力的合力，单位为千牛(kN);T;、T,——第i条块与第n条块底面滑动力的合力，单位为千牛(kN)。A.3不平衡推力传递法不平衡推力传递法(见图A.4)应按式(A.21)～式(A.25)计算：GB/T37573—2019图A.4不平衡推力传递法计算简图…………(A.21)R;=[(W;+V;)cosa,-Ui一(Q;-U,+Ui-1)sina;+P;sin(a;+βi)]tang'+c'b;seca;…………(A.22)T;=(W,十V;)sina;十(Q;一U,十Usi-1)cosa;—P;cos(a;+β;)………(A.23)作用于条块侧面上的推力按式(A.25)计算：E;=T;—R;/F十业；E;_1…………(A.25)业第i滑动条块侧面的推力传递系数；Ubi——第i滑动条块底面的孔隙压力，单位为千牛(kN);U,——第i滑动条块左侧面的孔隙压力，单位为千牛(kN);U,i-1——第i滑动条块右侧面的孔隙压力，单位为千牛(kN);E;-1——第i-1滑动条块作用于第i滑动条块的推力，单位为千牛(kN);E第i+1滑动条块作用于第i滑动条块侧面的反作用力，单位为千牛(kN),与第i滑动条块的推力大小相等，方向相反。A.4萨尔玛法A.4.1萨尔玛法见图A.5,应按式(A.26)～式(A.39)计算：111yb)典型条块图A.5萨尔玛法计算简图……………(A.27)S;=c'd;—U,;tanφ……………(A.31)GB/T37573—2019Cb=c'i/F……………(A.34)C=c';/F……………(A.36)作用于第i条块左侧面上的推力按式(A.39)计算：E;=α;-1一Pi-1F+Ei-1e;-1……………(A.39)C——第i条块底面上的有效凝聚力，单位为千帕(kPa);c——第i条块第i侧面上的有效凝聚力，单位为千帕(kPa);C——第i条块第i侧面上折减后的有效凝聚力，单位为千帕(kPa);Ci+1——第i条块第i+1侧面上的有效凝聚力，单位为千帕(kPa);gi+1——第i条块第i+1侧面上的内摩擦角，单位为度(°);C+1——第i条块第i+1侧面上折减后的有效凝聚力，单位为千帕(kPa);9+1——第i条块第i+1侧面上折减后的内摩擦角，单位为度(°);U、Ui+1——第i侧面、第i+1侧面上的孔隙压力，单位为千牛(kN);U——第i条块底面上的孔隙压力，单位为千牛(kN);δ;、8;+1——第i条块第i侧面和第i+1侧面的倾角(以铅垂线为起始线，顺时针为正角，逆时针b;——第i条块底面水平投影长度，单位为米(m);d₁、d;+1——第i条块第i侧面和第i+1侧面的长度，单位为米(m)。GB/T37573—2019图A.6萨尔玛法-改进法1计算简图…………(A.40)λo=1tang%=tang';/F…………(A.42)tanφ;=tanφ'%;/F…………(A.43)tang,=tanφ';/F…………(A.44)Ubi——第i条块底面的单位孔隙压力，单位为千牛每米(kN/m);usi——第i条块侧面的单位孔隙压力，单位为千牛每米(kN/m);d;第i条块第i侧面的长度，单位为米(m):φ'、φ;——第j个侧面左侧和右侧条块底面的有效内摩擦角，单位为度(°);9;——第j个侧面的有效内摩擦角，单位为度(°);α¹、α——第j个侧面左侧和右侧条块底面的倾角，单位为度(°);A.5楔体法采用楔体法(见图A.7),当滑动方向沿CO时，应按式(A.45)计～式(A.63)算：GB/T37573—2019图A.7楔体法计算简图NA=qW+rUc十sP—UA…………(A.46)NB=xW+yUc十zP—UB…………(A.47