齐大山铁矿西帮边坡渗水预测与稳定性研究

作     者：张璐 

作者单位：辽宁工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙琦;王永增

授予年度：2022年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：齐大山铁矿 物探 极值分布理论 数值模拟 浸润线 极限平衡法 

摘      要：对于深凹大型露天矿,随着矿坑开采深度不断地增加,原有的地下水渗流通道被人为改变,造成渗流场重新分布,重新分布后的渗流场极易导致露天矿边坡渗水和涌水的发生,造成严重的人员和财产损失,与此同时伴随着渗透水压的影响,边坡滑坡的风险明显增加,威胁矿区内正常的生产生活。论文以鞍钢齐大山铁矿西帮第四系地层为例,对研究区采用分布式高密度电法进行物探工作,采用钻探对渗水区进行水文地质验证。通过Visual MODFLOW Flex软件建立地下水三维运动模型结合极值分布理论,分析降雨量和渗水量的关系。采用四种极限平衡方法对边坡处于非渗流状态和丰水期渗流状态下的边坡安全系数进行计算。在Visual MODFLOW Flex软件模拟浸润线高程的基础上,采用极限平衡法分析浸润线变化对边坡稳定性的影响,研究结果表明:研究区属于沙河流域,中间地段较厚的第四系沉积物与西部沙河的第四系沉积物有着连续沉积的成因关系,渗水区与沙河和沙河支流存在明显水力关系。降雨量和渗水量两者的拟合程度较高,呈现线性分布规律,拟合优度R2为0.998。边坡在非渗流状态下安全系数值较高,边坡处于稳定状态。边坡在丰水期饱水状态下处于不稳定状态,破坏模式为圆弧破坏。以丰水期浸润线为起点下降10m,边坡最小安全系数保持不变;下降11m～16m,边坡安全系数开始增大,边坡从不稳定状态到欠稳定状态最后处于稳定状态,这段区间浸润线每下降1m,Fs增大0.023～0.048,增大的百分数为2.4%～4.4%。该论文有图51幅,表12个,参考文献84篇。