地球是人类赖以生存的自然条件,人类自诞生以来一直都与自然环境相适应着,人类对自然资源的开采与利用一直以来都是一个热门话题。如何安全稳定的开采自然资源,以达到可持续发展的目的,值得我们深入探讨。其中,露天矿山安全开采是大家长期关注的热点,露天矿山的开采稍有不慎,极易引发事故,因此,如何在露天矿山边坡地质条件极其复杂、露天矿山边坡高度大、总体边坡角度陡的条件下安全的进行露天矿产资源开挖,具有十分重要现实意义。本文以塘垭石灰岩矿山为研究对象,对塘垭矿山边坡开采过程中的稳定性问题做出了研究,通过综合分析边坡体的地质条件、开挖现状等资料,建立地质力学模型,结合勘察和实验数据,用Rhino6.0和FLac3d等软件进行数值模拟,通过定性与定量分析相结合,研究塘垭矿山边坡稳定性及其变形机理。主要成果及结论如下:1)边坡工程地质条件分析与评价。对塘垭矿区边坡范围内的工程地质条件进行了深入勘察研究,认为塘垭石灰岩矿山边坡是一个顺向边坡。塘垭矿区边坡范围内分布地层主要有三叠系下统大冶组(T1d)和嘉陵江组(T1j),矿区总体为单斜构造,地层总体走向为近南北向,坡体内部有顺岩层层面的软弱夹层及层间错动带,矿区岩溶总体不发育,无地表水体,地下水深埋于边坡坡体100-200m深度以下。2)对塘垭矿山边坡变形破坏特征及稳定性影响因素探讨。边坡存在崩塌坠石和滑坡(块体滑移)两种破坏类型,对其变形破坏现象进行了讨论与分析;根据实地调查发现,影响塘垭矿山岩石边坡稳定性的因素有边坡构造类型、岩体结构类别、非连续结构面、降雨及地下水和开挖爆破等方面。其中边坡构造类型对边坡稳定性影响最大,其次是岩体结构类别,最后是开挖爆破和降雨地下水。3)边坡稳定性数值模拟。在研究塘垭矿山边坡地质条件后,使用Rhino6.0对塘垭矿山边坡建立三维网格模型(包括软弱夹层),将建立好的网格模型导入FLac3d计算分析。将整个边坡开挖过程分为八步,前五步(1132m平台开挖到1014m平台)是对已开挖边坡稳定性进行数值模拟,后三步(1014m平台开挖到960m平台)是对待开挖部分进行数值试验及预测评价:应力场:开挖过程中,边坡表面出现拉应力值较小区域,拉应力值为53Kpa-103Kpa,这是由于卸荷回弹造成的,越往边坡岩层深部最大主应力也逐步加大,深部压应力最大值为1.568Mpa,这与自重应力场基本相吻合;位移场:边坡岩体开挖后,岩体失去侧向支撑作用,向临空面方向回弹变形,模拟计算出开挖所导致的每个平台累计位移量为14.5mm-33.2mm,最大累计位移量为33.2mm位于1014平台,最小累计位移量为14.5mm位于960平台;塑性区:开挖过程中,塑性区在软弱夹层间,塑性区未完全贯通;开挖对边坡位移影响规律:每一步开挖对本次开挖平台的影响量值最大,对自身平台以外的平台影响量值与其开挖平台距离近似成反比;开挖对本次开挖平台产生的最大位移量增量与其开挖平台自身高差成正比例关系。塘垭矿山边坡变形机理分析及稳定性综合评价。综合定性与定量分析成果,塘垭矿山边坡变形机理表现为卸荷回弹松动变形、顺层滑移两个方面。卸荷回弹向临空面发生回弹松动变形。顺层滑移在其自身重力及其他外力作用下,沿着顺层软弱结构面发生顺层滑移。稳定性综合评价:塘垭矿山边坡为顺层边坡,岩层倾角小于边坡坡度,岩层面在坡面出露,边坡为顺层易滑地质结构。(1)现状边坡,即1132m-1014m边坡段,整体稳定性较好。但是,随着开挖的进行,存在由反倾陡倾角裂隙与顺层软弱夹层组成切割形成多个浅层块体及一个深层块体,曾出现块体滑移,局部破碎、崩塌和掉块等。在自重应力以及降雨作用下,顺层结构面将缓慢、逐步贯通,产生顺层滑移。(2)尚未开挖边坡,即1014m-960m边坡段,边坡可能存在较少数量的浅表层顺层块体稳定问题,存在卸荷松动岩体、F3断层破碎带岩体的小规模崩塌以及掉块。