露天矿边坡是露天采矿场的构成要素之一。边坡工程在露天矿开采过程中有着重要的地位,改变边坡的最终边坡角,能使境界内剥离的岩石量发生巨大改变。同时,露天矿边坡也是露天矿山最大的危险源之一。由于边坡失稳垮塌造成的灾害事故也是屡见不鲜。所以,在露天矿设计初期阶段,边坡稳定性及边坡角的优化分析显得非常重要。科卡金矿是一座新建的中型露天矿山,上部为山坡露天矿,下部为凹陷露天矿。根据设计资料显示,开采形成的最终边坡高度可达280米,属高陡边坡范畴,有必要对边坡的稳定性进行分析。本文在对科卡金矿露天矿已有的地质及设计资料分析整理的基础上,分别通过极限平衡法、有限元强度折减法、室内底摩擦相似模拟试验等对边坡岩体进行稳定性分析,并对可能的边坡角进行优化分析,提出了边坡角优化的可行性。本论文的主要研究内容及成果如下:(1)根据地质勘查资料,对露天矿进行岩体分区,选择具有带表性剖面,利用AUTOCAD软件绘制边坡剖面图,为接下来边坡的稳定性分析工作打下基础。(2)按照国家试验技术标准与规范,对现场采集的采场岩样进行加工处理,然后进行单轴抗压试验,得出了边坡岩石的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等物理力学参数。(3)采用极限平衡法,对设计露天矿边坡的稳定性进行分析,得出边坡的最小安全系数为1.46,设计边坡处于稳定状态,满足国家规范要求。从理论上对科卡金矿露天边坡最终边坡角进行了优化分析,得出优化后的最终边坡角为47.5°,台阶坡面角为66°。(4)采用ABQUAS有限元模拟软件,对边坡开挖进行三维模拟计算,结果显示水平方向的切应力和位移主要集中在边坡坡面。根据强度折减法可知,边坡的安全系数为1.25,符合规范要求。通过典型截面应力、位移分析可知,相比于左侧边坡,右侧边坡水平方向的剪切应力更大,位移也更大,所以相比之下左侧边坡更为稳定。(5)采用底摩擦试验,模拟露天边坡开挖过程,研究设计边坡及优化后边坡的稳定性及其可能的破坏模式,对设计边坡和优化边坡的稳定性进行试验验证。结果显示边坡在开挖过程中,会发生局部垮塌,但边坡整体处于稳定状态,且露天边坡最终坡角具有优化1°~2°的可行性。