露天高陡型边坡爆破振动监测和稳定性分析

采用现场爆破振动监测方法，对边坡进行爆破振动监测，并结合Geo-Studio二维仿真软件对爆破振动作用下的边坡稳定性进行研究。研究结果表明：随着边坡高程的增加，测点峰值振动速度逐渐减小，少部分存在高层放大效应；个别测点的爆破振动速度过大，即将超过爆破振动安全允许标准，主要原因是爆破单段药量过大，故需进行爆破参数优化。通过数值模拟分析，当边坡整体安全系数在1.050～1.152之间，在爆破振动作用下，边坡局部容易出现失稳。主要表现为：+202 m平台，在断层构造的影响下，边坡坡脚和坡顶瞬态变形量较大，极易在强降雨条件和爆破扰动下发生局部滑塌，需要对边坡加强监测和维护并采取一定的加固措施。

一、

边坡稳定性是露天矿山生产爆破的关注重点，露天边坡失稳将直接影响矿山生产活动和人员安全。除了受边坡岩体岩性及结构面控制，边坡稳定性还受采矿作业过程中的爆破振动影响。

近年来，学者采用现场监测、数据分析、数值模拟等方法分别研究了露天边坡爆破振动的传播规律，取得了一些研究成果。胡志强等通过研究铁矿地震波传播及衰减规律，提出了对保护边坡起到有效作用的减震爆破措施；刘连生等利用正交经验模态分解方法，研究了边坡爆破振动信号的频谱特征；刘建成等对收集到的边坡振动信号进行处理，研究了不同爆破间隔时间对反应谱特征的影响；张声辉等结合爆破振动监测，利用小波变换分解和反应谱分析，研究了爆破振动信号在各频带的能量分布特征；漆佳裕等为研究某矿山边坡的稳定性，建立了Dimine软件三维模型，分析得出该矿总体边坡较稳定，但后续开采仍需加强边坡监测。上述研究成果，为露天矿边坡的稳定性研究奠定了一定的基础。

为了解和掌握永平铜矿爆破振动对露天边坡稳定性的影响，本文结合现场实际条件，借助爆破振动监测系统，分别对5次爆破振动数据进行分析，并采用Geo-studio软件建立边坡数值计算模型，分析爆破振动作用下露天边坡的稳定性，为露天边坡的安全生产提供技术指导。

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图1　爆源位置和测点布置图

Fig.1　Location of detonation source and arrangement of measuring points

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图2　测点浇筑及振动监测现场情况

Fig.2　Site condition of measuring point pouring and vibration monitoring

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图3　各方向峰值速度变化趋势图（a）切向；（b）垂向；（c）径向

Fig.3　Trend chart of peak velocity change in each direction（a）Tangential；（b）Vertical；（c）Radical

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图4　爆破振动稳定性分析采用的典型剖面

Fig.4　Typical profile used for blasting vibration stability analysis

图5　爆破振动下边坡应力应变场分布（a）Y向；（b）X向

Fig.5　Distribution of slope stress-strain field under blasting vibration（a）Y dimension；（b）X dimension

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图6　边坡稳定性典型滑动面及时程曲线（a）径向；（b）垂向

Fig.6　Typical sliding surface and time course curve of slope stability（a） Radical；（b） Vertical

二、

（1）随着高程的增加，测点峰值振动速度逐渐减小，少部分存在高层放大效应；第4次监测结果发现，由于单段药量过大，边坡爆破振动速度达49.3 mm/s，即将超过爆破振动安全允许标准，后期需要优化爆破参数以控制爆破振动速度。

（2）在爆破振动扰动下，边坡容易出现失稳状态，尤其是+202 m平台，由于断层构造的发育，坡顶和坡脚瞬态变形量较大，极易在强降雨状态和爆破扰动下发生滑塌。

（3）通过Geo-studio软件对边坡进行动力稳定性分析，得出边坡安全系数在1.050～1.152之间，典型滑移面在110~370 m之间， 危险滑移面在190~210 m之间；部分边坡处于欠稳定到基本稳定状态。

通过现场监测以及数值模拟对爆破振动作用下边坡稳定性进行研究，均发现部分边坡处于欠稳定状态，故爆破振动对边坡的稳定性的影响不容忽视，需要对爆破参数进行优化和对边坡采取一定的加固措施。

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