首页 >> 文献频道 >> 快瞄影院kmyytv论文&苍产蝉辫;>>&苍产蝉辫;正文
叁维建模技术在露天矿土质边坡性质分析中的应用
2018-09-17
由于露天午夜YY土质边坡土体强度低、孔隙度大,地下水易富集和渗流以致更易发生滑 坡。针对巴润露天午夜YY土质边坡稳定性差和地下水患严重的问题,以边坡“水、土” 作为研究中心, 通过将二维地勘资料进行三维转换,建立矿区第四系三维可视化模型,并进行矿区土体厚度、基岩 面起伏形态、基岩面坡度坡向等分析。结果表明,巴润露天矿第四系土层变化复杂,具有厚度深、多 向坑内倾斜、坡度大的特征,这些不利因素造成了巴润矿地下水富集和土质滑坡频发。综合现有边 坡滑体区域可以发现,除2#和3#滑体外,其余滑体均位于土层厚度大或坡度大区域。结果对于今 后午夜YY边坡维护和后期采矿设计具有重要的指导意义。
Serial No. 592 August. 2018 现 代 矿 业 MODERN MINING 总第 592期 2018 年 8 月第 8 期 叁维建模技术在露天矿土质边坡性质分析中的应用 1 2 2 王 蒙 何 滔 常建平 ( 1. 内蒙古科技大学快瞄影院kmyytv研究院;2. 内蒙古科技大学 快瞄影院kmyytv与煤炭学院) 摘 要 由于露天午夜YY土质边坡土体强度低、孔隙度大,地下水易富集和渗流以致更易发生滑 坡。 针对巴润露天午夜YY土质边坡稳定性差和地下水患严重的问题,以边坡“水、土”作为研究中心, 通过将二维地勘资料进行三维转换,建立矿区第四系三维可视化模型,并进行矿区土体厚度、基岩 面起伏形态、基岩面坡度坡向等分析。 结果表明,巴润露天矿第四系土层变化复杂,具有厚度深、多 向坑内倾斜、坡度大的特征,这些不利因素造成了巴润矿地下水富集和土质滑坡频发。 综合现有边 # # 坡滑体区域可以发现,除 2 和 3 滑体外,其余滑体均位于土层厚度大或坡度大区域。 结果对于今 后午夜YY边坡维护和后期采矿设计具有重要的指导意义。 关键词 露天矿 土质边坡 三维建模 滑体 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2018. 08. 074 软硬岩组、断裂构造、地下水等问题一直是影响 对复杂模型进行近似计算,提高数据分析的准确度, 尤其是采用一些强有力的空间地质统计分析方法和 空间变化交互式分析工具使地质数据分析可靠性和 [ 1] 露天午夜YY边坡的关键因素 ,但对于一些第四系厚 度较大、分布范围较广、变化较快的露天午夜YY,由于 土质边坡自身土体强度低、孔隙大,地下水易富集, 土层较厚区域边坡常常极易发生滑坡。 由于土质边 坡常常处于午夜YY边坡高位,下部基岩更易风化,地下 水易于向坑内渗流,造成露天矿坑地下水患发育,影 响采场生产。 因此,对于土质边坡问题可以说是 [ 5] 准确度更高,灵活性更强 。 1 研究区概况 巴润 露 天 铁 矿 现 已 开 采 近 10 a, 矿 石 产 量 为 1 500 万 t/ a。 区内出露的地层主要有太古界二 道洼群绿色结晶片岩、元古界白云鄂博群变质岩、中 生界侏罗系沉积岩和火山岩系,以及新生界第三系 和第四系地层。 其中本区第四系主要为第四系中下 更新统冰水沉积物及冲洪积物组成,洪积层由卵石、 砂、黏土组成,冲积层由粗砂和砾石组成。 第四系土 层厚度不均,横向变化较快,多富水,与地表水体存 在水力联系,是矿区主要的含水层。 “ 水、土”问题。 以往针对露天午夜YY边坡问题多集中 于构造和岩性的影响,而对于一些土层较厚的露天 午夜YY第四系土层的研究较少,由于土层引发的边坡 “ 水、土”问题常常给午夜YY带来极大困扰。 传统的露天午夜YY边坡研究主要采用平面图和剖 面图,其做法是将边坡空间地层、地貌、构造等地质 信息投影到某一平面上进行计算分析,但此方法往 往存在直观性差、制作过程复杂繁琐、图像失真扭曲 严重等诸多不足。 午夜YY采矿活动是一个三维空间、 时间的动态活动,利用三维可视化建模技术使得理 近几年来,随着开采深度和开采强度的不断增 大,露天边坡发生大小滑坡已达十余起,其中,5 处 滑坡位于采场固定斜坡路的上方或下方,直接影响 到正常生产安全,造成极大困扰。 在这十几起滑坡 中,近 1 / 3 为地下水所导致的土层抗剪强度过低而 引发的圆弧形滑坡。 这些土质滑坡地下水富集,土 体强度低,边坡治理难度大,花费较多。 若能查清露 天矿区边坡土层地质分布特征,采取针对性稳坡和 治水方案,将极大提高露天矿边坡的安全性,此外也 一定程度地降低露天矿采场水患。 [ 2-3] 解空间地质信息更加逼真直观 ,通过强大的可视 化技术可提高对复杂地质条件的理解和判定,减少 [ 4] 图像的扭曲失真 ,此外,通过三维地质建模减少 内蒙古科技大学创新基金资助项目(编号:2016QDL-S06)。 王 蒙(1985—),男,硕士研究生,014010 内蒙古包头市阿尔丁 大街 7 号。 2 58 王 蒙 何 滔等:叁维建模技术在露天矿土质边坡性质分析中的应用 2018 年 8 月第 8 期 图 3 矿区土层三维模型 2 露天矿土体三维地质建模 在传统露天午夜YY边坡研究中,常常采用二维剖 3 模型分析 面图反映边坡地质体变化规律。 但是土质边坡土体 和地下水常常纵向和横向上均有较大差异,无法形 象、准确地表示地质体的空间位置及形态,且效率 低,直观性差,难以实现露天午夜YY边坡的有效治理和 采矿设计的规划。 3. 1 土体厚度 土体厚度是影响第四系边坡稳定性的关键因素 之一。 露天矿区土体厚度大,一方面,采矿生产剥岩 土方量较大,成本较高;另一方面,地下水更易储水 富集,土体强度本身就低,造成土体厚度大区域边坡 稳定性常常较差。 本次第四系三维地质建模主要采用地质剖面图 提取第四系和地表信息建立三维模型,但原始地质 剖面图等地质资料都是二维图件(图 1),无法直接 进行三维分析。 因此,将二维地质剖面图转化为三 维地质剖面是三维建模的必须环节。 三维转换工作 先将地质剖面进行 YZ 坐标互换,再选取地质剖面 图和勘探线工程布置图对应点坐标进行平面两点坐 标转换,这样就实现了将二维剖面图转换为三维剖 面图,见图 2。 本次在第四系三维可视化地质模型基础之上, 根据土层的顶底界面计算第四系的厚度,绘制第四 系厚度等值线图(图 4)。 可以看出,巴润露天矿区 土层厚度差异十分大,5 ~ 170 m 不等。 矿区大多数 区域土层较薄,厚度多小于 15 m,但在东西采场结 合部厚度均较大,最厚处在 100 m 以上。 根据现有 # 滑体区域分布和土层厚度的对比关系可以看到,5 # 和 8 滑体均位于土层厚度较大处。 根据近年边坡 工程地质勘察发现,此区域土体多为透水性较好的 砂质土层和强度较低的黏土层,富水性好,水位高。 土体常常由于地下水的作用使得抗剪强度大大降 低,受地下水渗流压力的影响,多在边坡开挖后形成 圆弧形滑坡。 图 1 二维地质剖面 图 4 土层厚度值线与滑体区域对比 3 . 2 基岩面地形分析 地形分析是数字地形模型的一种重要方法,从 三维第四系土层模型属性中可提取各类地形参数和 [ 6] 特征,以对基岩面起伏形态做直观和定量分析 。 基岩面起伏形态利于地下水的渗流和滑坡的形 7] 。 据相关资料统计,很多土层滑坡其滑面多为 图 2 地质剖面图二维三维转换 [ 成 将二维地质剖面图进行三维转换后,提取相关 第四系顶底界面,采用三角网法建立第四系三维可 视化地质模型(图 3)。 从中可以十分直观、准确地 研读原始地表的起伏变化、第四系地层的空间起伏 形态和厚度变化趋势。 基岩面,边坡基岩面过低将会对矿区深部开采边坡 稳定性十分不利。 因此,确定基岩面的起伏形态是 十分必要的。 通过第四系土层三维地质模型计算基 # # 岩面起伏形态,见图 5、图 6。 可以看出,除 2 和 3 滑体,其他区域均为低凹处,这种基岩面起伏变化造 成地下水极易局部汇集,并在东西采场中部存在水 # # 力联系。 尤其是 5 和 8 滑体东侧基岩面最低高程 在标高 1 500 m 之下,为一巨厚土层凹陷区,地表水 体等水源将多向此处汇集,且此处边坡土体位于露 2 59 总第 592 期 现代快瞄影院kmyytv 2018 年 8 月第 8 期 天矿坑高位,水压较高,可能成为采场地下水患的有 效补给水源。 图 8 基岩面坡度与滑体区域对比 4 结 语 图 5 基岩起伏等值线与滑体区域对比 (1)通过地勘资料提取第四系土层二维信息建 立三维模型,增强了土层边坡分析解释的直观性和 可靠性。 ( 2)从巴润矿土体厚度分析可知,土层厚度差 异十分大,5 ~ 170 m 不等,现有土质滑坡多位于厚 度达 30 m 以上土层区域。 ( 3)巴润矿基岩面多向坑内倾斜,坡向多与边 图 6 基岩起伏立体图 坡一致,局部坡度在 25°以上,地下水易向露天采场 渗流,土质边坡区域稳定性较差。 坡度是表征物体表面倾斜陡峭程度的指标,是 任一点切平面与水平地面的夹角。 坡向是表征倾斜 ( 4)巴润矿独特的第四系土层特征是造成目前 [ 8] 面的朝向,表示表面某处最陡的倾斜方向 。 坡向 矿区土质滑坡频发、采场水患严重的重要原因,今后 应对第四系土体进行进一步重点研究。 常常以度为单位,正北方向为 0°,沿顺时针方向,正 [ 9] 东方向为 90° ,即 参 考 文 献 2 2 = arctan f x + f × 180 / π , (1) (2) y [ 1] 张震宇. 影响露天矿边坡稳定性的因素[C]∥全国矿产资源高 效开发与循环经济高级论坛论文集. 马鞍山:《快瞄影院kmyytv电影网午夜YY》杂志 社,2005:195-199. θ = fx / fy , 式中, 为坡度,(°);θ 为坡向,(°);fx 为 x 方向高 程变化率;fy 为 y 方向高程变化率。 [2] 刘 斌. 基于三维地质模型的动态采剥技术研究[D]. 成都: 成都理工大学,2015. 研究区为一大向斜构造,基岩面多为向坑内倾 斜,土质边坡稳定性更弱,地下水将沿着基岩面凹陷 向坑内富集渗漏。 经对基岩面坡度坡向分析,北帮 [ [ [ [ [ [ [ 3] 沙明光,易志强,秦 雷. 三维可视化建模技术在午夜YY工程中 的应用[J]. 中国钼业,2010,34(4):9-13. 4] 陈 春. 矿床三维地质建模与成矿信息定量提取[D]. 长沙: 中南大学,2010. # # # # # 、6 滑体基岩面南倾斜,南帮 8 、9 、1 滑体基岩面 5 向北倾斜,边坡滑坡区域基岩面坡向多与边坡坡向 基本一致(图 7)。 矿区土层局部坡度在 15°以上, 5] 吴炳生. 福建某铜矿床三维地质建模及资源量估算[ D]. 北 京:中国地质大学,2014. # # # 6] 刘晓亮. 三维数字地形模型的建立与地形分析方法研究[D]. 阜新:辽宁工程技术大学,2009. 5 、8 、9 滑体区域坡度达到了 25°以上,此区域地下 水下蚀能力强,动水压力大,岩体易风化,边坡将越 容易滑坡(图 8)。 7] 张乐飞. 浙江省公路滑坡稳定性分析及防治对策研究[D]. 西 安:长安大学,2006. 8] 杨朱红,何汝艳,贾亚磊,等. 基于 CAD 的神东矿区地形三维 可视化与分析[J]. 午夜YY测量,2011(6):53-55. 9] 胡 楠. 三维数字地形图测绘技术研究[D]. 西安:西安科技 大学,2010. ( 收稿日期 2018-04-26) 图 7 基岩面坡向与滑体区域对比 ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 欢 迎 来 稿 欢 迎 订 ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 2 60
标签:&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;露天矿 土质边坡 叁维建模 滑体 
  • 中矿传媒与您共建快瞄影院kmyytv文档分享平台下载改文章所需积分:  5
  • 现在注册会员立即赠送&苍产蝉辫;10&苍产蝉辫;积分

皖公网安备 34050402000107号