1绪论 1
1.1 边坡稳定性分析方法研究现状 1
1.1.1 定性分析方法 1
1.1.2 定量分析方法 2
1.1.3 不确定性分析方法 4
1.1.4 确定性和不确定性方法的结合 5
1.1.5 物理模拟方法 5
1.2 GIS三维可视化边坡稳定性分析研究现状 7
1.2.1 国外GIS技术在边坡稳定性的研究现状 7
1.2.2 国内GIS技术在边坡稳定性的研究现状 7
1.3 边坡工程地质调查方法研究现状 8
1.4 边坡稳定性监测加固研究现状 11
1.4.1 变形监测方法 11
1.4.2 应力监测方法 13
1.4.3 水文监测方法 13
2南芬露天矿区域地质条件分析 15
2.1 工程概况 15
2.2 矿区自然地理条件 16
2.2.1 位置与交通 16
2.2.2 自然地理 16
2.3 历史边坡工程地质勘察及存在问题 17
2.3.1 历史边坡工程地质勘察 17
2.3.2 存在的问题 18
2.4 岩性结构场特征 18
2.4.1 地形地貌 18
2.4.2 地层和岩性 19
2.5 地质构造场特征 21
2.5.1 褶皱构造 21
2.5.2 断裂构造 21
2.6 环境物理场特征 23
2.6.1 地下水渗流场特征 23
2.6.2 爆破震动 23
2.7 节理分布规律 24
2.8 本章小结 25
3边坡工程地质物探及解译分析 26
3.1 物探方法选择 26
3.2 地质雷达基本原理 26
3.2.1 平面电磁波在均匀导电媒介中的传播 27
3.2.2 平面电磁波在良导电均匀媒介中的传播 27
3.2.3 电磁波的反射 28
3.3 地质雷达工作原理 28
3.4 物探及分析系统 29
3.4.1 系统介绍 29
3.4.2 主要技术参数 30
3.4.3 数据处理流程 31
3.5 野外探测参数的选择 31
3.5.1 工作频率的选择 32
3.5.2 采样时间窗口选择 32
3.5.3 采样率的选择 32
3.5.4 定位方法的选择 32
3.5.5 相对介电常数选定 33
3.6 测线布设 33
3.7 信息解释的基本方法 35
3.7.1 雷达检测目标与探测介质参数的关系 35
3.7.2 雷达反射波判别基本准则 35
3.7.3 一般雷达目标体的判别准则 36
3.7.4 常见目标体雷达图像特征 36
3.7.5 地下介质与雷达的穿透性 37
3.8 探测结果 37
3.8.1 探测过程 37
3.8.2 探测结果分析 38
3.8.3 下盘潜在滑面初步分析 54
3.9 本章小结 55
4现场工程地质调查与分析 57
4.1 调查范围与调查内容 57
4.1.1 调查范围 57
4.1.2 调查内容 58
4.2 采场北山工程地质调查与描述 59
4.2.1 测线和测站布置原则 59
4.2.2 北山382m台阶调查 60
4.2.3 北山406m台阶调查 61
4.2.4 北山430m台阶调查 63
4.3 采场下盘工程地质调查与描述 65
4.3.1 测线和测站布置原则 65
4.3.2 下盘682m台阶调查 67
4.3.3 下盘646m台阶调查 69
4.3.4 下盘622m台阶调查 73
4.3.5 下盘598m台阶调查 78
4.3.6 下盘550m台阶调查 82
4.3.7 下盘526m台阶调查 86
4.3.8 下盘334m台阶调查 88
4.3.9 下盘310～322m台阶调查 91
4.4 采场上盘工程地质调查与描述 95
4.4.1 测线和测站布置原则 95
4.4.2 上盘538m台阶调查 95
4.5 节理产状的边坡破坏模式识别 98
4.5.1 结构面现场调查分析 98
4.5.2 赤平极射投影法分析 99
4.5.3 赤平极射投影法的应用 101
4.6 本章小结 105
5岩石物理力学数据库构建 107
5.1 现场取样方案设计 107
5.1.1 取样点设计 107
5.1.2 取样批次设计 107
5.2 取样机械及取样过程 108
5.2.1 机械钻孔取样 108
5.2.2 样品切割和蜡封 111
5.2.3 样品运输 112
5.3 单轴抗压强度实验原理及结果 113
5.3.1 实验目的 113
5.3.2 实验设备 113
5.3.3 实验样品 113
5.3.4 实验步骤 114
5.3.5 实验数据整理 114
5.3.6 实验结果 114
5.4 三轴抗压强度实验原理及结果 117
5.4.1 实验目的 117
5.4.2 实验步骤 117
5.4.3 实验数据整理 117
5.4.4 实验结果分析 117
5.5 抗拉强度实验原理及结果 120
5.5.1 实验目的 120
5.5.2 实验步骤 120
5.5.3 实验数据整理 120
5.5.4 实验结果 120
5.6 矿物成分及微观结构实验 124
5.6.1 实验目的 124
5.6.2 实验设备 124
5.6.3 X射线衍射实验结果 124
5.6.4 气态水实验前后电镜扫描实验结果 126
5.6.5 实验结果分析 126
5.7 水理作用实验原理及结果 127
5.7.1 样品选择 127
5.7.2 气态水吸附实验 127
5.7.3 强度软化实验 136
5.7.4 液态水吸附实验 140
5.8 本章小结 144
6边坡失稳模式判别及边坡稳定性评价 146
6.1 总体边坡破坏模式 146
6.1.1 上盘总体边坡破坏模式 146
6.1.2 下盘总体边坡破坏模式 147
6.2 岩体抗剪强度的确定 151
6.2.1 岩体内聚力的确定 151
6.2.2 岩体内摩擦角的确定 153
6.2.3 岩体抗剪强度的确定 153
6.3 基于MSARMA法双滑面型和平面型滑体稳定性分析 155
6.3.1 岩石物理力学性质 155
6.3.2 采场北山和下盘整体边坡稳定性评价 156
6.3.3 下盘回采区边坡稳定性评价和敏感性分析 163
6.3.4 下盘扩帮区边坡稳定性评价和敏感性分析 166
6.3.5 采场下盘回采区露天开采前后边坡稳定性分析 168
6.4 基于Geo-slope的圆弧型滑体稳定性分析 174
6.4.1 Geo-slope稳定性分析软件介绍 174
6.4.2 最危险滑动面搜索原理 175
6.4.3 下盘回采区边坡稳定性分析 175
6.4.4 下盘扩帮区边坡稳定性分析 177
6.5 基于Rocscience-Swedge楔型滑坡体稳定性分析 179
6.5.1 Rocscience-Swedge计算程序 179
6.5.2 回采区楔型滑体稳定性及敏感因素分析 180
6.6 基于Flac3D边坡破坏数值分析 182
6.6.1 下盘边坡整体模型建立 182
6.6.2 下盘平面破坏数值分析 182
6.7 本章小结 184
7采场边坡危险性区划及防治对策研究 186
7.1 模糊数学综合评判法 186
7.1.1 模糊数学综合评价的基本原理 186
7.1.2 模糊数学综合评价的过程与步骤 187
7.2 边坡危险性的模糊综合评价 188
7.2.1 评价因子的选取与数据准备 188
7.2.2 边坡危险性评价单元的划分 192
7.2.3 确定权重 192
7.2.4 评价因子对于模糊集合的隶属函数的确定 197
7.2.5 边坡危险性模糊综合评价 198
7.3 边坡危险性分区结果分析 203
7.4 采场边坡危险性GIS三维可视化分析 207
7.4.1 GIS的组成 208
7.4.2 GIS软件平台与应用系统 208
7.4.3 采场边坡的二维模型建立 209
7.4.4 采场边坡的三维空间可视化分析 211
7.5 灾害防治对策及详细设计方案 215
7.5.1 各危险性分区防治对策 215
7.5.2 加固—防治—监测—预警综合防护工程 217
7.5.3 常规监测预警工程 224
7.5.4 加固治理工程 229
7.5.5 截排水工程 230
7.6 本章小结 235
参考文献 237
附录 244
附录1测点坐标 244
附表1-1测点坐标统计表 244
附录2地质雷达探测过程记录表 264
附表2-1本钢南芬露天铁矿地质雷达物探现场测试记录表（回采区） 264
附表2-2本钢南芬露天铁矿地质雷达物探现场测试记录表（扩帮区） 265
附录3工程地质调查分区图 266
附录4工程地质调查编录图 267
附录5工程地质调查记录表 268
附表5-1调查区拐点坐标测绘表 268
附表5-2岩体节理现场调查统计表 269
附表5-3水文地质调查统计表 286
附表5-4地形地貌现场调查统计表 287
附表5-5南芬露天铁矿老滑坡区节理调查统计表 299
附表5-6南芬露天铁矿回采区节理调查统计表 300
附录6现场岩石取样统计表 303
附表6-1本钢南芬露天铁矿采场部位主要岩矿石标本采样表（第一批） 303
附表6-2本钢南芬露天铁矿采场部位主要岩矿石标本采样表（第二批） 304
附表6-3本钢南芬露天铁矿样品蜡封清单 305