6.2 计算方法

6.2.2  由于模型和参数的不确定性是岩土工程的固有特征，因此分析中宜采用定性分析与定量计算相结合，基于定性分析初步判定模型代表性和参数的合理性，并确保定量计算结果和现状拟合。

6.2.3  采用工程地质类比法时，应结合类似排土场破坏机理、主要影响因素等判别破坏方式。基于不同排土台阶即排弃点的既有滑坡的特性特征，遵循类似性、系统性、选择性、目标控制、可比度等工程类比条件，对工程条件(排土工艺、土场规模及堆置尺寸效应)和地质条件(地基及排土料物理力学性质、坡高、坡比和坡型，降雨和地震或爆破震动诱发)进行类比，获取潜在的破坏机制。

6.2.4  基于对国内外露天矿山排土场的综合调查分析表明，排土场潜在失稳模式有三种：沿排土体-原始山体表面接触带滑坡、排土本体(内部)近程滑动、排土场基础滑坡。

    沿排土场堆置的基底表面-原始山体表面接触带产生的滑坡，主要控制因素是基底表面倾角及其与排弃物之间的强度指标差异。由于排土场形成初期全部排弃表土。强度低，结构疏松，大气降雨后必然形成排弃物与基底表土层的渗透差异，水易沿着基底表面滞流，浸润后容易软化，强度降低，当排土体和地基接触带抗剪强度小于排土场物料本身的抗剪强度，则构成堆石体滑体的滑动面，产生沿基底表层的顺坡向破坏。

    因此，当破坏模式为沿表土-基岩界面或排土体-地基界面折线破坏时，可采用传递系数法、Janbu法或强度折减法；当破坏模式为沿表土-基岩或排土体-地基的单一平面破坏时，可采用Bish-op法、强度折减法或瑞典条分法。

    排土本体(内部)近程滑动及排土场基础滑坡：本体滑动指地基岩层相对稳定，而散体岩石力学性质相对较差，排土堆高到一定程度后，外荷载作用(如继续堆载或排土设备加载)下，地基沉陷，诱使排弃物压密变形增大，处于极限平衡后，排土场后部一定范围内，由于自重先期压实沉陷而形成的主动楔形区，在其他外力及降雨等因素的诱发下，下部阻挡被动楔难以支撑，导致排弃物料内部滑坡。最常见的排土场内部滑坡引发因素有两个：一是内因，主要受物料特性自身影响，如排土料中黏土或细颗粒含量较高时，由于压实沉降，在边坡内部的孔隙压力增高，应力集中，降低了潜在滑动面的摩阻力；或者由于岩土混排，在排土场内形成软弱层，在雨水作用下，同样降低了潜在滑动面的摩阻力而形成滑坡；二是外因，主要受堆高、水浸润或爆破震动影响。排土场台阶高度超过散体岩石堆积极限高度，下部阻挡被动楔难以支撑而滑坡。水浸润或爆破震动是诱发和降低排土体自身性质导致。排土场内部滑坡一般为网弧形滑面，滑坡面穿过边坡内部而出露于坡面。这种滑动一般距离不远，一次滑动后随即稳定，若继续排土，则再一次发生滑动。排土过程中一般都会发生。这类滑坡模式的第二潜在滑面一般平行于或略大于排弃物料的自然安息角，这个潜在滑面也就是排弃物料内部弱面。形成这种弱面的原因在于：

    (1)由于排土场堆置方式不当所造成的弱面，诸如在排土场由坚硬岩石组成的坡面上排放大面积薄薄一层黏土而形成的人工弱面；

    (2)由于气候造成的弱面，当冬季寒冷时，坡面上存有较厚的冰雪层，若在其上排弃土岩，则形成冰雪夹层，当春天骤暖时，冰雪融化，沿冰雪夹层的、表面浸润的土岩形成气候弱面。排土场基础滑坡指排土场地基较为软弱，或地基含软弱层或正断层时，加上水、过载或边坡过陡等因素而导致，在上部土场作用下产生滑移和底鼓，进而牵引上部土场滑坡。在排土场形成过程中，随着排弃高度的不断增加，排弃物料的重力加大，基底土层持力层厚度亦随之加深，当排弃物达到一定水平时，基底持力层遇有连续性好的、强度低的黏土软弱带或软塑带，软弱带被挤压产生塑性流动挤出，下部基底隆起剪切而产生破坏。

    排土本体(内部)近程滑动及排土场基础滑坡滑动面基本为圆弧状。因此，对这种破坏模式为网弧破坏时，可采用Morgen-stern-price法、Bishop法、Spencer法或强度折减法。当破坏模式为沿表土-基岩界面或排土体-地基界面折线破坏时，可采用传递系数法、Janbu法或强度折减法；当破坏模式为沿表土-基岩或排土体-地基的单一平面破坏时，可采用传递系数法、强度折减法；当破坏模式为圆弧破坏时，可采用Morgenstern-price法、Bishop法、Spencer法或强度折减法。

6.2.5  工程实践中，为了减少征地，最大限度增加容量，往往利用凹形山谷的夹持效应形成了，凸形排土场边坡，这是不可回避的现实。通过凹形地基转移承受排土体下部的水平力，阻止散体指向坡面的水平位移(最大值点也是潜在滑动面的出露点)，有利于排土场的稳定。大量的工程实例表明，上宽下窄山谷形排土场自然安息角往往高于平地型或坡面堆积型，其根本原因正是由于排土场的空间效应使然。级配、岩性、粗粒含量相同的排土散体，即使自然安息角一致，设计的排土场边坡角也会存在较大差异。分析中，必须根据地基地形，兼顾排土工艺(关键是推进方式)分别对待。仅用2D分析，必然导致较大的误差，甚至形成错误判断，无益于工程实践，其结果是安全性和经济性完全不能统一。因此排土场稳定性论证应采取极限平衡法与有限元、有限差分、离散元等数值计算法综合进行分析。同时，规范编制过程中展开的专题研究成果表明，排土场堆置为空间谷堆型或曲率半径小于2倍的堆置高度时，应采用三维模型计算。计算方法可采用严格三维极限平衡方法或三维强度折减方法。考虑到国内各设计院技术水平和设计经验的差异，兼顾设计技术水平发展的需要，没有要求在设计阶段的稳定性计算采用数值方法，而限定在稳定性论证阶段，也是保证排土场安全稳定性论证的可靠性。