露天排土场不同排土工艺失稳机制对比试验研究

排土工艺是影响排土场失稳机制的关键因素。以某露天铁矿外排土场为背景，采用底摩擦试验方法研究不 同排土工艺条件下排土场的失稳过程，基于测点图像追踪技术获取排土场位移特征，重点分析 4 种排土工艺下排 土场的稳定性和失稳机制。研究结果表明：(1) 相同基底条件下正向堆置的压坡式排土场稳定性最好，其次为正 向堆置的覆盖式排土场，再次是反向堆置的覆盖式排土场，反向堆置的压坡式排土场稳定性最差；(2) 排弃渣土 块度大小对排土场稳定性具有较大影响，以小块度排弃物为主的台阶易破坏，以大块度排弃物为主的台阶稳定性 较好；(3) 不同排土工艺下排土场的失稳机制具有明显差异，正向堆置排土场以中、上部坡体破坏为主，其中覆 盖式模型的失稳机制表现为中、上级台阶的滑移→拉裂破坏，压坡式模型表现为中、上级台阶挤压→滑移破坏；反向堆置排土场以中、下部坡体破坏为主，其中覆盖式模型的失稳机制表现为中、下级台阶的滑移→拉裂破坏， 压坡式模型失稳机制则表现为中、下级台阶滑移→拉裂→牵引复合式破坏并且破坏面积最大。研究成果可为露天 矿排土场稳定性评价和排土工艺的选取提供借鉴和指导。

(1) 不同排土工艺露天矿排土场的失稳机制具 有明显差异，正向堆置排土场以中、上部坡体的破 坏为主，其中覆盖式模型的失稳机制表现为中、上 级台阶的滑移→拉裂破坏，压坡式模型的失稳机制 表现为中、上级台阶的挤压→滑移破坏；反向堆置 排土场以中、下部坡体的破坏为主，其中覆盖式模 型的失稳机制表现为模型中、下级台阶的滑移→拉 裂破坏，反向堆置压坡式模型失稳机制则表现为中、 下级台阶的滑移→拉裂→牵引复合式破坏，且破坏 面积最大。(2) 以模型初次开裂和局部破坏时刻作为稳定 性评价指标，模型稳定性排序为：正向堆置的压坡 式排土场模型(模型 B1)稳定性最优，其次为正向堆 置的覆盖式排土场模型(模型 A1)，然后是反向堆置 的覆盖式模型(模型 A2)，反向堆置的压坡式排土场 模型(模型 B2)稳定性最差。(3) 排弃渣土块度对排土场稳定性具有较大影 响，以细粒碎石为主的小块度台阶往往首先产生微 小裂纹，然后裂纹发育，导致滑坡；而以粗粒碎石 为主的大块度台阶，强度较高，在底摩擦试验过程 中表现更为稳定；以中粒碎石为主的中块度台阶表 现则介于前两者之间。(4) 对于类似沟谷型基底的排土场，可考虑采 用正向堆置压坡式排土工艺。在上部排土空间堆置 前期基建剥离的表土及风化层碎屑岩石，中后期随 着地层剥离深入，下方硬岩可堆置在中下部排土台 阶，层层递压，确保每个台阶都可起到反压上级排 土台阶坡脚的作用，具有较好的抗滑稳定性。研究 成果可为露天矿排土场稳定性评价和排土工艺的选 取提供借鉴和指导。