如何分析矿山边坡
一面采场边帮由三个不同的角度描述,而它们不能互相替代。坡面角是单个开挖坡面的陡度。台阶坡面角把平台一并计入。总体边坡角则从最下一级台阶的坡脚一直连到最上一级的坡顶,跨越中间所有台阶。一面边帮可以在每一个单独坡面上都不超限,却仍然超过岩土设计允许的总体角 —— 而这恰恰是只检查三者之一时会漏掉的情形。
三个角度,各自的含义
坡面角 —— 也叫单个台阶坡面角 —— 是单个开挖坡面从坡脚到坡顶的倾角。它是挖掘机或爆破直接形成的角度,也是现场量得最多的那个。
台阶坡面角从一个坡面的坡脚量到上一个坡面的坡脚。由于把平台计入其中,它总是比坡面角更缓。它描述的是边帮上重复出现的那个单元。
总体边坡角从最下一级台阶的坡脚到最上一级的坡顶,沿一条直线。它是岩土研究所约束的角度,因为它主导的是整面边帮的稳定性,而不是任何单个坡面。把它加陡可以少剥离废石;把它算错,则是真正要命的破坏模式。
从测量成果中取得这些角度
三者来自同一个来源:实测曲面。从 DEM 出发,坡度按栅格单元计算为该点的最大梯度,由此得到一张连续的坡度图 —— 用来发现某处边帮比应有的更陡很有用,但那是逐单元的数值,不是边帮角。
边帮角是几何量,需要坡脚线和坡顶线。取一条垂直于边帮的断面,在该断面上从坡脚量到坡顶,就是直接方法;一次设计核查归根结底也就是这件事。
这个区分很重要,因为两者回答的是不同问题。坡度栅格告诉您该往哪里看。过坡脚与坡顶的断面告诉您该处的角度究竟是多少。
数字出错的地方
植被与设备。如果分析跑在地表模型而不是裸地上,坡顶沿线的一排树会抬高坡顶标高,并让穿过它测得的每一个角度都变缓。先把曲面清理干净不是修饰,它会改变答案。
格网分辨率。粗糙的 DEM 会把坡脚和坡顶处的转折抹平,因此量得的坡面角比实际更缓。坡面越陡,影响越大。
一条断面不等于整面边帮。在一个桩号量到的角度只描述那个桩号。边帮会弯曲、坡面并不规整,而暴露问题的那条断面很少是最先画的那条 —— 核查必须沿边帮反复进行。
设计与实际。设计中的角度与地面上的角度,从开采一开始就分道扬镳。有用的比较是两者之间,而不是单看其中之一。
几何核查能说明什么、不能说明什么
几何核查确认边帮是否与设计相符:总体角是否在限值之内、平台宽度是否够机械通行、最后一级台阶是完整还是不完整、坡面角沿边帮是否保持。
它不能说明边帮是否稳定。稳定性取决于岩体、节理组、地下水和爆破损伤 —— 这些都不在曲面里。边坡稳定性分析是另一门岩土学科,一面通过了全部几何核查的边帮,仍可能因几何无法呈现的原因而失稳。
把几何核查当成稳定性结论,是这一整块内容里后果最严重的错误。核查说明边帮是按设计建成的;设计本身对不对是另一个问题,属于岩土工程师。
常见问题
坡面角与总体边坡角有什么区别?
坡面角是单个开挖坡面从坡脚到坡顶的陡度。总体边坡角从最下一级台阶的坡脚连到最上一级的坡顶,跨越中间所有台阶与平台,因此总是更缓。所有坡面都可能各自不超限,而总体角却超过岩土设计允许的数值。
可以从无人机测量成果量取矿山边坡角吗?
可以,前提是曲面为裸地。如果上面还带着植被或设备,坡顶标高就是错的,穿过它测得的每一个角度都会偏缓。分辨率同样重要:粗糙的 DEM 会把坡脚和坡顶抹圆,量得的坡面角比实际更缓。
坡度图能代替量测边帮角吗?
不能。坡度栅格给出的是逐单元的梯度,适合找出某处边帮比预期更陡。边帮角本身是几何量,来自过坡脚线与坡顶线的断面。
几何边坡核查能告诉我边帮是否稳定吗?
不能。它确认边帮是按设计建成的 —— 角度、平台宽度、台阶完整性。稳定性取决于岩体、节理产状、地下水和爆破损伤,这些都不会出现在实测曲面中。那项分析属于岩土工程师。
参考来源
看看坡度分析在 STREAM 中如何运作
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