（一）、选题的目的及意义

我国内外大型露天矿山为了达到多采矿、少剥岩的目的,普遍采用高台阶、陡帮开采,陡坡运输及加大最终边坡角的方向发展。这样做可增加分层矿量,加快采场下降速度,相应提高露天矿山的生产能力,减少剥岩工作水平数,有利于集中作业,减少露天矿采场内运输线路的修筑及维护工作量。同时还可以减少爆破次数,提高穿孔爆破质量及装矿作业效率。为实现上述目标,必须提高露天矿的穿孔爆破质量,保证边坡的稳定性,提高矿山的经济效益。

露天矿边坡稳定与否直接影响到矿山的正常生产设备、人员的安全及矿山的经济效益。露天矿采矿工程活动是时间和空间交互的过程，边坡岩体随着采剥工程的进行逐渐形成。从边坡岩体遭到开挖，其内部原始地应力遭到破坏，随着采矿活动的逐渐进行，边坡岩体在地应力、重力及外部载荷作用下，通过应力重新分布向临空面进行应力释放，在此过程中结构面逐渐形成一个相对稳定的状态。随着爆破动载荷的影响，存在于边坡岩体内部的结构面受到附加应力作用，使结构面裂隙扩张，结构面抗剪强度大大降低。当边坡岩体距离爆破点距离较近时，爆破产生的附加应力甚至会使边坡沿着软弱结构面产生直接滑动，严重影响边坡工程稳定性。因此，研究爆破震动效应对岩体边坡稳定性间的相互影响关系，对保证露天矿边坡稳定具有重要意义[1]。

数年来，工程和学术界人士在爆破方面也取得了诸多研究成果，但这些成果限于对地震效应的影响因素方面，对爆破振动规律的系统研究还很是缺乏。同时，由于爆炸本身的瞬时性、危险性、复杂性和传播介质的多样性、复杂性，造成，实际中的一些爆破现象并不能得到准确合理的描述和解释。因此,研究掌握边坡的动力反应规律将是爆破地震效应研究新的突破口，对于爆破灾害的控制也将提出更为切实可行的指导措施。

（二）、研究现状：

美国曾在上世纪 20 年代末期，对矿山露天采石场的爆破振动做过分析。这也是关于爆破地震效应的最早记录。随着地震测试技术的进步和测试仪器的改进，人们通过实地的爆破振动测试，积累了不同地质条件下庞大数量的现场基础数据。这些第一手的可靠数据，为爆破地震效应的研究提供了有力保障。美国矿山部门全面分析了大量的振动测试数据，产生了具有重要意义的 442 号公报。[2]

上世纪 50 年代，由于工程爆破的广泛应用和地下核试验的进行以及核工程的建设，中国科学院的王耀文、谢毓寿等[3]，在研究天然地震的基础上，通过对大量各种地质环境下的岩石爆破试验，回归出了介质表面质点振速衰减的经验公式，并且针对建筑物的差异提出了的相对应的破坏准则。自此之后，我国的相关研究结构在爆破方面投入了大量的经历进行研究，并且取得了丰硕的研究成果。其中以铁道科学研究院为代表的科研机构，首先对爆破地震波的特征，特别是区别于天然地震波的特征和地震波对建筑物的破坏机理等开展了系统的理论和实验研究工作，同时在爆破地震安全标准的建立、装药方式对地震波传播规律的影响以及边坡稳定性受爆破地震的影响等领域取得了显著的成果[4]。1980 年后，由于计算机技术的快速发展，使得数值模拟技术成为一个新的重要的研究方法，并且被广泛应用于爆破的相关领域研究当中。经过半个多世纪的发展和科研工作者的不懈努力，我国在爆破领域已经走到了世界的前列。

2.1边坡稳定性研究

目前边坡稳定性分析方法使用最为广泛的有两大类[5]，分别为极限平衡法和数值模拟方法。极限平衡法应用的前提是假定滑动面，然后根据力或弯矩平衡条件进行稳定性分析[6]。极限平衡法理论简单比较陈旧，但应用较为广泛，缺点是只能用于计算最小安全系数。1915 年瑞典彼得森（Petterson,K,E）提出了整体圆弧滑动法，也瑞典圆弧法，计算简单，但是结果有视不准确[7].

边坡稳定性分析的数值模拟方法包括有限元法、拉格朗日法、离散单元法等，且不断有新的数值模拟方法出现【8】。有限元法相比于其他的数值模拟方法研究与运用的时间更久远，因为也更加成熟，是求解复杂的岩石力学及岩土工程问题有力的工具。有限元法的核心是离散化，将一个连续的介质离散成一系列的简单的几何单元，单元之间通过节点相互连接，然后就单元进行分析，最后集成求解整体位移。边坡岩体的问题用有限元法分析时能够考虑岩体的非均质和不连续性，能够分析岩体应力、应变的大小和分布，克服了极限平衡法将滑体视为刚体的缺陷，有限元法可以分析边坡的破坏过程，但在大变形和应力集中等问题的求解上不准确。计算机数值模拟时使用拉格朗日法的最著名的软件是 FLAC3D 或 FLAC2D，拉格朗日法属于有限差分方法，并不是有限元法，两者不能混淆。有限差分方法是在区域离散的基础上采用有限差分公式替代每一个格点的导数，然后逼近求解。FLAC 与有限元软件的不同之处还在于采用了混合离散法和动态松弛，能够求解大变形问题，而且计算速度大大提升。离散元法的优点是在处理接触面的滑 移、分离、倾翻的问题上更加适用，当边坡岩体为块状结构、层状破裂或一般破裂结构时，计算更为准确。著名的 UDEC 和3DEC 软件就是离散元分析软件。