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露天矿排土场是排弃露天采场内剥离物的场地,排弃物可是土,岩石或土岩混合料,基底为土层或岩层。排土场有很多影响边坡稳定性的因素,其中水的作用尤为重要。水是影响边坡稳定性的一个极为不利的因素,雨水入渗和地下水位上升将导致边坡水力坡降增大,排土场边坡稳定性下降。水在排土场边坡变形破坏中起着重要作用,是影响排土场边坡变形破坏稳定的重要因素。本文的研究目的是研究渗流作用和沉积作用对排土场边坡稳定性的影响,理论与试验分析不同矿山地质剖面情况,测量渗流在有效压力情况下对排土场边坡稳定的影响。为了能够研究排土场对边坡稳定的影响,被进行了三个实验分别为:比重试验,固结试验与渗流实验。试验中用的颗粒分别为细颗粒（粘土）,中颗粒（土）和粗颗粒（砂岩）。在开始实验之前,颗粒的分离是非常重要的。使用筛选过程可以找到用于进行试验的每个颗粒的大小,颗粒直径Φ分别为:细颗粒（0.250.50mm）,中颗粒（0.82.0mm）与粗颗粒（5.08.0mm）。为了找出这个试验的重要结果,第一需要找到这三种不同颗粒的比重。比重试验是使用4°C的水,瓶子和颗粒进行的。结果为细颗粒（2.53）,中颗粒（2.69）和粗颗粒（2.41）。1-固结试验:做完比重试验后,开始了固结试验。从细、中、粗三个尺寸进行试验,以获得每个试样的试验平均结果。众所周知,露天排土场由不同细、中、粗比例的试样组成,因此,对以下比例分别进行了更多的试验:1:1:1、1:2:4、1:4:2和4:2:1（细:中:粗）。根据不同矿山的地质剖面,对混合料（粘土:土:砂岩=1:1:1、1:2:4、1:4:2、4:2:1）的比例进行计算,确定粘土、土与砂岩的厚度比。该比例由各自的矿业选择:1:2:4（河曲矿）,1:4:2（神华宝日希勒矿与伊敏河矿）和4:2:1（云南小龙潭）。在固结试验测定了每一个试样收到100kPa,200kPa,400kPa,800kPa和1600kPa的有效压力会对孔隙度,孔隙比,体积压缩系数与压缩系数有什么样的变化与影响。固结试验得到了一下分析:a)细颗粒:可以看出,当饱和可压缩粘土层受到应力增加时,立即发生弹性沉降（见图4-11）,当24小时内使用100kPa的有效压力时,试样高度从40 mm变为33mm,这意味着对于粘土,施加到其上的第一个有效压力变化非常快。使用后1600kPa变为28.311mm,从0-100kPa变化较大,从100-1600kPa变化较之刚开始的变形较慢。可以看出,随着有效压力的增加,孔隙比（见图4-12）、孔隙度、体积压缩系数和压缩系数都会显著降低,因此可以得出结论,粘土中的固结引起的沉降可能比弹性沉降大几倍。b)中颗粒:从饱和土的应力增大情况可以看出,弹性沉降不会立即发生（见图4-13）,24小时内作用压力为100kPa时,试样高度由40变为39.498mm,使用1600kPa后变为37.813mm。可以看出,孔隙比（见图4-14）、孔隙度、体积压缩系数和压缩系数随有效压力的增加而减小,但与粘土相比,土的减小速度非常缓慢。可以得出结论,在土中,弹性沉降和固结同时发生。c)粗颗粒:可以看出,当砂岩受到应力增加时,弹性沉降不会立即发生,但有效压力越大,弹性沉降就越大（见图4-15）。当在24h内使用100kPa的有效压力时,试样高度从40到39.733mm,这意味着对于砂岩而言,在施加到其上的第一个有效压力下变化非常缓慢。使用后1600kPa变为35.88mm,从0-100kPa变化不大,从100-1600kPa变化较大。可以看出,随着有效压力的增加,孔隙比（见图4-16）、孔隙度减小。在固结试验中,粗试样在物理变化方面比中试样变化大。d)1:1:1:可以看出,当1:1:1受到应力增加时,弹性沉降立即发生,与粘土反应非常相似（见图4-17）,当24小时内使用100kPa的有效压力时,试样高度从40到37.194 mm变化,这意味着对于1:1:1,施加在其上的第一个有效压力变化非常快。使用1600kPa至34.210mm后,从0100kPa变化较大,从1001600kPa变化较开始变形较慢。由于细中粗试样的存在量（质量）相同,可以看到孔隙比（见图4-18）、孔隙度、体积压缩系数和压缩系数缓慢下降,这意味着3个试样发生了反应,但粘土的反应更为明显。e)1:2:4:对于1:2:4的试样,几乎与粗试样相同,因为粗试样的百分比较大。唯一不同的是,由于粗颗粒（破碎岩石）自然具有较高的孔隙度,细与中试件与粗试样插层,使孔隙变小。f)1:4:2:对于1:4:2试样,立即发生弹性沉降有两个原因:一是因为粗颗粒有较大的孔隙比,这样中颗粒会与它插层;第二种是细颗粒又弹性沉降高又会跟中与粗颗粒插层。g)4:1:2:对于4:1:2的试样,由于大部分比例为粘土,且与细颗粒具有相同的活动性,因此,中与粗颗粒不会产生很大的影响。固结之后试样变化排名,从100kPa到1600kPa,孔隙度变化最大的有:细>粗>中;4:1:2>1:1:1>1:2:4>1:4:22-渗流试验:这个实验最主要的意义是排土场受到有效压力的情况下会对水在排土场渗流有什么样的影响。在这个试验中使用了两种渗流试验方法分别为:常水头渗透试验（为了渗透性比较大的土岩）与变水头渗透试验（渗透性比较小的土）。不同粒径以及不同配比土样渗流试验结果如下:a)细颗粒:粘土的渗透系数很小,增加的有效压力影响会更小。从试验中可以看出,当有效压力为100kPa时,渗透系数为8.18×10-08;当有效压力为1600kPa时,渗透系数为0.218×10-08,两者之间相差很大,容易影响排土场的稳定性。这意味着压力越大,渗透系数（k）、渗透速度（v）和渗流速度（vs）越小。b)中颗粒:土有很高的渗透性,由于孔隙水的增加而引起的排水立即完成。由试验可知,当有效压力为100kPa时,渗透系数为4.29×10-03;当有效压力为1600kPa时,渗透系数为2.48×10-03,两者相差不大,但可以看出,有效压力对土的稳定性有影响。这就意味着压力越大,渗透系数（k）的渗透速度（v）和渗流速度（vs）就越小。c)粗颗粒:砂岩有很高的渗透性,由于孔隙水的增加而引起的排水立即完成。从实验中可以看出,当有效压力为100kPa时,渗透系数为1.6×10-02;当有效压力为1600kPa时,渗透系数为1.09×10-02,两者相差很小。粗试样固结时,高度与孔隙比变化很大,而渗水时,渗透系数（k）渗透速度（v）和渗流速度（vs）继续增大,变化不大。d)细、中、粗颗粒比例为1:1:1时:有效压力为100kPa时,渗透系数为17.4×10-06;有效压力为1600kPa时,渗透系数为0.0112×10-06,即使3个样本的百分比相同,但可以得出粘土影响最大的结论,它们之间的差异非常大,很容易影响排土场的稳定性。这意味着压力越大,渗透系数（k）、排出速度（v）和渗透速度（vs）越小。e)细、中、粗颗粒比例为1:2:4时:有效压力为100kPa时,渗透系数为5.12×10-03;有效压力为1600kPa时,渗透系数为1.49×10-03,它们之间的差异并不是很大,因为大多数存在粗颗粒。这就意味着压力越大,渗透系数（k）的渗透速度（v）和渗流速度（vs）就越小。f)细、中、粗颗粒比例为1:4:2时:有效压力为100kPa时,渗透系数为11.7×10-04;有效压力为1600kPa时,渗透系数为0.476×10-04。压力越大,渗透系数（k）、渗透速度（v）和渗流速度（vs）越小。g)细、中、粗颗粒比例为4:1:2时:由于试样大部分是粘土,所以渗透系数非常小。从试验中可以看出,当有效压力为100kPa时,渗透系数为11.9×10-08;当有效压力为1600kPa时,渗透系数为0.243×10-08,两者相差很大,容易影响排土场的稳定性。这意味着压力越大,渗透系数（k）、渗透速度（v）和渗流速度（vs）越小。本论文结论为:1)实验做完后发现随着有效压力的增加,水在排土场里的渗透系数,渗透速度,渗流速度减小。有效压力的增加会引起排土场孔隙变化和排土场试样中的水更难渗入,这样排土场会更不安全与更易发生滑坡。有效压力对渗流速度在粗颗粒与配比为1:2:4时影响不大,但明显有一定的变化。2)当排土场高度增加时,松散的含水排弃物被压密而出现孔隙水压力,抗滑摩擦力减小,而且常引起滑动。用’???公式可以找到高度与有效压力关系,随着有效压力时间的增加,边坡的安全稳定性系数减小,孔隙度,孔隙比也会减小。这样边坡终将向不稳定状态演变。3)砂岩在固结试验过程中易发生破裂,随着有效压力的增大,破裂现象更加严重。破碎形式可分为两种:一种是完全破碎成大小均匀的小石块;另一种是由于石块之间的连锁作用造成的拐角处破碎。在粗颗粒破碎过程中,排土场会发生移动,很难准确知道在此过程中移动的岩石,具体位置与什么时候破碎。岩石的移动对露天矿是致命的。由于破碎作用,小石块数量增加,孔隙比变小。4)水温度会影响排土场的渗水。粘度越大,密度越大,水在排土场的渗流速度、渗透速度和渗透系数越慢。如果排土场的渗水速度越慢,会导致堵水,水在排土场的时间越长,排土场会更不安全。5)水位线越高,水量越大,边坡土的重量也越大;这样会对排土场边坡给予额外的重量,而且使重力大于摩擦力,从而自动导致滑坡。所以渗透系数越大,水位线越低,在这种情况下,排土场边坡就越稳定。6)在模拟分析部分,发现使用具有相同渗透系数（K）的3个不同水位（80,50和20米）,在3个水位中,从坡地流出的水通量几乎相同。这意味着,在边坡内部渗漏的水量不同,但渗透面（出水）的下游通量在3种情况下几乎相同。可以得出结论,由于高水位来水量大,因此排出的水量将很小,造成露天排土场积水、堵水、加重,更易发生滑坡。该论文有图46幅,表46个,参考文献76遍