抚顺西露天煤矿是亚洲第一大露天矿,在矿山不断开采的过程中,边坡逐渐变陡加深,易出现失稳,甚至滑坡。加之其地理位置的特殊性—位于抚顺市中心城区,边坡的稳定性问题已经成为现阶段制约矿山和抚顺市可持续发展的主要因素。西露天矿南帮边坡属于深大顺层边坡,边坡内部含有软弱夹层,边坡中部存在F5断层,对边坡西侧有约束解除作用。由于矿山的非对称开挖,导致边坡东西两侧潜在的滑坡体厚度不一致。而坑底的非对称回填则使得边坡底部应力分布不均匀。上述复杂的空间条件,加之边坡长期的蠕动变形,致使边坡的稳定性问题表现极为突出。矿山临近预定闭坑时间,但是由于矿山东部坑底仍有大量资源,如果继续开采,在后续开采中南帮边坡能否保持稳定,如果闭坑,怎样使得边坡保持长期稳定,这些问题的存在都使得对南帮边坡变形机理及稳定性开展系统性的研究工作极为迫切。鉴于以上问题,本文采用室内试验、现场联合监测以及数值模拟等手段相结合的方法,从多个角度,分区域对南帮深大顺层边坡的稳定性以及变形机理进行研究,并根据边坡变形及稳定性特点对南帮边坡开展动态稳定性控制研究。本文主要开展了以下几个方面的研究工作:1.从抚顺西露天煤矿南帮地质条件特征出发,运用SMR方法对南帮边坡总体的稳定性进行评价。运用数字摄影测量技术获取南帮边坡结构面的基本参数,并获取优势节理组。根据西露天矿南帮边坡现场破坏的特征和现象,运用SMR方法对边坡最可能发生破坏的部位和破坏模式进行分析。2.开展炭质泥岩试件的剪切蠕变试验特征研究。获得不同法向应力条件下炭质泥岩试件的时间—应变曲线,研究炭质泥岩剪切蠕变特性,分析了蠕变应变量与时间之间的关系、稳态阶段蠕变速率、破坏阶段蠕变特征、岩石蠕变破坏特征以及岩石表面裂纹扩展特征。3.对南帮西部边坡大变形机理进行了分析,并获得了炭质泥岩的动态抗剪强度参数。根据剪切蠕变试验获得了炭质泥岩的极限应变量,进而获得了边坡的极限变形量,对南帮西部边坡的大变形机理进行了分析。建立了炭质泥岩的非线性剪切蠕变方程,运用蠕变方程对试验数据进行拟合,获得方程中的蠕变参数,结合炭质泥岩的极限应变量,得到炭质泥岩弱层随时间衰减的动态抗剪强度参数。4.分析了南帮超大型非对称顺倾滑坡体的三维空间破坏机理。采用现场测量、卫星监测以及微震监测的联合监测手段对南帮西部边坡滑体的西侧边界附近岩体变形演化过程进行分析,并确定了滑体西侧边界空间形态。运用数值模拟手段,并结合卫星监测技术对南帮超大型非对称顺倾滑坡体的变形过程以及破坏机理进行了分析。5.对不同地质及开采条件下南帮边坡东部区域的稳定性进行了系统性分析,并对非对称回填后边坡的变形发展趋势进行了研究。从潜在滑坡体的不同厚度、角度、顺倾断层角度、反倾断层角度、边坡不同含水条件以及井工开采对边坡稳定性的影响入手,对边坡的可能破坏模式和变形规律进行研究。同时对边坡在非对称回填后边坡的变形发展趋势及规律进行研究,并对南帮东部边坡和西部边坡变形特点的差异进行了分析。6.根据南帮边坡变形及稳定性随时间的变化特征,提出了边坡的动态稳定性控制技术。结合边坡弱层的动态抗剪强度参数,对边坡的变形及稳定性随时间的发展趋势进行分析,并结合边坡的变形及稳定性特征,提出了边坡的动态稳定性控制技术。对西部坑口油厂采取局部微型桩群加固,并针对加固机理和效果展开研究。