技術特征：

1.一種露天礦邊坡形狀優化設計方法，其特征是，它包括以下內容：

1)計算極限坡角α_cr：

(1)對特定坡高H和坡角α，由滑移線場理論計算極限狀態下的邊坡坡面曲線，簡稱為極限坡面曲線，設坡頂為坐標原點，坡體一側為x軸正半軸，向下為y軸正半軸；

(2)M_α(x_α，y_α，θ_α，σ_α)為第α族滑移線上的點，M_β(x_β，y_β，θ_β，σ_β)為第β族滑移線上的點，由公式(1-1)～(1-4)解得滑移線場上的點M(x，y，θ，σ)，其中，x為橫坐標值，y為縱坐標值，θ為最大主應力σ₁與x軸交角，σ為特征應力，為兩族滑裂面交角平均值：

$x=\frac{x_{\mathrm{\α}}\·tan({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{\α}}-\mathrm{\μ})-x_{\mathrm{\β}}\·tan({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{\β}}+\mathrm{\μ})-(y_{\mathrm{\α}}-y_{\mathrm{\β}})}{tan({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{\α}}-\mathrm{\μ})-tan({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{\β}}+\mathrm{\μ})}---(1-1)$

$\left\{\begin{array}{c}y=(x-x_{\mathrm{\α}})\·tan({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{\α}}-\mathrm{\μ})+y_{\mathrm{\α}}\\ y=(x-x_{\mathrm{\β}})\·tan({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{\β}}+\mathrm{\μ})+y_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.---(1-2)$

(3)計算極限坡面曲線：M_b(x_b，y_b，θ_b，σ_b)為極限坡面曲線已知點，M′_β(x′_β，y′_β，θ′_β，σ′_β)為第β族滑移線上的已知點，由公式(2-1)～(2-4)解得極限坡面曲線上點M_ij(x_ij，y_ij，θ_ij，σ_ij)：

$x_{ij}=\frac{x_b\·{\mathrm{tan\θ}}_b-{x^{\′}}_{\mathrm{\θ}}\·\tan ({{\mathrm{\θ}}^{\′}}_{\mathrm{\β}}+\mathrm{\μ})+({y^{\′}}_{\mathrm{\β}}-y_b)}{{\mathrm{tan\θ}}_b-\tan ({{\mathrm{\θ}}^{\′}}_{\mathrm{\β}}+\mathrm{\μ})}---(2-1)$

$\left\{\begin{array}{c}{y}_{ij}=(x_{ij}-x_b)\·{\mathrm{tan\θ}}_b+y_b\\ y_{ij}=(x_{ij}-{x^{\′}}_{\mathrm{\β}})\·tan({{\mathrm{\θ}}^{\′}}_{\mathrm{\β}}+\mathrm{\μ})+{y^{\′}}_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.---(2-2)$

(4)邊界條件為：主動區OAB邊界條件：主動區第α、β族已知計算點M_α和M_β的橫坐標x＝Δx·i，Δx為計算步長，i為自然數，i＝0～N₁，N₁為步長數，取N₁＝999，y＝0，主動區邊界最大主應力與x軸交角主動區邊界特征應力P為坡頂荷載，滑移線交點計算公式為(1-1)～(1-4)；被動區OCD邊界條件：被動區滑移線交點計算公式依然為(1-1)～(1-4)，而極限坡面曲線，即OD線公式采用(2-1)～(2-4)，M_b第一個已知點就是坡頂原點數值，坐標值(x_b，y_b)＝(0，0)，過渡區OBC邊界條件：過渡區滑移線交點計算公式依然為(1-1)～(1-4)，而過渡區邊界點的特征應力為其中k為自然數，k＝0～N₂，Δθ＝θ_ΙΙΙ-θ_Ι，N₂為過渡區點剖分數，為滿足Δθ≥0，則必須因此坡頂荷載最小值，當邊坡算例無外荷載時，對邊坡坡頂施加P_min，此時即Δθ＝0，取N₂＝0；

(5)計算極限坡面曲線與坡底地基線交點橫坐標x₁，此時變換坐標系，設坡腳為坐標原點，向上為y軸正半軸，向邊坡體一側坡底地基線為x軸正半軸，當x₁>0時，判斷邊坡處于穩定狀態，此時增大坡角α，并重復上述步驟(1)～(4)；當x₁＝0時，即極限坡面曲線與邊坡坡面線相交于坡腳時，此時判斷邊坡處于極限狀態，坡角α為極限坡角α_cr；當x₁<0時，此時判斷邊坡處于破壞狀態；

2)將一系列的坡高H和極限坡角α_cr擬合便得到露天礦邊坡最優化形狀，由敏感性分析可知，坡高H和坡角α變大時，邊坡穩定性降低，因此邊坡保持極限狀態時，坡高H變大，極限坡角α_cr變小，由此可知，露天礦邊坡形狀優化設計結果為凸曲線；

3)礦山在進行坡面形狀優化設計時，要設定安全儲備系數，安全儲備系數的計算步驟為：

①首先由公式(3)對強度參數進行折減，

式中c為粘聚力，為摩擦角，F_i為折減系數，i為自然數；

②采用折減后的強度參數c₁和由1)的步驟(1)～(5)計算x₁；當x₁>0時，判斷邊坡處于穩定狀態，此時增大F_i，當x₁＝0時，即極限坡面曲線與邊坡坡面線相交于坡腳時，判斷邊坡處于極限狀態，此時F_i為露天礦山邊坡安全儲備系數。