礦山邊坡穩(wěn)定性分析及加固措施研究

季景山

（深圳市基礎(chǔ)工程有限公司，廣東 深圳 518001）

在礦山工程過程中，受到地形地質(zhì)條件的影響，極易產(chǎn)生高陡邊坡，影響著工程建設(shè)的安全性，影響工程經(jīng)濟(jì)效益?；诖?，深度分析礦山邊坡失穩(wěn)的原因，提出邊坡加固方法，有著重要的意義。

1 礦山邊坡的穩(wěn)定性影響因素分析

從邊坡的實(shí)際情況來說，地質(zhì)條件是主要影響因素，為內(nèi)力因素。除此之外，人為因素以及內(nèi)外應(yīng)力因素等外力因素，也是造成邊坡失穩(wěn)的主要原因。具體包括以下因素：①巖土體的抗風(fēng)化能力以及物理力學(xué)性質(zhì)等；②巖層節(jié)理裂隙發(fā)育情況、分布規(guī)律等；③地下水分布以及流動(dòng)狀態(tài)等；④地形條件、地貌條件等。開展礦山邊坡治理工作，要明確具體原因，結(jié)合工程實(shí)際情況，制定加固方案。

2 礦山邊坡穩(wěn)定性和加固實(shí)例分析

2.1 案例概述

以A項(xiàng)目為例，為礦山道路工程，長度為8.01km，礦山道路寬度范圍為20m～40m，沿線南部臨海，北部靠山，因?yàn)榈乩砦恢幂^為特殊，需要采取邊坡防護(hù)措施。從勘察資料能夠明確，在邊坡內(nèi)地層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，依據(jù)地層巖性以及成因時(shí)代等劃分，主要包括雜填土層、中風(fēng)化安山巖層、強(qiáng)風(fēng)化安山巖層。

2.2 邊坡穩(wěn)定性分析

采取平面滑動(dòng)法，對(duì)邊坡臨空面，開展穩(wěn)定性驗(yàn)算，邊坡工程安全級(jí)別為二級(jí)。經(jīng)過計(jì)算明確此邊坡為臨界穩(wěn)定狀態(tài)，受到外力作用，極易發(fā)生平面滑動(dòng)問題，因此需要采取加固處理。擬采用錨桿支護(hù)的方法。具體分析如下：

（1）計(jì)算模型：使用FLAC有限差分軟件，依據(jù)邊坡特征，按照1∶1指標(biāo)，構(gòu)建計(jì)算模型。建模如下：國道和下部路基厚度參數(shù)為3m；國道路基下斜率為1∶0.7的邊坡高度參數(shù)為20m，其下新建邊溝后厚度參數(shù)為3m土層，模型總寬度參數(shù)為62m，由于錨索布置間距參數(shù)為2×3m，為節(jié)省計(jì)算時(shí)間，僅考慮在XZ平面內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變情況，在模型Y方向，選擇3m為1個(gè)單元開展計(jì)算。

依據(jù)勘察資料，巖土體參數(shù)取值如下：1）強(qiáng)風(fēng)化安山巖。重度參數(shù)為22kN·m-3；黏聚力參數(shù)為12kPa；內(nèi)摩擦角參數(shù)為30°；彈性模量參數(shù)為600MPa；泊松比為0.40。2）中風(fēng)化安山巖。重度參數(shù)為25kN·m-3；黏聚力參數(shù)為30kPa；內(nèi)摩擦角參數(shù)為40°；彈性模量參數(shù)為1500MPa；泊松比為0.35。邊坡模型網(wǎng)格，選擇brick模塊，總計(jì)分為2920個(gè)單元以及4635個(gè)節(jié)點(diǎn)。邊坡巖土體使用Mojr Coulomb本構(gòu)模型，只考慮自重應(yīng)力。邊坡使用錨桿加固法，錨固參數(shù)如下：橫截面積為0.0004909m2；彈性模量參數(shù)為200GPa；水泥漿周長參數(shù)為0.2826m；水泥漿剛度為20MPa；水泥漿黏結(jié)力參數(shù)為100kN·m-1。

（2）計(jì)算結(jié)果：經(jīng)過計(jì)算，此礦山工程邊坡安全系數(shù)為1.145。從塑性區(qū)分布情況能夠得知，邊坡上部產(chǎn)生張拉破壞，深度約為2m，局部可以達(dá)到5m；邊坡下部出現(xiàn)剪力破壞，同張拉破壞區(qū)域，形成破壞面。此邊坡剪應(yīng)變較大的部分為潛在滑動(dòng)面。

2.3 加固效果

從加固前的豎向位移情況來說，前邊坡坡面位置數(shù)值方向最大位移處于1/3坡高位置周圍，最大位移達(dá)到9.69×10-2，并且?guī)r土體失穩(wěn)滑動(dòng)趨勢(shì)較為明顯；經(jīng)過加固后邊坡坡面位置豎直方向最大位移位置沒有發(fā)生明顯變化，但是坡面位置豎直方向最大位移只有5×10-3m。采取錨桿加固處理后，此邊坡的安全系數(shù)得以增加，增加48%左右，由此能夠證明此加固法的應(yīng)用，能夠獲得不錯(cuò)的加固效果。從施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來說，此邊坡完成初期變形后，邊坡坡體基本能夠維持穩(wěn)定狀態(tài)。錨桿的應(yīng)力變化，處于允許范圍內(nèi)，逐漸進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)[2]。

3 礦山邊坡穩(wěn)定性提升和加固措施

從礦山邊坡加固實(shí)踐來看，主要采取的加固措施如下：

（1）HDPE防滲膜護(hù)坡加固法。技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)如下：①開展防滲膜鋪設(shè)作業(yè)前，要做好邊坡表面清理工作，使其保持平整度。②做好HDPE厚度把控，使其處于1.0mm左右。③覆蓋防滲膜時(shí)，采取溝槽錨固法，做好加固處理。對(duì)于溝槽的深度，把控在0.5m左右；對(duì)于寬度控制為0.6m。④對(duì)于搭接部分，寬度把控為1m，保證接縫和坡腳線處于平行狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法操作簡單，而且成本低，適用于各個(gè)類型邊坡加固[3]。

（2）抗滑樁支護(hù)加固法。對(duì)于復(fù)雜破碎的露天邊坡加固，常采用抗滑樁支護(hù)加固法，發(fā)揮著重要的作用，使得邊坡不跟隨破碎帶移動(dòng)產(chǎn)生滑動(dòng)，引發(fā)塑性變形問題。為了保證其功能作用的發(fā)揮，要結(jié)合工程實(shí)際情況，設(shè)計(jì)抗滑樁支護(hù)方案，并且嚴(yán)格落實(shí)，保證加固效果。

（3）錨桿加固法。在礦山邊坡中，采用錨桿加固法，能夠保證邊坡的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)滑坡災(zāi)害。對(duì)于邊坡加固處理，若想要提升牢固性，建議使用錨桿，通過克服斷裂巖石錨桿向外的力，獲得穩(wěn)定斜率，使得邊坡結(jié)構(gòu)更加緊湊。

（4）排水措施。在礦山邊坡加固施工中，常用的排水措施包括地表排水措施和坡內(nèi)排水方法。運(yùn)用坡內(nèi)排水方法，要從工程具體情況出發(fā)，結(jié)合地質(zhì)地貌以及邊坡變化情況，設(shè)計(jì)加固方案。使用排水孔以及排水井等，降低邊坡內(nèi)部的地下水位。

（5）生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。多采取以下措施：①種草防護(hù)。選擇斜坡高度小于6m并且土壤條件較好的區(qū)域，開展種草防護(hù)。按照播種、溝播、噴播、植生帶步驟，開展施工作業(yè)。②土工網(wǎng)植樹防護(hù)。作為新型生物防護(hù)技術(shù)，土工網(wǎng)植樹防護(hù)在巖土工程邊坡加固處理中應(yīng)用，發(fā)揮著積極的作用，能夠減少坡面侵蝕，還能夠形成良好的水環(huán)境和土壤環(huán)境。

4 結(jié)語

綜上所述，在礦山工程邊坡加固中，為了保證加固的效果，要做好邊坡穩(wěn)定性分析，合理設(shè)計(jì)加固方案。目前，在邊坡加固中，采取HDPE防滲膜護(hù)坡加固法、抗滑樁支護(hù)加固法、錨桿加固法、生態(tài)護(hù)坡技術(shù)等，都能夠獲得不錯(cuò)的效果，為邊坡加固提供了多樣化選擇。

[1]吳凱.巖土工程中邊坡加固工程施工技術(shù)的研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2016(6).

[2]馬康.巖質(zhì)陡邊坡穩(wěn)定性影響因素敏感性分析及治理對(duì)策研究[D].武漢科技大學(xué),2016.

[3]黃振福.噴射混凝土在邊坡治理和保護(hù)中的應(yīng)用研究[J].大科技,2016(36).