某廢棄礦山邊坡穩(wěn)定性分析與防護措施

王 勇

（海南省海洋地質(zhì)調(diào)查研究院，海南 海口 570206）

某廢棄礦山地貌單元屬花崗巖剝蝕丘陵，由4處礦坑組成，分別為1～4號礦坑，現(xiàn)狀開采面呈北西～南東向，北西向長約1.3km，南西向?qū)?36m～500m，邊幫最大高差超過百米，邊幫總體邊坡角70°～80°。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)繪以及現(xiàn)在開采坡面的裸露巖性顯示，礦區(qū)分多級開采，坡體巖性主要為中生代第五期侵入巖花崗巖，坡體巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育[1]。

1 工程地質(zhì)條件

（1） 地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)花崗巖為多期侵入，早期的巖體受后期侵入擠壓作用，巖體的原生節(jié)理、裂隙相當發(fā)育，尤其是豎向節(jié)埋裂隙較密集，部分裂隙面與坡面方向一致或近于一致，局部存在外傾的不利節(jié)埋裂隙面。巖體完整性較差，總體為較破碎，局部為破碎。因此，礦區(qū)開采對邊坡穩(wěn)定性的影響極大。

（2） 地層巖性

根據(jù)本次調(diào)繪，結(jié)合已開挖的坡面，可知礦區(qū)范圍內(nèi)地層由新至老為第四系花崗巖殘坡積層（Q4el+dl）及中生代第五期侵入巖花崗巖（λξ5E）。

2 廢棄礦山邊坡穩(wěn)定性分析

通過對4處礦坑邊坡選取代表性坡面，基于赤平投影圖法進行穩(wěn)定性分析如下：

（1）1號礦坑邊坡穩(wěn)定性分析

1號礦坑邊坡優(yōu)勢節(jié)理產(chǎn)狀主要為325°∠87°，微張～張開，延伸超過8m。坡面主要走向為180°和270°，坡面P1和P2傾向為270°和0°附近，結(jié)構(gòu)面J1走向與P1坡面走向夾角大于45°；結(jié)構(gòu)面J1走向與P2坡面走向夾角小于45°，且視傾角大于30°，坡體不存在滑動的可能。但邊坡局部存在少量節(jié)理因采石爆破、減載作用發(fā)生張裂。

圖1 1號礦坑節(jié)理赤平投影圖

（2） 2號礦坑邊坡穩(wěn)定性分析

2號礦坑邊坡主要發(fā)育3組優(yōu)勢節(jié)理，分別為：J1：115°∠53°，微張，延伸8m～10m；J2：265°∠71°，微張～張開，延伸超過8m；J3：82°∠80°，微張～張開，延伸5m～8m。J1和J2兩組節(jié)理的組合體交線傾向175°～205°，J2和J3兩組節(jié)理的組合體交線傾角355°～360°，且J2和J3兩組節(jié)理較陡，J1和J3兩組節(jié)理的組合體交線傾向20°～170°。2號坑坡面主要走向為90°～150°，坡面傾向為180°～240°之間，P1坡面走向100°，傾向190°，P2坡面走向147°，傾向237°。

P1坡面，J2和J3兩組結(jié)構(gòu)面傾角均陡于邊坡，且J2與J3節(jié)理面的組合投影的交點位于邊坡投影弧的對側(cè)，坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)，該組節(jié)理主要對巖體起切割、破壞的作用。J1與J2、J1與J3節(jié)理面的組合投影的交點均位于人工切坡及天然邊坡投影弧之間，坡體存在滑動的可能。

P2坡面，J2與J3、J1與J3兩組結(jié)構(gòu)面組合體傾角均陡于邊坡，且節(jié)理面的組合投影的交點位于邊坡投影弧的對側(cè)，坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)，該組節(jié)理主要對巖體起切割、破壞的作用。J1與J2節(jié)理面的組合投影的交點均位于人工切坡及天然邊坡投影弧之間，坡體存在滑動的可能[2]。

圖2 2號礦坑節(jié)理赤平投影圖

（3） 3號礦坑邊坡穩(wěn)定性分析

3號礦坑邊坡主要發(fā)育3組優(yōu)勢節(jié)理，分別為：J1：95° ∠78°，微張～張開，延伸超過8m；J2：265°∠74°，微張，延伸超過10m；J3：75°∠80°，微張～張開，延伸5m～8m。J1和J2兩組節(jié)理的組合體交線傾向345°～355°，J2和J3兩組節(jié)理的組合體交線傾角175°～185°，J1和J3兩組節(jié)理的組合體交線傾向20°～165°，且J1、J2和J3三組節(jié)理較陡，節(jié)理對于邊坡巖體主要是切割破壞的作用，3號坑坡面主要走向為5～185°，呈圓弧形分布，坡面傾向為150°～275°之間。

P1、P2坡面，J1和J2結(jié)構(gòu)面投影的交點位于人工切坡與天然邊坡投影弧之間，該組節(jié)理對巖體起切割、破壞的作用，產(chǎn)生楔形滑動體，坡體存在滑動的可能性。J1與J3、J2與J3節(jié)理面組合投影的交點位于人工切坡與天然邊坡投影弧的對側(cè)，坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

P3坡面，J1、J2、J3節(jié)理面兩兩組合投影的交點位于人工切坡與天然邊坡投影弧的對側(cè)，坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 3號礦坑節(jié)理赤平投影圖

（4） 4號礦坑邊坡巖體整體穩(wěn)定性評估

4號礦坑邊坡主要發(fā)育3組優(yōu)勢節(jié)理，分別為：J1：5°∠75°，微張～張開，延伸5m～8m；J2：85°∠78°，微張～張開，延伸超過8m；J3：265°∠75°，微張，延伸超過10m；J1和J2兩組節(jié)理的組合體交線傾向0～90°，J1和J3兩組節(jié)理的組合體交線傾向275°～355°，且J2和J3三組節(jié)理較陡，節(jié)理對于邊坡巖體主要是切割破壞的作用，4號坑坡面主要走向為120°～210°，呈半圓弧形分布，坡面傾向為210°～300°之間，P1坡面的傾向295°，走向205°，P2坡面的傾向192°，走向102°。

P1、P2坡面，J2和J3結(jié)構(gòu)面投影的交點位于人工切坡與天然邊坡投影弧之間，且交線的傾角陡于邊坡，不能形成楔形體，坡體處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)；J1與J3、J2與J3結(jié)構(gòu)面投影的交點位于投影弧的對側(cè)，坡體處于穩(wěn)定。

圖4 4號礦坑節(jié)理赤平投影圖

3 防護措施

（1）1號礦坑加固防護措施，1號礦坑巖體主要發(fā)育的節(jié)理傾角近似垂直，且陡于坡面，不具備滑動的可能。坡體加固應(yīng)主要以清理危巖、裂縫灌漿等形式進行處理，必要時對于坡面節(jié)理較發(fā)育區(qū)域巖體施加隨機錨索（桿）等措施。

（2）2號礦坑加固防護措施。2號礦坑巖體主要發(fā)育的節(jié)理組合在局部坡面范圍內(nèi)是外傾型結(jié)構(gòu)面，坡體加固首先應(yīng)以清理危巖為主，對于外傾型結(jié)構(gòu)面，施加承壓板錨索和錨索加固的方式進行處理；下部巖體節(jié)理較發(fā)育區(qū)域，施加錨索進行加固，坡面采用主防護網(wǎng)進行防護。

（3）3號礦坑加固防護措施。3號礦坑巖體主要發(fā)育的節(jié)理組合在局部坡面范圍內(nèi)是內(nèi)傾型結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面對巖體主要為切割破壞的作用。坡體加固首先應(yīng)以清理危巖為主，對于坡面節(jié)理較發(fā)育范圍巖體施加錨索進行加固，坡面采用主防護網(wǎng)進行防護。

（4）4號礦坑加固防護措施。4號礦坑巖體主要發(fā)育的節(jié)理組合在局部坡面范圍內(nèi)是內(nèi)傾型結(jié)構(gòu)面，且結(jié)構(gòu)面陡于坡面，不具備滑動的條件。坡體加固首先應(yīng)以清理危巖、裂縫灌漿等形式進行處理，必要時對于坡面節(jié)理較發(fā)育區(qū)域巖體施加隨機錨索（桿）等措施[3]。

4 結(jié)論及建議

通過赤平投影法分析，1號坑和4號坑的節(jié)理組合結(jié)構(gòu)面為陡于坡面，不具備滑動的可能，施工過程中首先清理塹頂及坡體的危巖落石，通過嵌補、灌漿等方式對裂隙進行注漿，有針對性地進行加固處理。2號坑和3號坑的節(jié)理組合結(jié)構(gòu)面在局部坡面范圍內(nèi)為外傾型，具備滑動的條件，邊坡整治設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)分析對外傾型結(jié)構(gòu)面的坡面進行重點加固，節(jié)理裂隙較發(fā)育區(qū)域采取隨機錨索（桿）進行加固，坡面采用主防護網(wǎng)進行防護，后期通過綠化工程等方式進行處理，同時，應(yīng)充分考慮邊坡的弧形特點，采取針對性強的加固措施。