韶關(guān)市某礦山邊坡穩(wěn)定性分析及防治

段紅梅

（廣東省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊，廣東 韶關(guān) 512028）

1 礦山地質(zhì)環(huán)境條件

礦區(qū)位于南嶺山脈中段，屬于低山區(qū)，坡度一般在10°～30°。礦區(qū)大面積分布上泥盆統(tǒng)天子嶺組。礦區(qū)位于瑤山復(fù)向斜的北段，呈現(xiàn)以褶皺構(gòu)造最為發(fā)育，斷裂構(gòu)造次之的特征。礦區(qū)無大的地表水體和其他地下水補(bǔ)給來源，地表水、地下水完全依靠大氣降水補(bǔ)給。礦山屬于小型礦山，處于地震基本烈度Ⅵ度區(qū)，區(qū)域地殼穩(wěn)定，其工程設(shè)防烈度為Ⅵ度。礦山西南側(cè)緊鄰城鎮(zhèn)，周邊分布有4個村莊，為正在開采的礦山，人類工程活動中等。綜上，礦山地質(zhì)環(huán)境條件中等。

2 礦山邊坡穩(wěn)定性分析

（1）礦區(qū)邊坡類型，礦區(qū)主要存在兩種類型的邊坡：①露天開采所形成的人工開挖邊坡；②礦山尾礦堆放形成的尾礦邊坡。本文重點(diǎn)對露天開采形成的人工開挖邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析和評價。

（2）人工開挖邊坡穩(wěn)定性分析。分析邊坡的穩(wěn)定性，是按照工程地質(zhì)條件來確定斷面的合理尺寸，即邊坡允許的坡高和坡度，對擬定的尺寸驗(yàn)算是否穩(wěn)定。其以定性分析為基礎(chǔ)，以定量計算為輔助，進(jìn)行綜合評價的。本文是對人工開挖邊坡的穩(wěn)定性問題進(jìn)行研究。在三維空間的相關(guān)問題上，分析邊坡在工程的受力狀態(tài)中的影響，為了使分析過程更好操作，所以一般運(yùn)用二維的分析方法。在分析的時候，對構(gòu)造地應(yīng)力產(chǎn)生的影響不用考慮，主要是上覆巖體的自重應(yīng)力。

（3）人工開挖邊坡穩(wěn)定性計算方法分析。目前，工程界普遍運(yùn)用的計算邊坡穩(wěn)定性方法是極限平衡法，它的基礎(chǔ)是極限平衡原理和條分法，由于破壞面形狀和條塊間力的假定條件的不同，極限平衡法形成了兩個考慮圓弧滑動面的Bishop法和瑞典法，以及Janbu法、剩余推力法、Morgenstem-Priee法、瑞典法等考慮任意形狀滑動面方法。由于各種方法具有不同的假設(shè)條件，所以它們的適用條件及計算精度也有不同（見表1）。

表1 邊坡穩(wěn)定計算方法

在計算邊坡的穩(wěn)定系數(shù)算法中，簡化Bishop法是較實(shí)用的，它屬于一種邊坡穩(wěn)定分析中的“條分法”之一，在“條分法”中將巖土體從本質(zhì)上看作剛塑性材料。在邊坡穩(wěn)定系數(shù)計算的時候，簡化Bishop法引入圓弧形的滑動面形狀；兩個基本假定被條塊兩側(cè)的側(cè)向力的相互作用抵消。在簡化Bishop條分法中，其基本原理是對各個分條間的水平作用力之影響進(jìn)行考慮，但對豎向剪切力之作用不予考慮，邊坡的安全系數(shù)被定義為如下公式：

沿整個滑裂面產(chǎn)生的抗滑力Ti與滑力T之比即是邊坡安全系數(shù)Fs。

（4）人工開挖邊坡穩(wěn)定性計算參數(shù)選取及計算。巖體強(qiáng)度受到多方面的影響因素，巖體內(nèi)不連續(xù)面的密度和巖體受到地下水的影響是最主要的因素。因此，根據(jù)邊坡巖體不連續(xù)面密度的巖石強(qiáng)度弱化，巖石力學(xué)參數(shù)受到水的影響減少，作為一種工程方法巖體力學(xué)參數(shù)由巖石力學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)換而來。依據(jù)分析計算各種力學(xué)指標(biāo)、現(xiàn)場巖體的原位試驗(yàn)、室內(nèi)各項巖石的物理力學(xué)試驗(yàn)，結(jié)合水文地質(zhì)條件、邊坡工程地質(zhì)、各類巖石試樣的取樣情況，對于礦區(qū)的邊坡巖體，我們運(yùn)用以下方法：a.根據(jù)礦體內(nèi)聚力所受到的裂隙密度i的影響，將巖塊的CR降低（i+k）倍（K=20-40）；b.對強(qiáng)風(fēng)化巖體來說，考慮巖石強(qiáng)度與裂隙面強(qiáng)度逐漸趨于相同，因此把巖塊直剪試驗(yàn)的CR減少0.7-0.8倍；把完整無裂隙巖塊中的內(nèi)摩擦系數(shù)減少0.8-0.9倍。粘聚力均值為1.06MPa，摩擦系數(shù)f= t anΦ的均值μf=0.726。在實(shí)踐中，圓弧形破壞是礦山邊坡的主要破壞模式，因此我們把邊坡看作是均質(zhì)體，邊坡的安全系數(shù)計算中采取Bishop法。經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)：剖面左右側(cè)的最小安全系數(shù)都比允許的安全系數(shù)1.15要小。

此處開挖形成的邊坡隱藏的滑動面很危險，在地下開采邊坡下駐留礦體時要尤其注意防護(hù)此段邊坡；剖面的最小安全系數(shù)都比允許的安全系數(shù)小，邊坡的穩(wěn)定性較差。

3 邊坡治理

3.1 邊坡治理措施概述

①控制爆破技術(shù)：在邊坡穩(wěn)定問題中，控制爆破技術(shù)是一個關(guān)鍵的問題，爆破之后導(dǎo)致許多露天礦邊坡失去穩(wěn)定?？刂票瓢ㄓ行У念A(yù)裂爆破、對爆破的松動帶厚度進(jìn)行有效的控制、對靠幫爆破每段的藥量進(jìn)行有效的控制等三方面的重要內(nèi)容。②地面防排水：為了避免受到邊坡的上部洪水的流入，應(yīng)當(dāng)在邊坡的上部修建一個排水溝，把地表上面的水流引走，邊坡的穩(wěn)定性便能夠得以提高。③加強(qiáng)邊坡監(jiān)測工作：破壞是一個漫長的變化過程，有的巖體雖有變形但卻尚未破壞，有的正在由變形向破壞轉(zhuǎn)化。需要通過儀器對巖體的變形進(jìn)行監(jiān)測，通過監(jiān)測能夠?qū)r體出現(xiàn)變形及早地發(fā)現(xiàn)，然后對它破壞的可能性進(jìn)行分析，以便及時采取措施對其治理。3.2 邊坡治理工程

結(jié)合上述對礦區(qū)邊坡穩(wěn)定性分析的結(jié)果，綜合考慮礦區(qū)的自然條件、地質(zhì)條件、經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)條件和場地特殊條件，通過經(jīng)濟(jì)比選和施工可行性比選，確定采用排水措施、擋墻工程、土地生態(tài)復(fù)綠恢復(fù)和監(jiān)測措施進(jìn)行治理邊坡。

①排水措施：排水工程由截水溝和排水溝組成，在廢石堆體的外側(cè)布置兩條排水溝，在廢石堆體的后部布置一條截水溝。施工時，排水溝布置應(yīng)按現(xiàn)場實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整。②擋墻工程：根據(jù)邊坡實(shí)際情況優(yōu)先采用仰斜墻，其次采用垂直墻。③生態(tài)復(fù)綠工程：可根據(jù)情況，采用植樹、種草等工程措施，以修復(fù)生態(tài)；也可進(jìn)行整平、覆土、復(fù)綠、造景等土地復(fù)綠工程措施進(jìn)行生態(tài)重建。④監(jiān)測措施：在人工邊坡體上布置GPS監(jiān)測墩。定期進(jìn)行鉆孔中地下水位變化的測量與記錄，對比其變化性；初步判定滑坡體所處的變形階段及中短期滑動的趨勢，對發(fā)生破壞的邊坡進(jìn)行的簡易觀測。在預(yù)測巖移區(qū)及其他邊坡或壩體上設(shè)立變形監(jiān)測點(diǎn)（成線狀、網(wǎng)絡(luò)狀），用GPS接收機(jī)定期監(jiān)測變形區(qū)內(nèi)網(wǎng)點(diǎn)的三維（X,Y,Z）位移變化；通過對比分析邊坡體位移變化，分析及預(yù)測邊坡的穩(wěn)定性及崩滑破壞的可能性。

4 結(jié)語

上述邊坡治理方案經(jīng)采用后，由后期調(diào)查表明，邊坡治理措施得當(dāng)，目前穩(wěn)定性較好。