論露天礦滑坡預(yù)測(cè)方法

王建法++邢光杰++王昌益

摘 要：傳統(tǒng)露天礦滑坡預(yù)測(cè)方法存在嚴(yán)重缺陷。爆破構(gòu)成了露天礦滑坡的加載作用。要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)露天礦滑坡，就必須建立滑坡與其控制因素之間關(guān)系描述的正確理論。該文確定了預(yù)測(cè)露天礦滑坡災(zāi)害的新理論與新方法，為露天礦滑坡預(yù)測(cè)研究開辟了新道路。

關(guān)鍵詞：露天礦滑坡 預(yù)測(cè)方法 研究方法

中圖分類號(hào)：TD164 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（a）-0037-02

滑坡構(gòu)成了露天礦安全生產(chǎn)的一大災(zāi)害。因此，長(zhǎng)期以來，人們十分重視露天礦邊坡穩(wěn)定性、預(yù)測(cè)與防治滑坡災(zāi)害的研究。目前，國(guó)內(nèi)外研究露天礦邊坡穩(wěn)定性、預(yù)測(cè)滑坡的方法如下：（1）工程地質(zhì)類比法；（2）結(jié)構(gòu)分析法；（3）極限平衡分析法；（4）數(shù)值分析法；（5）概率分析法。雖然這些方法應(yīng)用了很長(zhǎng)一段歷史時(shí)期，但由于傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)理論對(duì)作用與變化關(guān)系規(guī)律認(rèn)識(shí)的不全面性，對(duì)作用、變化、材料性質(zhì)概念及其統(tǒng)一關(guān)系規(guī)律認(rèn)識(shí)的不準(zhǔn)確性，導(dǎo)致了人們對(duì)露天礦邊坡性質(zhì)概念和露天礦滑坡與其控制因素之間關(guān)系規(guī)律認(rèn)識(shí)的不準(zhǔn)確性。因此，露天礦滑坡問題至今也沒有得到很好的解決。

1 當(dāng)前露天礦滑坡預(yù)測(cè)理論的缺陷

歸結(jié)起來，目前滑坡預(yù)測(cè)研究理論主要存在如下缺陷：

沒有正確表述滑坡運(yùn)動(dòng)與其控制因素之間關(guān)系的正確理論與方程，從而導(dǎo)致人們?cè)谶M(jìn)行滑坡預(yù)測(cè)研究中不能正確確定需要觀測(cè)哪些必要的物理量，不能準(zhǔn)確建立滑坡與其控制因素之間的關(guān)系方程，也就難以準(zhǔn)確描述和有效分析預(yù)測(cè)滑坡事故孕育、發(fā)展與發(fā)生過程。在滑坡預(yù)測(cè)實(shí)踐中，研究人員不只是走了一些彎路問題，而且大部分研究工作都是在做無用功。由于研究方向不正確，人們?cè)谟^測(cè)研究中獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)常常是與滑坡預(yù)測(cè)需要不相干的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析問題上也總是偏離核心，分析來分析去，始終找不到滑坡預(yù)測(cè)所需要的最終數(shù)據(jù)，獲取的結(jié)果常常是無效數(shù)據(jù)。人們對(duì)滑坡事故發(fā)生與其控制因素之間的定量關(guān)系規(guī)律認(rèn)識(shí)極其模糊，如對(duì)爆破、大氣降水、地表地下水、在邊坡上運(yùn)行的車輛和行人與滑坡孕育、發(fā)展、發(fā)生過程之間定量關(guān)系規(guī)律的認(rèn)識(shí)，迄今為止，國(guó)內(nèi)外都不很明確。實(shí)際上，在爆破理論中，目前也很難找到關(guān)于爆破與巖層破壞之間關(guān)系規(guī)律描述的直接關(guān)系理論公式。

爆破對(duì)滑坡構(gòu)成是一種加載作用。如果在滑坡體上爆破，炸藥爆炸產(chǎn)生的作用合量幾乎全部用于驅(qū)動(dòng)滑坡體運(yùn)動(dòng)；如果在滑坡體以外爆破，炸藥產(chǎn)生的作用量會(huì)有一部分用于驅(qū)動(dòng)滑坡體運(yùn)動(dòng)。在露天礦生產(chǎn)階段，爆破是滑坡孕育、發(fā)展、發(fā)生整個(gè)過程的直接驅(qū)動(dòng)因素。至于滑坡體是否滑坡，還與其他作用如重力、大氣降水作用有關(guān)，還與滑坡面的性質(zhì)有關(guān)。用爆破震動(dòng)速度、加速度和對(duì)應(yīng)的頻率等數(shù)據(jù)作為判據(jù)是不合適的，判別是否存在滑坡危險(xiǎn)性的判據(jù)應(yīng)該根據(jù)滑坡運(yùn)行的基本規(guī)律來確定，不是隨意可選的數(shù)據(jù)。能夠確切反映滑坡危險(xiǎn)性的數(shù)據(jù)主要是滑面的性質(zhì)及其變化率：在作用控制下表現(xiàn)為滑動(dòng)還是不滑動(dòng)？滑面生成速度緩慢還是很快？滑面的可滑性指數(shù)（或不可滑性指數(shù)）的變化率大還是小？這種數(shù)據(jù)才能直接告訴人們是否具有滑坡災(zāi)害發(fā)生的危險(xiǎn)！爆破震動(dòng)速度、加速度的大小不能體現(xiàn)是否具有滑坡危險(xiǎn)性。基本認(rèn)識(shí)不正確，是滑坡預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確、工作效率低下的根本原因。

總之，目前露天礦滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)與防治的困難，其關(guān)鍵原因在于理論力學(xué)與應(yīng)用力學(xué)體系存在不科學(xué)的思想方法和不科學(xué)的理論內(nèi)容。

2 露天礦滑坡預(yù)測(cè)方法研究

2.1 露天礦滑坡基本方程的建立和工作方向、目標(biāo)和工作內(nèi)容與任務(wù)的確立

根據(jù)發(fā)明專利“一種露天礦滑坡預(yù)測(cè)方法”（專利號(hào)為2016100588313），滑坡運(yùn)動(dòng)與其控制因素之間的關(guān)系可用如下方程式表述：

式中，m表示滑坡體的質(zhì)量；A表示驅(qū)動(dòng)滑坡體運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)作用量；E表示滑坡體的可滑程度（活動(dòng)性指數(shù)，叫虛度）；T表示滑坡體的不可滑程度（穩(wěn)定性指數(shù)，叫實(shí)度）；θ表示滑坡角（滑面傾角）；t表示滑坡體存在的時(shí)間（滑坡現(xiàn)象孕育、發(fā)展、發(fā)生時(shí)間）。其中，A=Ft，F(xiàn)表示驅(qū)動(dòng)滑坡體運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)作用力。

在露天礦邊坡穩(wěn)定性探測(cè)和滑坡預(yù)測(cè)研究工作開展之前，首先必須明確露天礦滑坡與其控制因素之間關(guān)系的理論方程，然后，確立工作方向、工作內(nèi)容、工作目標(biāo)和工作任務(wù)。根據(jù)上述基本理論方程，在露天礦工程地質(zhì)勘探階段、生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段，研究露天礦邊坡物質(zhì)性質(zhì)、進(jìn)行滑坡預(yù)測(cè)的主要工作方向、目標(biāo)、內(nèi)容與任務(wù)是確定上述方程中涉及到的作用量、作用力、虛作用量、虛作用力、實(shí)作用量、實(shí)作用力、虛度、實(shí)度、虛度變化率、實(shí)度變化率、滑坡角、滑坡質(zhì)量、滑坡體與滑面間的接觸面或?qū)砜赡苄纬傻幕妗⒖赡苄纬傻幕聞?dòng)力、滑坡預(yù)測(cè)方案與滑坡防治措施。

2.2 測(cè)量控制露天礦滑坡的作用量

與爆破有關(guān)的露天礦滑坡，其控制作用量主要有如下幾個(gè)：

3 結(jié)語

實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)和理論研究結(jié)果表明：爆破構(gòu)成了控制露天礦滑坡的加載作用，露天礦滑坡是在各種作用控制下發(fā)生的，預(yù)測(cè)露天礦滑坡，必須建立滑坡與其控制因素之間關(guān)系的正確理論方程，然后才能通過觀測(cè)研究和理論計(jì)算有效地預(yù)測(cè)露天礦滑坡事故。傳統(tǒng)露天礦滑坡預(yù)測(cè)方法存在嚴(yán)重缺陷。爆破構(gòu)成了露天礦滑坡的加載作用。該文確定了預(yù)測(cè)露天礦滑坡災(zāi)害的新理論與新方法，為露天礦滑坡預(yù)測(cè)研究開辟了新道路。

參考文獻(xiàn)

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