韶關市某礦山邊坡穩定性分析及防治

段紅梅

（廣東省地質局第三地質大隊，廣東 韶關 512028）

1 礦山地質環境條件

礦區位于南嶺山脈中段，屬于低山區，坡度一般在10°～30°。礦區大面積分布上泥盆統天子嶺組。礦區位于瑤山復向斜的北段，呈現以褶皺構造最為發育，斷裂構造次之的特征。礦區無大的地表水體和其他地下水補給來源，地表水、地下水完全依靠大氣降水補給。礦山屬于小型礦山，處于地震基本烈度Ⅵ度區，區域地殼穩定，其工程設防烈度為Ⅵ度。礦山西南側緊鄰城鎮，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，礦山地質環境條件中等。

2 礦山邊坡穩定性分析

（1）礦區邊坡類型，礦區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。本文重點對露天開采形成的人工開挖邊坡穩定性進行分析和評價。

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

（3）人工開挖邊坡穩定性計算方法分析。目前，工程界普遍運用的計算邊坡穩定性方法是極限平衡法，它的基礎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 邊坡穩定計算方法

在計算邊坡的穩定系數算法中，簡化Bishop法是較實用的，它屬于一種邊坡穩定分析中的“條分法”之一，在“條分法”中將巖土體從本質上看作剛塑性材料。在邊坡穩定系數計算的時候，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的側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行考慮，但對豎向剪切力之作用不予考慮，邊坡的安全系數被定義為如下公式：

沿整個滑裂面產生的抗滑力Ti與滑力T之比即是邊坡安全系數Fs。

（4）人工開挖邊坡穩定性計算參數選取及計算。巖體強度受到多方面的影響因素，巖體內不連續面的密度和巖體受到地下水的影響是最主要的因素。因此，根據邊坡巖體不連續面密度的巖石強度弱化，巖石力學參數受到水的影響減少，作為一種工程方法巖體力學參數由巖石力學參數轉換而來。依據分析計算各種力學指標、現場巖體的原位試驗、室內各項巖石的物理力學試驗，結合水文地質條件、邊坡工程地質、各類巖石試樣的取樣情況，對于礦區的邊坡巖體，我們運用以下方法：a.根據礦體內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.對強風化巖體來說，考慮巖石強度與裂隙面強度逐漸趨于相同，因此把巖塊直剪試驗的CR減少0.7-0.8倍；把完整無裂隙巖塊中的內摩擦系數減少0.8-0.9倍。粘聚力均值為1.06MPa，摩擦系數f= t anΦ的均值μf=0.726。在實踐中，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體，邊坡的安全系數計算中采取Bishop法。經過計算發現：剖面左右側的最小安全系數都比允許的安全系數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此段邊坡；剖面的最小安全系數都比允許的安全系數小，邊坡的穩定性較差。

3 邊坡治理

3.1 邊坡治理措施概述

①控制爆破技術：在邊坡穩定問題中，控制爆破技術是一個關鍵的問題，爆破之后導致許多露天礦邊坡失去穩定。控制爆破包括有效的預裂爆破、對爆破的松動帶厚度進行有效的控制、對靠幫爆破每段的藥量進行有效的控制等三方面的重要內容。②地面防排水：為了避免受到邊坡的上部洪水的流入，應當在邊坡的上部修建一個排水溝，把地表上面的水流引走，邊坡的穩定性便能夠得以提高。③加強邊坡監測工作：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化。需要通過儀器對巖體的變形進行監測，通過監測能夠對巖體出現變形及早地發現，然后對它破壞的可能性進行分析，以便及時采取措施對其治理。3.2 邊坡治理工程

結合上述對礦區邊坡穩定性分析的結果，綜合考慮礦區的自然條件、地質條件、經驗及技術條件和場地特殊條件，通過經濟比選和施工可行性比選，確定采用排水措施、擋墻工程、土地生態復綠恢復和監測措施進行治理邊坡。

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，排水溝布置應按現場實際情況作相應調整。②擋墻工程：根據邊坡實際情況優先采用仰斜墻，其次采用垂直墻。③生態復綠工程：可根據情況，采用植樹、種草等工程措施，以修復生態；也可進行整平、覆土、復綠、造景等土地復綠工程措施進行生態重建。④監測措施：在人工邊坡體上布置GPS監測墩。定期進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，對發生破壞的邊坡進行的簡易觀測。在預測巖移區及其他邊坡或壩體上設立變形監測點（成線狀、網絡狀），用GPS接收機定期監測變形區內網點的三維（X,Y,Z）位移變化；通過對比分析邊坡體位移變化，分析及預測邊坡的穩定性及崩滑破壞的可能性。

4 結語

上述邊坡治理方案經采用后，由后期調查表明，邊坡治理措施得當，目前穩定性較好。