赤平投影法在邊坡穩定性分析中的應用

(西安科技大學地質與環境學院 陜西 西安 710054)

露天廢棄礦山普遍存在于我國各省市，我國的露天廢棄礦山具有自己的特殊性，并且我國的國情需求與發達國家并不是一樣的，這就造成了很多露天廢棄礦山沒有實施地質環境的治理和土地的恢復工程等一系列治理措施，造成露天廢棄礦山的礦區內的環境很惡劣，為此我們特別需求探索與我國國情相適合的露天廢棄礦山地質環境治理的方法，這對于改善區域地質環境，建設美麗中國具有重大現實意義[1-3]。

一、研究方法

本次研究的邊坡穩定性分析采用赤平投影分析方法對邊坡穩定性進行分析。在赤平投影的分析方法中理正軟件是最普遍也是最有效直觀的方法。

理正軟件在巖質邊坡穩定性分析的模塊中，適用的范圍簡單平面、復雜平面、三維楔形體、赤平投影等，在赤平投影中的分析局限性是只能對兩組軟弱面進行分析，因此注意的事項就是先對已知赤平投影圖的軟弱面兩兩分析，出圖后在CAD中把兩兩分析的圖進行整合，全部整合在一幅赤平投影圖中，然后運用個人知識進行分析。

二、研究區邊坡的巖性及幾何形態特征

研究區四組主要邊坡，巖性為微風化白云惡質灰巖，近水平或斜向層理，豎向節理裂隙發育，局部見溶蝕痕跡，屬于較硬巖，錘擊聲較清脆，回彈，不易擊碎，微晶結構，薄層層狀構造。

現場剪切試驗測得結構面天然狀態內摩擦角31°～34°，平均為32°；飽和狀態內摩擦角29°～31°，平均為30°。推薦建議內摩擦角取30°。

縣道X042北側邊坡(邊坡1)，坡面整體產狀190°∠60°，坡頂面產狀約190°∠10°，最大坡高約90m，巖層層面產狀約20°∠11°，存在兩組典型優勢節理， JL1平均產狀約168°∠70°；JL2平均產狀約230°∠74°。

東北側邊坡(邊坡2)，坡面整體產狀50°∠50°，坡頂面產狀約50°∠10°，最大坡高約50m，巖層層面產狀約20°∠19°，存在兩組典型優勢節理， JL1平均產狀約168°∠70°；JL2平均產狀約230°∠74°。

縣道X042南側邊坡(邊坡3)，坡面產狀355°∠75°，坡頂面產狀約355°∠10°，最大坡高約30m，巖層層面產狀22°∠23°，存在三組典型優勢節理，JL1平均產狀約168°∠70°；JL2平均產狀約230°∠74°；JL3平均產狀約330°∠76°。

研究區南側面向水泥廠采礦場一側邊坡(邊坡4)，坡面產狀180°∠70°，坡頂面產狀約180°∠10°，最大坡高約15m，巖層層面產狀38°∠32°，存在三組典型優勢節理，JL1平均產狀約168°∠70°；JL2平均產狀約230°∠74°。

研究區邊坡為巖質邊坡，硬性結構面結合一般，巖體結構面發育組數2～3組，平均間距0.4～1.0m之間，薄層～中厚層結構，巖體完整程度為較完整，邊坡巖體類型為Ⅲ類，邊坡安全系數取1.3。

三、研究區邊坡的穩定性分析

(一)土體工程地質力學參數的選取

邊坡結構面的工程地質力學參數主要根據《建筑邊坡工程規范GB50330-2002》選取。

表3-1 巖質邊坡主要設計參數

(二)邊坡穩定性分析

本次研究的邊坡穩定性分析采用赤平投影分析方法對邊坡穩定性進行分析[4]。

(1)邊坡1，坡面整體產狀190°∠60°，坡頂面產狀約190°∠10°，最大坡高約90m，巖層層面產狀約20°∠11°，存在兩組典型優勢節理， JL1平均產狀約168°∠70°；JL2平均產狀約230°∠74°。用理正軟件分析得圖3-1。

圖3-1 邊坡1的穩定性分析圖

通過赤平投影分析，以上節理、裂隙不構成滑動楔形體的不利組合。邊坡1整體較穩定，但兩組節理與水平巖層層理相切割后，邊坡易發生崩塌地質災害。

(2)邊坡2，坡面整體產狀50°∠50°，坡頂面產狀約50°∠10°，最大坡高約50m，巖層層面產狀約20°∠19°，存在兩組典型優勢節理， JL1平均產狀約168°∠70°；JL2平均產狀約230°∠74°。用理正軟件分析得圖3-2。

圖3-2 邊坡2的穩定性分析圖

通過赤平投影分析，以上節理、裂隙不構成滑動楔形體的不利組合。邊坡2整體較穩定，但兩組節理與水平巖層層理互相切割后，邊坡易發生崩塌地質災害。

(3)邊坡3，坡面產狀355°∠75°，坡頂面產狀約355°∠10°，最大坡高約30m，巖層層面理產狀22°∠23°，存在三組典型優勢節理，JL1平均產狀約168°∠70°；JL2平均產狀約230°∠74°；JL3平均產狀約330°∠76°。用理正軟件分析得圖3-3。

圖3-3 邊坡3的穩定性分析圖

通過赤平投影分析，以上節理、裂隙不構成滑動楔形體的不利組合。邊坡3整體較穩定，但三組節理與水平巖層層理相切割后，邊坡易發生崩塌地質災害。

(4)邊坡4，坡面產狀180°∠70°，坡頂面產狀約180°∠10°，最大坡高約15m，巖層層面理產狀38°∠32°，存在三組典型優勢節理，JL1平均產狀約168°∠70°；JL2平均產狀約230°∠74°。用理正軟件分析得圖3-4。

圖4 邊坡4的穩定性分析圖

通過赤平投影分析，以上節理、裂隙不構成滑動楔形體的不利組合。邊坡4整體較穩定，但三組節理與水平巖層層理相切割后，邊坡易發生崩塌地質災害。

四、結論

通過赤平投影法對四個不同幾何形態下的邊坡進行分析得出，節理、裂隙不構成滑動楔形體的不利組合，四個邊坡整體較穩定，但三組節理與水平巖層層理相切割后，邊坡易發生崩塌地質災害。