礦山工程勘查中滑坡災害發展幾率評估分析

陳 濤

（江西省勘察設計研究院，江西 南昌 330200）

礦山地質勘查是地質找礦工作的前提條件，但在近年來反饋的工程勘查作業信息發現，礦山地質滑坡現象較為嚴重。此種災害是地質災害的常見類型，一旦礦區發生地質災害，便會對勘查作業的可持續實施造成極大的影響，甚至會干預到勘查作業隊伍的人身安全，對礦區工作單位造成嚴重的經濟損失[1]。并且，相比其他類型的地質災害，滑坡災害具有較強的發展性，災害會持續影響或干預到相關工作的持續實施。然而，有關工作的實施受到現有認知的影響，導致相關工作實施存在難度。而出現此種問題的原因主要是依賴現有技術的應用，大部分地質勘查作業單位在執行礦山勘查工程時，采用相同的技術，而這些技術得到的地質信息幾乎一致，無法在實際作業中起到互補的作用。總體而言，我國現有的地質災害綜合分析方法無論是基于理論層面分析，或是基于實踐層面操作，均缺少一個系統化的過程。因此，本文將以地質滑坡災害為例，對此種類型災害的發展概率進行評估分析，綜合評估分析得到的結果，進行地質災害現象發生的有效規律，從而避免由于災害響應不及時導致的安全事故，降低礦山工程勘查地質作業中的經濟方面損失。

1 礦山工程勘查中滑坡災害發展幾率評估分析

1.1 提取滑坡災害發展幾率的影響因素

為了實現對滑坡災害發展幾率的有效預測與評估，需要在開展相關研究前，提取滑坡災害發展幾率的影響因素，并以此作為促進或抑制滑坡災害發展的主要因素，對其發展趨勢與變化情況進行綜合評估。

綜合礦山工程勘查反饋的數據可知，大部分礦區的地質結構變化較復雜，且存在一定規律。當地質遷移過程中，礦區內原有的地質裂縫將呈現一種放射狀變化趨勢。為了掌握相關因素是否會對滑坡災害的發展造成影響，技術人員獲取了地質樣本，并采用巖性綜合統計的方式進行了滑坡遷移的分析[2]。綜合分析結果發現，礦區內斜坡位置發生滑坡災害發展的幾率更高，尤其一些以碳酸鹽為主要構成物質的斜坡結構，發生滑坡災害發展的幾率幾乎為80.0%以上，但大部分滑坡均發生在軟松土質層，此種土質結構會發生更大幾率的滑坡災害。

除此之外，礦區突發性降雨、地震等擾動性行為，也會在某種程度上加劇滑坡災害的發展。根據大量數據統計可知，在南方地區，雨季大多集中在5月～10月，且該地區的地質滑坡次數與規模也隨之增加。當度過該地區的集中降雨月份后，對應的滑坡災害發展情況也存在一定程度上的緩解。同時，人類礦區勘查作業活動、對植被的無規律砍伐、礦山工程活動等不規范行為，會在不同程度上對滑坡的坡腳造成影響，較為常見的影響是坡腳受到侵蝕、坡腳被損壞等。當坡腳原有結構遭到破壞后，地質層結構發生改變，一旦在此過程中發生滑坡災害，對應的災害影響范圍將出現擴大化效應。例如，當邊坡結構由于造山運動出現地質遷移現象時，一些裸露在外部區域的結構將受到光照、風浪沖刷等因素的影響，發生表層風化。與此同時，自然界的邊坡結構在遷移與前期變遷中將形成不同程度的斜坡，此種斜坡可以表現為巖土層斜坡、河流溝谷斜坡，但無論任何一種斜坡，與上層結構相連時都存在一定的縫隙，而此種縫隙便是造成地質滑坡災害的主要原因。

綜合上述分析，對影響滑坡災害發展幾率的因素進行總結，包括礦區地質結構、區域降雨、人為活動。

1.2 設置滑坡災害發展幾率評估指標

在掌握影響滑坡災害發展幾率的相關因素后，本章采用設置災害發展規律評估指標的方式，進行災害發展能力與坡體結構易損性的進一步分析。此次研究結合專家意見與礦山工程地質勘查所得數據，將發展幾率劃分為五個等級，記為Y={Y1；Y2；Y3；Y4；Y5}，按照權重平均值計算方法，對數據集Y進行賦值。相關內容如下表1所示。

表1 滑坡災害發展幾率等級描述與賦值

在完成對滑坡災害發展幾率等級的描述與賦值后，根據1.1提取的災害發展幾率影響因素，進行滑坡災害發展幾率評估指標體系的構建[3]。如下表2所示。

表2 滑坡災害發展幾率評估指標體系

綜合上述表1與表2中內容，完成對滑坡災害發展幾率評估指標體系的構建，可在評估災害發展幾率時，將表2中指標作為決策依據，進行發展能力的綜合評價。

1.3 設定滑坡災害發展幾率與邊坡應力評估標準

完成對評價指標的設計后，需要從多個方面，進行滑坡災害發生幾率評估標準的分析。在此過程中，需要全面考慮坡體結構的發育現狀，根據地方自然環境、經濟水平等多個影響因素的綜合作用，提出基于區域結構地形地勢、氣候植被為指標的評估標準。在此過程中，將上述表1中的內容作為參照，根據其賦值進行等級的具體量化。等級量化內容如下表3所示。

表3 滑坡災害發展幾率等級量化

通過上述表格中內容的分析，可以初步掌握發展幾率評估標準與不同參數在計算中的界限值，在此基礎上，進行勘查邊坡結構的土層結構應力分析，在此過程中應明確邊坡發生災害的主要原因時巖體與巖層應力分布不均勻，或巖體結構強度在垂直應力的作用下，發生側向水平作用力，當結構水平作用力相等時，兩個參數可以通過壓力求取壓力系數的方式計算得出。計算中，需要先由地質勘察人員進行邊坡巖體最大埋深數值的獲取，掌握邊坡結構上層覆巖容重的平均值，按照累計相乘的方式，即可得到此時的應力值，提取應力值參數，將地質結構剪切應力在與地面呈45.0°夾角時的應力值作為最大應力，以此種方式，完成對本章內容的研究。

1.4 評估結果量化計算

參照上文所構建的滑坡災害發展幾率評估指標體系，進行發展率的計算，計算公式如下：

公式（1）中：k表示為滑坡災害發展幾率；n表示為滑坡災害規模，對應n=1.0時，規模為小型，n=2.0時，規模為中型，n=3.0時，規模為大型；i表示為誘發滑坡災害發展的外界環境因素；N表示為由于滑坡災害發展造成的經濟損失；D表示為由于滑坡災害發展造成的人員損傷。通過上述公式的計算，可以初步掌握滑坡災害發展的概率，在此基礎上，需要根據坡體結構與選定條件，進行滑坡災害發展位移量的計算，確定最大位移與最小位移，掌握滑坡的發展范圍。計算公式如下：

公式（2）、（3）中 ：Lmax與Lmin分別對應滑坡災害發展位移量中的最大位移與最小位移；H表示為滑坡初始化高速；l表示為平均位移長度；V表示為滑坡災害體積量；b表示為森斜·寬公式。通過上述公式的計算，可以得出滑坡災害的礦山工程中對應的規模，當完成對滑坡發展位移量的計算后，提取誘導此次事故的因素，按照公式進行滑坡災害發展幾率等級計算，對應等級將結果量化為具體數值。根據得到的最終結果，提出抑制滑坡災害發展的措施，例如，對應的發展幾率等級為Y1時，無需采取措施；對于等級為Y2時，需要根據其發展趨勢，進行地質勘查工作的響應；對于等級為Y5時，需要組織礦山工程周邊居住群眾的撤離，并向地方政府請求支援，降低由于發展造成的經濟損失。按照本文論述的方式，完成對發展幾率的評估，實現對本文方法的設計。

2 實例應用分析

完成對本文評估方法的設計后，為了驗證該方法在實際應用中的合理性和評估結果可靠性，選擇以某礦山工程勘查項目作為依托，將本文上述提出的評估方法應用到該項目當中，并針對其滑坡災害發生的幾率進行評估預測。已知該礦山工程所在區域的線路里程為K36+1200～K37+0000段，屬于規模較大的堆積層老滑坡。該滑坡結構的縱向長度為1200m，最寬處長度為365m，堆積層的最厚處長度為43m，滑體約273.5萬m3，整體呈現出階梯狀的傾斜坡地貌結構，如圖1所示。

圖1 實驗中礦山工程所在區域滑坡結構示意圖

為了驗證本文評估結果的可靠性，選擇將通過本文評估得出的滑坡災害存在進一步發展的幾率為90%及以上的滑坡區域各個參數信息作為研究對象。并對比評估區域內實際出現進一步發展的滑坡災害位置的相應參數，以此驗證評估結果的準確性，得到如表4所示的實驗結果。

表4 評估結果與實際發展滑坡災害位置參數對比

首先，在實驗過程中，本文評估得到的發展幾率超過90%的滑坡區域，已確定出現了滑坡結構進一步發展的情況。其次，從表4中得到的實驗結果可以看出，評估結果得出的數據與該區域范圍內滑坡災害進一步發展的實際位置的傾斜角度和長度等參數差值均未超過1.00，因此評估結果具有更高的現實意義。通過上述實驗進一步證明，本文提出發展幾率評估方法能夠實現對滑坡災害是否會出現進一步發展的準確預測，并且能夠針對其具體發展的傾斜角度和長度等位置參數進行準確預測。

完成上述實驗后，根據技術人員與現場勘查人員反饋的結果數據，計算得出一個針對此邊坡的滑坡災害發展幾率標準結果，計算公式如下（4）所示：

公式（4）中：P(AB)表示為此邊坡滑坡災害的發展幾率；P(BA)表示為對邊坡穩定性造成影響因素的發生概率；P(A)表示為極端天氣發生概率。將地質采樣結果代入計算公式，通過計算得出該邊坡對應的5個測點發生滑坡災害的幾率分別為54.23%、65.32%、43.17%、15.26%、56.98%。將基于SBAS-InSAR技術的評估方法作為傳統方法，使用本文評價方法與傳統評價方法，對五個測點發生滑坡災害的幾率進行計算與評估，將上述計算得到的結果作為標準結果，將得到的結果作為參照結果，分析計算結果與標準結果的差值，將其作為評價本文評價方法準確性的依據。將計算結果整理成表格，如下表5所示：

表5 測點發生滑坡災害的幾率計算結果

從上述表5所示的實驗結果中可以看出，使用本文方法進行測點滑坡災害的幾率的計算，計算結果與標準值的差值十分接近，基本可控制在0.05%范圍內，而使用基于SBAS-InSAR技術的傳統方法進行測點滑坡災害的幾率的計算，計算結果與標準值的差值較大，最大的差值可以達到8.58%。因此，可以得出此次實驗的最終結論：本文設計的方法在實際應用中，可以提高評估結果的準確性，確保評價結果與實際結果保持一致。為此，可在后續的研究中，將本文提出的評估方法應用到實際礦山工程項目當中，可為勘察工作提供更高精度的評估數據條件。

3 結語

本文從提取滑坡災害發展幾率的影響因素、設置滑坡災害發展幾率評估指標、設定滑坡災害發展幾率與邊坡應力評估標準、評估結果量化計算四個方面，對滑坡災害發展幾率評估方法展開了設計研究，在完成對方法的設計后，本文上述提出的評估方法應用到該項目當中，并針對其滑坡災害發生的幾率進行評估預測。經過實例應用后證明，提出發展幾率評估方法能夠實現對滑坡災害是否會出現進一步發展的準確預測，并且能夠針對其具體發展的傾斜角度和長度等位置參數進行準確預測。但要正式將設計的方法投入市場使用，保證礦山工程在作業中的安全性，應當由地方政府主導工作，進行相關工作的細化研究，定期調派技術人員到現場進行地質勘探，掌握邊坡可能出現失穩現象的影響因素，及時采取措施進行危害的治理與風險的規避，提高評估結果的準確性，并通過此種方式，間接的提升礦山工程作業水平與作業效率。此次研究受到時間與實驗條件的影響，未能從更多的方面進行方法可行性校驗，且得到的最終實驗數據較少，可能存在一定的偶然性與隨機性，因此，在后期的研究中，還需要加大的實驗設計的投入，優化實驗步驟，設計更加真實的對比實驗。