國外某銅礦選廠邊坡滑坡機理及治理研究

2021-12-17 06:27:18朱學勝

現代礦業 2021年11期

朱學勝

（中鐵建銅冠投資有限公司）

厄瓜多爾米拉多銅礦選礦工業場地工程位于南美洲厄瓜多爾東南部濕潤地區，具有典型的亞馬遜地區雨林氣候特點。年平均和月平均的氣溫和降水量變化小，最低氣溫為17.3℃，最高氣溫為29.9℃，年平均氣溫為21.8℃；年平均降水量達3 000 mm。降雨入滲是導致邊坡發生滑坡的重大誘因之一。雨水入滲至土體后，土體內部含水率增加，有效重度降低，因此，降雨入滲是導致邊坡發生失穩的一個重要因素，已經受到業界的廣泛關注。為降低地質災害對礦方安全生產產生的危害，分析國外某銅礦選廠邊坡滑坡工程案例，為地質災害的綜合治理提供一些對策。

1 工程概況

本次滑坡的地點為厄瓜多爾某選礦廠磨礦廠南側2#邊坡東側。由于降雨入滲影響，土體強度降低，邊坡不同高度處出現多條拉張裂縫，長度不一，且處于發展中；滑坡后緣裂縫頂部最遠處位于+936 m標高處，距坡頂線距離約為37 m，后緣裂縫最大高差達3 m（圖1），二級平臺截水溝出現下沉錯位及坍塌（圖2），頂部平臺上素混凝土路面已呈現長度、寬度不等的拉裂縫，平臺拉裂縫分布較明顯；坡體上已出現剪切裂縫，滑體的最大高差為36 m，西北角為磨礦廠房，+900 m平臺為選礦回水管原鋪設平臺（現已挪至坡腳），本次滑坡對選礦磨礦廠的安全生產產生重要影響。

2 滑坡機理分析

土質邊坡由于降雨入滲［1］的作用，邊坡表層土體由非飽和狀態轉變轉變為暫態飽和狀態，飽水后黏土層一方面強度參數、有效容重急劇下降，另一方面受到滲流壓力的影響，其表層物料易出現水土流失以及淺層滑坡現象，導致單臺階發生破壞。

隨著降雨持續，土體內部勢必會變成飽和非飽和土體；在土體底部，由于土體與基巖滲透系數［2］存在顯著差異，雨水入滲至基巖表面之后，基巖透水性非常低，必然會導致雨水在土巖結構面匯集，形成暫態飽和區，在此暫態飽和區域，土體強度參數勢必會顯著下降，導致土體在土巖結構面發生深層次破壞，其過程見圖3。

3 反演分析

針對本次滑坡區域，設置1條主剖面Ⅰ—Ⅰ，選?、颉蚱拭婺Ｐ瓦M行反演計算分析，由于該邊坡目前已出現滑塌現象，即不穩定狀態，因此根據相關技術規范要求，邊坡穩定安全系數應確定為小于1，本次反演設定安全系數為0.9，其計算結果見表1，滑動面見圖4。

4 穩定性分析

4.1 削坡減載

針對現狀滑體，首先對其削坡減載［3］，減小整體邊坡角（圖5），研究總體邊坡角與安全系數變化趨勢，為優化邊坡結構參數提供技術依據，從圖6可以看出，安全系數隨邊坡整體邊坡角的逐漸降低而變大，即邊坡越陡，穩定性越差，因此，適當放緩邊坡整體邊坡角，有利于邊坡的安全穩定。

4.2 壓坡

在邊坡治理過程中，由于現場地形限制，單純依靠削坡減載的方式治理，很難滿足安全穩定要求，為此，需要在坡腳區域采取反壓措施［4］，提高邊坡穩定性（圖7）。即在邊坡的滑坡前緣抗滑段區域，采用力學性質較好的采場風化料回填，同時加強反壓區地下水引排，其安全系數與壓坡厚度關系曲線見圖8。

從圖8結果可知，邊坡安全系數［5-6］總體隨壓坡厚度的增加而增加，在壓坡厚度為9 m以前，安全系數總體變化較小，主要由于邊坡剪出口位于坡腳底部平面一段距離，壓坡厚度不夠所致。隨著壓坡厚度的增加，一方面由于堆壓物料的強度參數較高，另一方面由于壓坡之后，總體邊坡角也隨之放緩，故當壓坡厚度達到9 m以后，邊坡安全系數顯著增加，壓坡效果顯著。

4.3 穩定性計算結果分析

通過削坡與壓坡方案穩定性分析之后，在其理論分析基礎上，對米拉多銅礦的2#邊坡進行治理對策分析，因地形條件限制，對2#邊坡滑體進行整體（圖9中現狀線與理論推測滑動面包圍區域）削坡的條件不具備，因此，僅對其滑體部分進行清除，由于現狀整體邊坡角為28°，根據圖6穩定性計算結果，將整體放緩至24°，留下部分滑體。經過削坡減載后其穩定性計算結果見表2，穩定性結果見圖10。