韶关市某矿山边坡稳定性分析及防治

段红梅

（广东省地质局第三地质大队，广东 韶关 512028）

1 矿山地质环境条件

矿区位于南岭山脉中段，属于低山区，坡度一般在10°～30°。矿区大面积分布上泥盆统天子岭组。矿区位于瑶山复向斜的北段，呈现以褶皱构造最为发育，断裂构造次之的特征。矿区无大的地表水体和其他地下水补给来源，地表水、地下水完全依靠大气降水补给。矿山属于小型矿山，处于地震基本烈度Ⅵ度区，区域地壳稳定，其工程设防烈度为Ⅵ度。矿山西南侧紧邻城镇，周边分布有4个村庄，为正在开采的矿山，人类工程活动中等。综上，矿山地质环境条件中等。

2 矿山边坡稳定性分析

（1）矿区边坡类型，矿区主要存在两种类型的边坡：①露天开采所形成的人工开挖边坡；②矿山尾矿堆放形成的尾矿边坡。本文重点对露天开采形成的人工开挖边坡稳定性进行分析和评价。

（2）人工开挖边坡稳定性分析。分析边坡的稳定性，是按照工程地质条件来确定断面的合理尺寸，即边坡允许的坡高和坡度，对拟定的尺寸验算是否稳定。其以定性分析为基础，以定量计算为辅助，进行综合评价的。本文是对人工开挖边坡的稳定性问题进行研究。在三维空间的相关问题上，分析边坡在工程的受力状态中的影响，为了使分析过程更好操作，所以一般运用二维的分析方法。在分析的时候，对构造地应力产生的影响不用考虑，主要是上覆岩体的自重应力。

（3）人工开挖边坡稳定性计算方法分析。目前，工程界普遍运用的计算边坡稳定性方法是极限平衡法，它的基础是极限平衡原理和条分法，由于破坏面形状和条块间力的假定条件的不同，极限平衡法形成了两个考虑圆弧滑动面的Bishop法和瑞典法，以及Janbu法、剩余推力法、Morgenstem-Priee法、瑞典法等考虑任意形状滑动面方法。由于各种方法具有不同的假设条件，所以它们的适用条件及计算精度也有不同（见表1）。

表1 边坡稳定计算方法

在计算边坡的稳定系数算法中，简化Bishop法是较实用的，它属于一种边坡稳定分析中的“条分法”之一，在“条分法”中将岩土体从本质上看作刚塑性材料。在边坡稳定系数计算的时候，简化Bishop法引入圆弧形的滑动面形状；两个基本假定被条块两侧的侧向力的相互作用抵消。在简化Bishop条分法中，其基本原理是对各个分条间的水平作用力之影响进行考虑，但对竖向剪切力之作用不予考虑，边坡的安全系数被定义为如下公式：

沿整个滑裂面产生的抗滑力Ti与滑力T之比即是边坡安全系数Fs。

（4）人工开挖边坡稳定性计算参数选取及计算。岩体强度受到多方面的影响因素，岩体内不连续面的密度和岩体受到地下水的影响是最主要的因素。因此，根据边坡岩体不连续面密度的岩石强度弱化，岩石力学参数受到水的影响减少，作为一种工程方法岩体力学参数由岩石力学参数转换而来。依据分析计算各种力学指标、现场岩体的原位试验、室内各项岩石的物理力学试验，结合水文地质条件、边坡工程地质、各类岩石试样的取样情况，对于矿区的边坡岩体，我们运用以下方法：a.根据矿体内聚力所受到的裂隙密度i的影响，将岩块的CR降低（i+k）倍（K=20-40）；b.对强风化岩体来说，考虑岩石强度与裂隙面强度逐渐趋于相同，因此把岩块直剪试验的CR减少0.7-0.8倍；把完整无裂隙岩块中的内摩擦系数减少0.8-0.9倍。粘聚力均值为1.06MPa，摩擦系数f= t anΦ的均值µf=0.726。在实践中，圆弧形破坏是矿山边坡的主要破坏模式，因此我们把边坡看作是均质体，边坡的安全系数计算中采取Bishop法。经过计算发现：剖面左右侧的最小安全系数都比允许的安全系数1.15要小。

此处开挖形成的边坡隐藏的滑动面很危险，在地下开采边坡下驻留矿体时要尤其注意防护此段边坡；剖面的最小安全系数都比允许的安全系数小，边坡的稳定性较差。

3 边坡治理

3.1 边坡治理措施概述

①控制爆破技术：在边坡稳定问题中，控制爆破技术是一个关键的问题，爆破之后导致许多露天矿边坡失去稳定。控制爆破包括有效的预裂爆破、对爆破的松动带厚度进行有效的控制、对靠帮爆破每段的药量进行有效的控制等三方面的重要内容。②地面防排水：为了避免受到边坡的上部洪水的流入，应当在边坡的上部修建一个排水沟，把地表上面的水流引走，边坡的稳定性便能够得以提高。③加强边坡监测工作：破坏是一个漫长的变化过程，有的岩体虽有变形但却尚未破坏，有的正在由变形向破坏转化。需要通过仪器对岩体的变形进行监测，通过监测能够对岩体出现变形及早地发现，然后对它破坏的可能性进行分析，以便及时采取措施对其治理。3.2 边坡治理工程

结合上述对矿区边坡稳定性分析的结果，综合考虑矿区的自然条件、地质条件、经验及技术条件和场地特殊条件，通过经济比选和施工可行性比选，确定采用排水措施、挡墙工程、土地生态复绿恢复和监测措施进行治理边坡。

①排水措施：排水工程由截水沟和排水沟组成，在废石堆体的外侧布置两条排水沟，在废石堆体的后部布置一条截水沟。施工时，排水沟布置应按现场实际情况作相应调整。②挡墙工程：根据边坡实际情况优先采用仰斜墙，其次采用垂直墙。③生态复绿工程：可根据情况，采用植树、种草等工程措施，以修复生态；也可进行整平、覆土、复绿、造景等土地复绿工程措施进行生态重建。④监测措施：在人工边坡体上布置GPS监测墩。定期进行钻孔中地下水位变化的测量与记录，对比其变化性；初步判定滑坡体所处的变形阶段及中短期滑动的趋势，对发生破坏的边坡进行的简易观测。在预测岩移区及其他边坡或坝体上设立变形监测点（成线状、网络状），用GPS接收机定期监测变形区内网点的三维（X,Y,Z）位移变化；通过对比分析边坡体位移变化，分析及预测边坡的稳定性及崩滑破坏的可能性。

4 结语

上述边坡治理方案经采用后，由后期调查表明，边坡治理措施得当，目前稳定性较好。