地质灾害中的矿山工程边坡结构及稳定性研究

牟小飞，宋尚鑫，顾 兢，伍 波，郑 庭

（中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南 昆明 650000）

近年来，由于矿山的过渡开采，导致周围环境受到破坏，形成了泥石流、滑坡等现象由于自然因素、人为活动等因素导致的矿山工程中边坡破坏，甚至形成泥石流、崩塌和滑坡等，由于这些地质灾害导致的人数伤亡以及财产损失较为严重。随着社会经济发展的需要以及地质灾害的频繁发生，矿山边坡灾害问题受到了专业人士的关注。在矿山工程当中，边坡结构与稳定性是较为重要的，边坡结构类型较多，且具有不同的特性，根据不同的边坡结构，研究矿山工程边坡结构与其稳定性的密切关系，总结地质灾害的发生规律，为以后的灾害预测和治理提供有效建议。

1 研究区域矿山的地形与结构

（1）地形地貌。所研究区域矿山海拔在1000m～1300m。地形北东高南西低，相差高度在50m～300m之间。矿区地质切割不深，矿坑北部呈现中山地形，为构造剥蚀和构造侵蚀作用形成，属于低山地貌。

2 地质构造

（1）褶皱构造。矿区处于复式向斜与复式背斜的结合部位，总体呈北西—南东展布的复式向斜和断裂组合带。

（2）断裂构造。矿区内主要发育5条北西向纵向断裂构造，规模较大，北东向断裂仅局部可见且规模很小。向南西陡倾近直立，断层表现为强烈挤压性质，形成宽度为10m～50m的挤压断裂带。

3 地质灾害中矿山工程边坡结构分析

矿山工程中边坡结构对边坡的稳定性具有重要影响，在很大程度上，控制着边坡失稳破坏模式，由于受到了外在阻力的作用下，边坡表面与内部的矿体结构以及力学特征存在区别性。因此通过分析矿山工程边坡结构，为边坡稳定性的合理评价提供帮助。

在矿山工程中坡体结构包括结构面、结构体、临空面等要素，由于边坡的结构与边坡形成物质密切相连，因此，矿山边坡构造的形成就可以按照不同物质进行分类。根据不同矿层类型，将边坡分为岩质边坡、岩土混合边坡以及土质边坡。矿山工程中边坡多是岩质边坡，影响岩质边坡稳定性的重要因素是岩体结构，而岩体结构主要由结构面与结构体两个要素组成，在具体分析边坡结构时，考虑结构面与结构体两个因素。

矿山工程边坡整体结构主要由均质、厚度巨大的岩层构成，其岩性一般为：变质岩、正变质岩、岩浆岩和巨厚层沉积岩，具有以原生构造节理为主的结构面，整体强度较高，可看成均质各项同性弹性体[1]。

在矿山工程中还有两种边坡结构分别是块状结构边坡和碎裂结构边坡，块状结构通常由2组～3组结构面切割而成，间距大约在50cm～100cm，结构体多呈长方体、立方体、菱形体或多角柱体，结构面则多以局部楔形体滑动或块体崩塌形式发生变形破坏。碎裂结构边坡最严重的区域，因为强烈的破碎的结构更改结构，结构面数可达4组～5组，表面联锁切削结构、结构面主要由破碎页岩内容包，这表明岩体强度低的特点，更多的塑料，这可以使边坡稳定性较差，跟踪沿结构面形成断裂破坏，滑坡或崩塌等地质灾害。

正如上述内容所述，矿山工程边坡结构对边坡稳定性的分析具有重要意义。在矿山工程边坡稳定性的分析中，需要充分考虑地质作用、准确确定控制性不连续面形态特征及分布，建立坡体结构，进而分析矿山工程边坡稳定性。

4 边坡滑坡形成原因

滑坡属于一种常见的矿山地质灾害，又有“走山”、“土溜”等俗称，一般我们把边坡上的地质层或者边坡上的岩矿，沿着矿山边坡的薄弱、较弱的土质面整体向下滑动的现象，称之为滑坡。矿体的发育是不可避免的，会在发育过程中造成各种结构面，矿体的性质发生变化会影响矿体的完整性。对于松散的地质结构，虽然看上去地质结构面没那清晰，但松散的地质结构本身的抗剪强度也不大于边坡结构的剪应力。因此，综合情况来看，地质内结构面的发育特征会引起矿山边坡滑坡现象。

5 地质灾害中矿山工程边坡稳定性分析

考虑矿山工程中边坡结构以及发生地质灾害的危险性，据推测，边坡岩体可能存在两种变形破坏模式，一种是岩体下落后的滑动塌陷，另一种是全岩滑坡。岩体下落后，顶部和后缘的裂隙是滑动塌陷的边界。由于基底采空区的存在，岩体在自重作用下发生了塌落，而软弱基底的压缩使得陡斜的结构面对软弱面进行剪切。

针对上述中的破坏模式，在不同环境的矿山工程条件下，选取稳定性计算指标，其工程工况分为天然工况和暴雨工况，边坡体后缘汇集的地表水，通过裂隙渗入后缘陡倾裂缝，因此在暴雨工况时应考虑裂缝水压力，充水高度取1/3。利用传递系数法计算，计算中剖面采用典型剖面8剖面，之后对岩体边坡削顶减裁后的状态进行了稳定性验算。在天然工况条件下，若验算结果小于1.0，则说明稳定性较差，若大于1.5，说明稳定性较好。

地质灾害中矿山工程边坡稳定性较好，则说明边坡水平位移量值减小，竖直方向位移量值减小，最大的剪应变量极小，基本处于10%以下，边坡结构变形较小，并且其附近的岩体中发生少量的拉张破坏。反之，矿山工程边坡稳定性不好时，边坡水平方向和竖直方向的位移量值均逐渐加大，最大剪应变量较大，多数处于80%～99%之间，边坡结构变化较大，并且其附近的岩体中有明显的拉张破坏。通过上述过程完成矿山工程边坡稳定性的分析。

6 结语

在地质灾害频发时，通过前期的地质勘查，对矿山边坡边缘结构稳定性进行研究，为未来的工程治理提供一定的帮助。矿山工程边坡具有多种结构，根据结构的不同分析具体的影响边坡稳定性的因素，对影响边坡稳定性的因素提高重视，加强对此方面的研究，在解决矿山工程中的问题的同时，深入研究矿山工程和稳定性之间的关系，发挥不同类型边坡结构的优势，提高工程中边坡的稳定性，逐步消除矿山工程中的危险性，在保证安全问题的同时，突出经济效益。