矿山工程勘查中滑坡灾害发展几率评估分析

陈 涛

（江西省勘察设计研究院，江西 南昌 330200）

矿山地质勘查是地质找矿工作的前提条件，但在近年来反馈的工程勘查作业信息发现，矿山地质滑坡现象较为严重。此种灾害是地质灾害的常见类型，一旦矿区发生地质灾害，便会对勘查作业的可持续实施造成极大的影响，甚至会干预到勘查作业队伍的人身安全，对矿区工作单位造成严重的经济损失[1]。并且，相比其他类型的地质灾害，滑坡灾害具有较强的发展性，灾害会持续影响或干预到相关工作的持续实施。然而，有关工作的实施受到现有认知的影响，导致相关工作实施存在难度。而出现此种问题的原因主要是依赖现有技术的应用，大部分地质勘查作业单位在执行矿山勘查工程时，采用相同的技术，而这些技术得到的地质信息几乎一致，无法在实际作业中起到互补的作用。总体而言，我国现有的地质灾害综合分析方法无论是基于理论层面分析，或是基于实践层面操作，均缺少一个系统化的过程。因此，本文将以地质滑坡灾害为例，对此种类型灾害的发展概率进行评估分析，综合评估分析得到的结果，进行地质灾害现象发生的有效规律，从而避免由于灾害响应不及时导致的安全事故，降低矿山工程勘查地质作业中的经济方面损失。

1 矿山工程勘查中滑坡灾害发展几率评估分析

1.1 提取滑坡灾害发展几率的影响因素

为了实现对滑坡灾害发展几率的有效预测与评估，需要在开展相关研究前，提取滑坡灾害发展几率的影响因素，并以此作为促进或抑制滑坡灾害发展的主要因素，对其发展趋势与变化情况进行综合评估。

综合矿山工程勘查反馈的数据可知，大部分矿区的地质结构变化较复杂，且存在一定规律。当地质迁移过程中，矿区内原有的地质裂缝将呈现一种放射状变化趋势。为了掌握相关因素是否会对滑坡灾害的发展造成影响，技术人员获取了地质样本，并采用岩性综合统计的方式进行了滑坡迁移的分析[2]。综合分析结果发现，矿区内斜坡位置发生滑坡灾害发展的几率更高，尤其一些以碳酸盐为主要构成物质的斜坡结构，发生滑坡灾害发展的几率几乎为80.0%以上，但大部分滑坡均发生在软松土质层，此种土质结构会发生更大几率的滑坡灾害。

除此之外，矿区突发性降雨、地震等扰动性行为，也会在某种程度上加剧滑坡灾害的发展。根据大量数据统计可知，在南方地区，雨季大多集中在5月～10月，且该地区的地质滑坡次数与规模也随之增加。当度过该地区的集中降雨月份后，对应的滑坡灾害发展情况也存在一定程度上的缓解。同时，人类矿区勘查作业活动、对植被的无规律砍伐、矿山工程活动等不规范行为，会在不同程度上对滑坡的坡脚造成影响，较为常见的影响是坡脚受到侵蚀、坡脚被损坏等。当坡脚原有结构遭到破坏后，地质层结构发生改变，一旦在此过程中发生滑坡灾害，对应的灾害影响范围将出现扩大化效应。例如，当边坡结构由于造山运动出现地质迁移现象时，一些裸露在外部区域的结构将受到光照、风浪冲刷等因素的影响，发生表层风化。与此同时，自然界的边坡结构在迁移与前期变迁中将形成不同程度的斜坡，此种斜坡可以表现为岩土层斜坡、河流沟谷斜坡，但无论任何一种斜坡，与上层结构相连时都存在一定的缝隙，而此种缝隙便是造成地质滑坡灾害的主要原因。

综合上述分析，对影响滑坡灾害发展几率的因素进行总结，包括矿区地质结构、区域降雨、人为活动。

1.2 设置滑坡灾害发展几率评估指标

在掌握影响滑坡灾害发展几率的相关因素后，本章采用设置灾害发展规律评估指标的方式，进行灾害发展能力与坡体结构易损性的进一步分析。此次研究结合专家意见与矿山工程地质勘查所得数据，将发展几率划分为五个等级，记为Y={Y1；Y2；Y3；Y4；Y5}，按照权重平均值计算方法，对数据集Y进行赋值。相关内容如下表1所示。

表1 滑坡灾害发展几率等级描述与赋值

在完成对滑坡灾害发展几率等级的描述与赋值后，根据1.1提取的灾害发展几率影响因素，进行滑坡灾害发展几率评估指标体系的构建[3]。如下表2所示。

表2 滑坡灾害发展几率评估指标体系

综合上述表1与表2中内容，完成对滑坡灾害发展几率评估指标体系的构建，可在评估灾害发展几率时，将表2中指标作为决策依据，进行发展能力的综合评价。

1.3 设定滑坡灾害发展几率与边坡应力评估标准

完成对评价指标的设计后，需要从多个方面，进行滑坡灾害发生几率评估标准的分析。在此过程中，需要全面考虑坡体结构的发育现状，根据地方自然环境、经济水平等多个影响因素的综合作用，提出基于区域结构地形地势、气候植被为指标的评估标准。在此过程中，将上述表1中的内容作为参照，根据其赋值进行等级的具体量化。等级量化内容如下表3所示。

表3 滑坡灾害发展几率等级量化

通过上述表格中内容的分析，可以初步掌握发展几率评估标准与不同参数在计算中的界限值，在此基础上，进行勘查边坡结构的土层结构应力分析，在此过程中应明确边坡发生灾害的主要原因时岩体与岩层应力分布不均匀，或岩体结构强度在垂直应力的作用下，发生侧向水平作用力，当结构水平作用力相等时，两个参数可以通过压力求取压力系数的方式计算得出。计算中，需要先由地质勘察人员进行边坡岩体最大埋深数值的获取，掌握边坡结构上层覆岩容重的平均值，按照累计相乘的方式，即可得到此时的应力值，提取应力值参数，将地质结构剪切应力在与地面呈45.0°夹角时的应力值作为最大应力，以此种方式，完成对本章内容的研究。

1.4 评估结果量化计算

参照上文所构建的滑坡灾害发展几率评估指标体系，进行发展率的计算，计算公式如下：

公式（1）中：k表示为滑坡灾害发展几率；n表示为滑坡灾害规模，对应n=1.0时，规模为小型，n=2.0时，规模为中型，n=3.0时，规模为大型；i表示为诱发滑坡灾害发展的外界环境因素；N表示为由于滑坡灾害发展造成的经济损失；D表示为由于滑坡灾害发展造成的人员损伤。通过上述公式的计算，可以初步掌握滑坡灾害发展的概率，在此基础上，需要根据坡体结构与选定条件，进行滑坡灾害发展位移量的计算，确定最大位移与最小位移，掌握滑坡的发展范围。计算公式如下：

公式（2）、（3）中 ：Lmax与Lmin分别对应滑坡灾害发展位移量中的最大位移与最小位移；H表示为滑坡初始化高速；l表示为平均位移长度；V表示为滑坡灾害体积量；b表示为森斜·宽公式。通过上述公式的计算，可以得出滑坡灾害的矿山工程中对应的规模，当完成对滑坡发展位移量的计算后，提取诱导此次事故的因素，按照公式进行滑坡灾害发展几率等级计算，对应等级将结果量化为具体数值。根据得到的最终结果，提出抑制滑坡灾害发展的措施，例如，对应的发展几率等级为Y1时，无需采取措施；对于等级为Y2时，需要根据其发展趋势，进行地质勘查工作的响应；对于等级为Y5时，需要组织矿山工程周边居住群众的撤离，并向地方政府请求支援，降低由于发展造成的经济损失。按照本文论述的方式，完成对发展几率的评估，实现对本文方法的设计。

2 实例应用分析

完成对本文评估方法的设计后，为了验证该方法在实际应用中的合理性和评估结果可靠性，选择以某矿山工程勘查项目作为依托，将本文上述提出的评估方法应用到该项目当中，并针对其滑坡灾害发生的几率进行评估预测。已知该矿山工程所在区域的线路里程为K36+1200～K37+0000段，属于规模较大的堆积层老滑坡。该滑坡结构的纵向长度为1200m，最宽处长度为365m，堆积层的最厚处长度为43m，滑体约273.5万m3，整体呈现出阶梯状的倾斜坡地貌结构，如图1所示。

图1 实验中矿山工程所在区域滑坡结构示意图

为了验证本文评估结果的可靠性，选择将通过本文评估得出的滑坡灾害存在进一步发展的几率为90%及以上的滑坡区域各个参数信息作为研究对象。并对比评估区域内实际出现进一步发展的滑坡灾害位置的相应参数，以此验证评估结果的准确性，得到如表4所示的实验结果。

表4 评估结果与实际发展滑坡灾害位置参数对比

首先，在实验过程中，本文评估得到的发展几率超过90%的滑坡区域，已确定出现了滑坡结构进一步发展的情况。其次，从表4中得到的实验结果可以看出，评估结果得出的数据与该区域范围内滑坡灾害进一步发展的实际位置的倾斜角度和长度等参数差值均未超过1.00，因此评估结果具有更高的现实意义。通过上述实验进一步证明，本文提出发展几率评估方法能够实现对滑坡灾害是否会出现进一步发展的准确预测，并且能够针对其具体发展的倾斜角度和长度等位置参数进行准确预测。

完成上述实验后，根据技术人员与现场勘查人员反馈的结果数据，计算得出一个针对此边坡的滑坡灾害发展几率标准结果，计算公式如下（4）所示：

公式（4）中：P(AB)表示为此边坡滑坡灾害的发展几率；P(BA)表示为对边坡稳定性造成影响因素的发生概率；P(A)表示为极端天气发生概率。将地质采样结果代入计算公式，通过计算得出该边坡对应的5个测点发生滑坡灾害的几率分别为54.23%、65.32%、43.17%、15.26%、56.98%。将基于SBAS-InSAR技术的评估方法作为传统方法，使用本文评价方法与传统评价方法，对五个测点发生滑坡灾害的几率进行计算与评估，将上述计算得到的结果作为标准结果，将得到的结果作为参照结果，分析计算结果与标准结果的差值，将其作为评价本文评价方法准确性的依据。将计算结果整理成表格，如下表5所示：

表5 测点发生滑坡灾害的几率计算结果

从上述表5所示的实验结果中可以看出，使用本文方法进行测点滑坡灾害的几率的计算，计算结果与标准值的差值十分接近，基本可控制在0.05%范围内，而使用基于SBAS-InSAR技术的传统方法进行测点滑坡灾害的几率的计算，计算结果与标准值的差值较大，最大的差值可以达到8.58%。因此，可以得出此次实验的最终结论：本文设计的方法在实际应用中，可以提高评估结果的准确性，确保评价结果与实际结果保持一致。为此，可在后续的研究中，将本文提出的评估方法应用到实际矿山工程项目当中，可为勘察工作提供更高精度的评估数据条件。

3 结语

本文从提取滑坡灾害发展几率的影响因素、设置滑坡灾害发展几率评估指标、设定滑坡灾害发展几率与边坡应力评估标准、评估结果量化计算四个方面，对滑坡灾害发展几率评估方法展开了设计研究，在完成对方法的设计后，本文上述提出的评估方法应用到该项目当中，并针对其滑坡灾害发生的几率进行评估预测。经过实例应用后证明，提出发展几率评估方法能够实现对滑坡灾害是否会出现进一步发展的准确预测，并且能够针对其具体发展的倾斜角度和长度等位置参数进行准确预测。但要正式将设计的方法投入市场使用，保证矿山工程在作业中的安全性，应当由地方政府主导工作，进行相关工作的细化研究，定期调派技术人员到现场进行地质勘探，掌握边坡可能出现失稳现象的影响因素，及时采取措施进行危害的治理与风险的规避，提高评估结果的准确性，并通过此种方式，间接的提升矿山工程作业水平与作业效率。此次研究受到时间与实验条件的影响，未能从更多的方面进行方法可行性校验，且得到的最终实验数据较少，可能存在一定的偶然性与随机性，因此，在后期的研究中，还需要加大的实验设计的投入，优化实验步骤，设计更加真实的对比实验。