GEO-SLOPE软件在某露天矿山边坡稳定性分析及治理方案选择研究

聂绪斯，赵琛

（云南华联锌铟股份有限公司，云南 马关 663700）

某露天矿山采场位于云南省文山州马关县境内，属大型以锌、锡、铟为主，伴生有铜、银、铁、硫等多种可回收的有益组分的矿床，其露天边坡最高处为1430m，随着采剥工程的不断推进，目前采场最低标高为910m，其中采场东帮最大垂直边坡高度350m。所处区域主要分布片岩、矽卡岩、大理岩、片麻岩、片麻状花岗岩，F0断层从东帮采场近于平行边坡走向通过，其间次级构造或破碎带软弱结构面较发育，出露岩体的节理裂隙较发育，岩体风化强烈、破碎，结构松散、强度低、遇水易软化膨胀。在地震、暴雨、采掘、爆破活动等不利因素影响下，对矿山安全生产存在影响和危害。因此，对该矿山东帮边坡稳定性分析及治理势在必行。

1 边坡稳定性分析

表1 某矿区岩体物理力学参数

边坡的稳定性受物质条件、结构条件、环境条件3方面的综合影响，物质条件、结构条件是边坡本身固有的，且边坡破坏是以岩体结构破坏为前提的，其特性决定着边坡的稳定状况。环境条件多变是诱发滑坡的因素，诱发滑坡的环境条件主要是降雨、地震、人类活动。

由于在一定的强度指标和滑动模式下，实际发生破坏的滑动面必定为安全系数最小的潜在滑动面。因此，采用极限平衡法研究边坡的稳定性时，潜在滑面的确定就成为了关键。

本次选取加拿大岩土软件开发商GEO-SLOPE公司开发的GeoStudio v7.10软件进行计算，计算方法为Bishop法，有程序自动搜索潜滑面。本次选取东帮边坡中部具有代表性的3-3剖面线为计算展示图。

该矿山采场东帮边坡工程安全等级为II级，矿区抗震设防烈度为Ⅵ度区第一组，矿区地壳稳定性为稳定区，可不考虑地震对边坡的影响，其安全评价准则为：不考虑地震时，边坡安全系数Fs＞1.20，边坡处于稳定状态，Fs在1.05～1.20之间，边坡处于基本稳定状态，Fs在1.00～1.05之间，边坡处于欠稳定状态，Fs＜1.0时边坡处于不稳定状态。

1.1 边坡现状分析

在自然状态下利用GEO-SLOPE计算分析边坡稳定性的计算模型及滑坡模式如图1所示，计算结果为在自然状态下安全系数 sF=1.087，处于极限基本稳定状态，滑动面处于F0上盘，需采取措施保证边坡稳定性。

图 1 3-3剖面图自然状态计算模型

1.2 削坡减载治理方案分析

方案一：将当前1170～1260m主运输道路布置在当前东帮BW1潜在滑动面下盘，将1080～1170m主运输道路布置在BW1上盘厚大的大理岩层内，BW1上盘台阶坡面角调整至45°，BW1下盘台阶坡面角调整至53°，BW1下盘的1260平台预留55m。

方案二：将当前1170～1260m主运输道路布置在岩性稳定的F0下盘，将1080～1170m主运输道路布置在F0上盘厚大的大理岩层内，F0上盘台阶坡面角调整至45°，F0下盘台阶坡面角调整至60°，在F0上盘的1170平台、1200平台、1230平台预留50～80m，F0下盘的1260平台预留55m。

1.2.1方案一计算结果分析

方案一计算结果如图2、图3所示，自然状态下，边坡的安全系数 sF=1.205，处于含水状态下，边坡的安全系数sF=1.173，边坡仅属于基本稳定状态，基本达到安全系数要求，其余剖面稳定性系数计算如表2所示。

图2 3-3剖面工况Ⅰ稳定性计算图

图3 3-3剖面工况Ⅱ稳定性计算图

表2 方案一治理后稳定性系数

1.2.2方案二计算结果分析

根据现场实地踏勘结果，铜街、曼家寨露天采场东帮边坡经历数次垮塌，形成的现状边坡处于欠稳定状态，此次边坡上部削坡减载治理方案将1080m上部边坡通过进一步优化调整边坡参数削坡卸载，进一步降低边坡角，F0断层上盘欠稳定边坡高度降低50～90m，5个计算剖面靠帮后边坡的安全系数均大于1.2，满足相关规范的要求。计算结果如图4、图5所示。

图4 3-3剖面工况Ⅰ稳定性计算图

图5 3-3剖面工况Ⅱ稳定性计算图

表3 方案二治理后稳定性系数

方案一虽台阶坡面角可实施性强，但除1170-1200路段外其余均布置在F0上盘，安全稳定性系数仍处于基本稳定范围内，同时预留平台较少，后期对于边坡浅层滑移治理能力弱。方案二将1170～1260m道路布置在F0下盘，道路质量稳定性更高，其次整体边坡角更缓，边坡安全性更高，同时在F0上下盘均有预留平台，对于后期浅层滑移治理及F0断层区域深层滑移均有应对空间，虽工程量、工期、治理费用均最高，但相比之下，方案二更能达到治理效果。

2 结语

（1）F0断层为采场东帮边坡稳定性控制性构造，对边坡的稳定性起决定性作用；潜在不稳定边坡（BW1）处于F0上盘，位于露天采场东帮境界内，接触面为大理岩及矽卡岩、化片岩与石英云母片岩接触部位，是现状台阶变形、滑动的主要活动面。综合考虑，调整东帮上段主运输道尽可能地设置于相对稳定、坚固的大理岩、矽卡岩地段，尽量避让或者少通过F0断层破碎带及易滑地层，同时，进一步实施削坡减载治理工程，降低东帮边坡不稳定体负荷，改善东帮边坡的稳定性。

（2）通过方案二计算出东帮边坡安全系数均在1.2以上，满足安全规程要求。

（3）边坡位移滑坡是一个渐进发展的过程，利用GEOSLOPE软件计算削坡治理后稳定性较好，但其东帮边坡地处F0断层，仍有浅层滑移的可能性，应在边坡合理位置预留一定宽度的平台为后期治理提供条件。