【www.zhangdahai.com--其他范文】
丘永富
（新疆金宝矿业有限责任公司）
随着矿山不断开采，矿山边坡的安全性问题日益突出。近年来，不少学者对边坡稳定性进行了深入研究。马毓婷等［1］根据室内力学试验，运用Midas GTNSX 建立三维边坡模型，通过FLAC3D软件分析了岩体的弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角以及抗拉强度等参数对露天矿终了边坡稳定性的影响，并进一步讨论了岩体力学参数对露天矿终了边坡稳定性影响的敏感性；
王海龙等［2］运用了量子遗传算法，模拟参数波动，计算了不同因素对边坡稳定系数的敏感度，预测了边坡在不同参数变异下的最危险滑坡区间；
朱彦鹏等［3］基于极限分析上限原理推导了考虑支护结构、锚杆对土体稳定性影响的支护边坡安全系数计算公式，采用正交试验法讨论了不同因素对边坡稳定性的影响；
蒋水华等［4］考虑多参数空间变异性对降雨入渗边坡稳定性的影响，发展了修正的Green-Ampt 入渗模型，探讨了土体多参数空间变异性与降雨入渗相互作用下的边坡失稳机理；
李得建等［5］研究了阶梯状滑动顺层岩质滑坡中岩桥和节理面之间的强度参数弱化特性，构建了阶梯状滑动顺层边坡稳定性分析模型；
王思源等［6］采用了动态强度折减法搜索边坡滑动面，并提出了可兼顾边坡张拉破坏与剪切破坏的改进矢量和法，更好地求解了边坡稳定性问题；
张凯等［7］提出了基于轻量级梯度提升机（Light GBM）算法的边坡稳定性预测模型，研究了影响边坡稳定性因素与边坡稳定性之间的非线性关系，并对边坡稳定性进行了分析预测；
谢梦龙等［8］将LASSO 算法引入到边坡可靠度分析中，建立了算法模型预测边坡稳定性系数，并实现搜索边坡危险区域的功能。本研究以新疆富蕴县蒙库铁矿南帮滑坡体为例，依据失稳区域的分布情况，设置了2 个主要剖面并运用极限分析法计算了不同荷载组合下边坡的稳定性系数，并提出相应的加固措施，对加固后的边坡再次进行计算，其稳定性系数在不同荷载下皆符合相关规范，为该矿山的人员生命安全与生产建设提供了保障。
1.1 矿山概况
矿区位于新疆阿勒泰地区富蕴县境内，海拔1 000～1 400 m，相对高差50～400 m，为中低山地形，地形起伏变化较大，总体趋势北高南低。矿区位于矿床的中部，构成矿区边坡采场的岩石主要有角闪斜长片麻岩、角闪变粒岩、黑云母角闪片岩、石榴石、钙铁辉石磁铁矿、磁铁矿及第一岩性段的磁铁变粒岩、角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、黑云母变粒岩、少量石榴石及绿帘石团块。矿区构造活动比较强烈，褶皱、断裂构造均比较发育，形成了麦兹复向斜及一系列的次级褶皱构造和断裂。由于岩体侵入、区域变质等的作用，使构造形态较复杂，总体格架呈NW—SE 向展布的复式向斜和断裂组合带。矿区出露的地层主要有志留系中上统库鲁姆提群（S2-3kl）、泥盆系下统康布铁堡组（D1k）、泥盆系中统阿勒泰镇组（D2a）和第四系（Q4）。矿区主要为沿铁木下尔衮向斜分布的下泥盆统康布铁堡组第一岩性段（D1K11）和第二岩性段（D1K12）。露天采场南帮边坡设计参数见表1。
1.2 治理区域
近年来，随着该区域逐渐靠帮，受自身岩性、构造、节理等影响，在爆破振动、雨水、冻融作用下，发生了不同规模的顺层滑坡、崩塌、崩落等。南帮边坡以岩质滑动为主，在露天采场南帮上盘199～205 线984～1 080 m高程附近、207线996～1 032 m高程附近，各平台陆续发现沉降、裂缝、崩塌、滑坡等边坡失稳情况，局部区域甚至出现较大规模的顺层塌方滑坡情况，主要集中在高程984～1 104 m 区域，垂直高度约120 m，走向长度180～200 m，984 m 以下区域为较大量的优质矿体，预估还剩余可采约1 017 万t 铁矿石，距离露天开采结束尚有4 a 左右，发生滑坡后，将会严重影响到矿山后续安全生产。
本次滑坡治理区域边坡位于工程地质分区的Ⅳ区。Ⅳ区设计最高标高1 200 m，最低标高852 m，边坡最大垂高348 m，设计整体边坡角为47°～49°，位于南帮199～203 线，高程984～1 104 m，治理长度约126 m，以及南帮207 线，高程996～1 032 m 附近，治理长度约78 m，滑坡体范围在露天采场走向长度为180～200 m，垂直高度约120 m，主要集中在高程984～1 104 m 区域，失稳区域总面积约20 000 m2，滑坡体厚度为4～12 m。岩性主要有斜长角闪片麻岩、黑云母变粒岩、黑云母角闪片岩，中风化—微风化，岩层节理面倾角为45°～65°，境界设计单台阶坡面角为63°～68°。矿区节理裂隙发育，多与岩层走向平行，或者小角度斜交，节理密度约2 条/m²；
F3断层穿过1 044 m 平台靠南帮附近，此处岩性局部为黑云母角闪片岩，在剥岩过程中，此处形成较薄的结构面，易风化。
1.3 边坡破坏模式分析
本次设计西帮治理区域位于露天采场南帮，岩性以角闪斜长片麻岩、变粒岩为主，边坡总体形状平顺（图1）。
区内采场范围大，边坡走向长，垂直高度深，矿区断层、节理构造发育，边坡岩体结构复杂，以及受采矿工艺设计组合特征等综合影响，构成边坡潜在破坏类型复杂和多样。根据所收集资料、现场踏勘以及对采场滑坡特征的综合分析，矿区边坡主要存在平面破坏、圆弧形破坏、楔形体破坏、倾倒破坏以及崩塌破坏等几种破坏模式。治理区各类节理构造发育，尤其顺坡向的节理构造，小规模的可造成单台阶上部边坡岩体的滑坡，较大规模可造成一至多个台阶的滑坡，甚至形成连坡，这是本区边坡频繁发生破坏的主要原因。优势节理面与边坡走向小角度斜交，会进一步加剧该类型滑坡的破坏（图2）。另外，边坡岩体中存在小型的十分发育的原生裂隙、劈理、片理，将岩体分割成许多菱形，加快了岩体的风化速度，降低了该区域边坡岩体的岩石力学强度。因此在爆破振动、雨水、冻融、冻胀力的作用下，导致该区域边坡经常发生一个或多个台阶的滑塌。
2.1 边坡等级划分
根据《非煤露天矿边坡工程技术规范》（GB 51016—2014）［9］相关规定，边坡高度大于500 m为超高边坡。根据该矿山露天采场终了设计境界图，终了边坡高度最高约912 m，为超高边坡，其边坡工程安全等级划分见表2。露天采场边坡受到的荷载类型包括I、II 和III 组合荷载，其许用安全系数应满足表2要求。
注：荷载组合I为自重+地下水；
荷载组合II为自重水+地下水+爆破动力；
荷载组合III为自重+地下水+地震力。
2.2 计算区域确定与稳定性计算
针对本次滑坡治理区域，依据失稳区域的位置分布情况，在南帮199～207 线滑坡体沿走向长度平面图上设置了A—A、B—B2个计算主剖面，前者对应东侧失稳区域，后者对应的南帮西区已滑并段光面区域，本研究对上述剖面进行边坡稳定性计算。
对采场不同岩石做了室内岩石力学试验和室外点荷载试验，选取有代表性的力学强度参数用于边坡稳定性分析，所获得的岩体力学参数取值见表4。
根据表4对对上述剖面进行稳定性计算，并考虑如下几种计算条件：①对主剖面按照采矿设计角进行单台阶边坡稳定性计算；
②对主剖面2类组合台阶2 个类型的段高分别进行边坡稳定性计算及分析其剩余下滑力；
计算中分别考虑自重、地下水、地震力、爆破振动力等不同的荷载组合工况。破坏模式主要为单滑面破坏，采用极限平衡方法进行稳定性计算，分别计算了单台阶、组合台阶（48 m 段高、96 m 段高、120 m段高）下边坡的稳定性系数，结果见表5至表7。
2.3 计算结果分析
针对24 m 段高单台阶，按照采矿设计角度进行靠帮并段，当遇到南帮几组优势大型节理面时，其安全稳定性系数在荷载组合Ⅰ及荷载组合Ⅲ下均小于1.0，不能满足规范及安全要求。经过分析计算，顺层平面滑动面角度多为48°～52°，以50°为主。A—A剖面边坡安全稳定性系数较小，达不到规范允许的安全系数，继续发生类似滑动的概率较大，且剩余下滑力较大，需要进行综合锚固治理。已滑动后的B—B剖面边坡安全稳定系数为1.10～1.15，受到两侧围岩体的约束，基本处于稳定状态。但随着采矿台阶的下降，边坡高度的增加，以及其他多种因素的影响，稳定性将会进一步下降。对于组合台阶来说，计算中考虑两个类型的剖面A—A和B—B，分别代表滑坡体东侧失稳区域和中部已滑区域，滑坡基本还是以24 m 或48 m 段高的一个或两个组合台阶顺层滑动为主，若不及时处理，则可能会造成更多组合台阶（3～4个或以上）的并段，因此本研究对南帮几处边坡进行综合锚固治理。
为保证后续开采的安全性与稳定性，以及使边坡稳定系数达到规范要求，考虑到治理方案的可行性、经济合理性以及施工便捷性，对南帮滑坡体采取的加固措施为：①清理散体、危岩体；
②长锚杆、预应力长锚索、钢轨桩、框架梁综合锚固结构；
③破碎区域进行喷锚网封闭；
④坡体深层排水孔、周边截排水沟等；
对坡面清坡后，对边坡进行锚固处理，对破碎坡面进行喷锚网处理，主要采用预应力锚索、长锚杆、钢轨桩、框架梁、喷锚网、排水孔等综合措施（图3至图5）。
对治理后的边坡利用极限平衡法进行分析，得到治理后边坡的稳定性系数见表8。
由表8 可知：经过采取相关治理措施治理后，边坡A—A、B—B稳定性系数均已满足相关规范要求，达到稳定状态。
（1）采用锚索（杆）框架梁综合锚固体系对可能产生滑坡的区域进行综合治理，并对治理后的边坡采用极限平衡法进行了稳定性分析。结果表明：经过治理后的边坡稳定性系数得到显著提升，并在不同组合荷载情况下均满足相关规范，为后期开采工作提供了保障。
（2）南帮边坡的安全稳定性对采矿安全生产的影响较大，应对其进行重点考虑，对于容易形成组合台阶并段的边坡，应分段分台阶治理，避免形成多个组合台阶的破坏。建议加强边坡位移监测工作，特别是涉及到下部有采矿设备、车辆、人员的位置，尽快布设雷达监测系统。
猜你喜欢 岩体边坡滑坡 水利工程施工中高边坡开挖与支护技术的应用建材发展导向(2022年20期)2022-11-032001～2016年香港滑坡与降雨的时序特征地球科学与环境学报(2022年4期)2022-08-25基于Hoek-Brown 强度准则的采场边坡岩体力学参数计算方法中国金属通报(2022年3期)2022-05-31某停车场滑坡分析及治理措施科海故事博览·中旬刊(2022年4期)2022-04-23建筑施工中的边坡支护技术探析建材发展导向(2022年4期)2022-03-16土木工程施工中的边坡支护技术分析建材发展导向(2021年22期)2022-01-18边坡控制爆破施工科学与财富(2021年36期)2021-05-10低温冻融作用下煤岩体静力学特性研究科技创新导报(2021年33期)2021-04-17岩体结构稳定分析原理和方法分析建筑建材装饰(2016年6期)2016-10-14松软破碎岩体中巷道支护的探讨科技致富向导(2013年3期)2013-04-15本文来源：http://www.zhangdahai.com/shiyongfanwen/qitafanwen/2023/0425/589129.html
