煤礦邊坡削坡方案設計研究

（濱州學院 建筑工程學院， 山東 濱州 256600）

0 引言

邊坡災害威脅著人類生命及財產安全，不容忽視。邊坡災害可分為滑坡、崩塌，泥石流等，它們對工程建設造成了威脅，其中尤以滑坡最為嚴重。上世紀世界重大邊坡災害實例可知，邊坡災害致災范圍大，破壞嚴重，不但影響正常的經濟運轉，而且對人類的生存構成一定的威脅。邊坡的穩定破壞分析一直都是巖土工程領域的一項重要課題。盡管目前在邊坡工程穩定評判的理論研究方面已取得了豐碩的成果，但在工程實踐上，有關邊坡工程的問題依然層出不窮，經驗判斷在很大程度上仍然主導著工程設計與施工。

1 工程地質條件

遼寧鞍山煤業有限公司工業廣場、主井生產區周邊邊坡海拔多在 1312.5～1513.4m之間。區內地形復雜，山巒連綿，溝谷縱橫。地形破碎，多以窄梁為主，崩塌及滑坡比較發育。根據野外取樣及室內土工試驗結果，此次邊坡區域的勘察資料所揭示的研究區的地層情況如下：雜填土、素填土、粉質粘土、粉土、卵石、淤泥質土。據前期勘察報告，勘察深度范圍內測得部分孔穩定水位埋深介于2.00～12.50m,水位相對標高介于 1337.17～1389.54m之間；水的類型屬潛水，勘察期間為平水期，地下水位年變化幅度為1.0m左右。

2 穩定性分析及削坡方案設計

目前計算邊坡穩定性的方法主要有極限平衡法和有限單元法。本文采用Morgenstern-Price法，該方法既考慮了力的平衡，又考慮了力矩平衡，適合任意滑動面。計算參數根據工程地質條件進行選取，見表1。

表1 計算參數的選取

對鞍山煤業公司 13號坡面分別考慮了 3種情況，(1)邊坡處于自然狀態；(2)考慮降雨作用；(3)考慮地震作用。

剖面13用不同削坡方式在3種條件下計算得到的穩定系數如表2所示。

表2 坡面13剖面不同削坡方案穩定性系數

?

從表 3的數據可以看出，在削坡之后，不同工況下邊坡穩定性系數均有所提高。寬臺的位置變化會影響邊坡的穩定性。比較以上幾種方案，方案五與方案一，削坡之后穩定性好，但是削坡難度大，削坡工程量很大；方案四與方案六，削坡之后穩定性較前兩種方案較差，但削坡難度較小，削坡工程量較小，造價上優于方案五與方案一。當設置兩級大平臺時，與前面方案比較，穩定性更好，但是工程量較大，在條件允許情況下，不建議選用。分析以上幾種坡型，結合工程預算、削坡工程量及邊坡穩定性考慮，方案四為最優方案。

3 結論

由于邊坡外形決定邊坡內部的土體應力狀態，為使邊坡外形適應土體內部的結構構造特征，且應力狀態較佳，既要保證邊坡穩定性，又要節省工程量，所以選擇合適的坡型尤為重要。本文設計不同的坡型，運用GEO-SLOPE軟件進行模擬，確定最優削坡方案，并提出邊坡的治理建議，為當地廠礦創造一個安全的工作環境。根據以上兩個剖面的分析，主要結論為：（1）大平臺的位置變化會影響邊坡的穩定性。（2）當設置兩個大平臺時，邊坡穩定性顯著提高，且當兩個大平臺位置在邊坡中部時，穩定性最好。（3）平臺寬設置相同時，坡率比坡高對邊坡穩定性影響大。（4）結合工程預算、削坡工程量及邊坡穩定性考慮，坡面13建議采用方案四治理

[1]Anderson M G,Richards K S.Slope stability[M].New York:John Wiley and Sons,1987:12-35.

[2]DAWSON E M，ROTH W H，DRESCHERA．Slope stability analysis by strength reduction [J]. Geotechnique, 1999, 49(6): 835-840.

[3]熊傳治. 巖石邊坡工程[M]. 長沙：中南大學出版社，2010.

[4]陳祖煜. 土質邊坡穩定性分析——原理·方法·程序[M]. 北京：中國水利水電出版社， 2003.

[5]Ducan J M,State of the art:Limit equilibrium and finite–element analysis of slopes[J],Journal of Geotechnical Engineering,ASCE,1996,122(7):577-596.

[6]GRIFFITHS D V, LANE P A. Slope stability analysis by finite elements [J]. Geotechnique, 1999, 49(3): 387-403.

[7]趙尚毅，鄭穎人，時衛民，等. 用有限元強度折減法求邊坡穩定安全系數[J].巖土工程學報, 2002, 24(3): 343-346.

[8]趙尚毅，時衛民，鄭穎人. 邊坡穩定性分析的有限元法[J]. 地下空間，2001，21(5)：450-45.