地質災害中的礦山工程邊坡結構及穩定性研究

牟小飛，宋尚鑫，顧 兢，伍 波，鄭 庭

（中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650000）

近年來，由于礦山的過渡開采，導致周圍環境受到破壞，形成了泥石流、滑坡等現象由于自然因素、人為活動等因素導致的礦山工程中邊坡破壞，甚至形成泥石流、崩塌和滑坡等，由于這些地質災害導致的人數傷亡以及財產損失較為嚴重。隨著社會經濟發展的需要以及地質災害的頻繁發生，礦山邊坡災害問題受到了專業人士的關注。在礦山工程當中，邊坡結構與穩定性是較為重要的，邊坡結構類型較多，且具有不同的特性，根據不同的邊坡結構，研究礦山工程邊坡結構與其穩定性的密切關系，總結地質災害的發生規律，為以后的災害預測和治理提供有效建議。

1 研究區域礦山的地形與結構

（1）地形地貌。所研究區域礦山海拔在1000m～1300m。地形北東高南西低，相差高度在50m～300m之間。礦區地質切割不深，礦坑北部呈現中山地形，為構造剝蝕和構造侵蝕作用形成，屬于低山地貌。

2 地質構造

（1）褶皺構造。礦區處于復式向斜與復式背斜的結合部位，總體呈北西—南東展布的復式向斜和斷裂組合帶。

（2）斷裂構造。礦區內主要發育5條北西向縱向斷裂構造，規模較大，北東向斷裂僅局部可見且規模很小。向南西陡傾近直立，斷層表現為強烈擠壓性質，形成寬度為10m～50m的擠壓斷裂帶。

3 地質災害中礦山工程邊坡結構分析

礦山工程中邊坡結構對邊坡的穩定性具有重要影響，在很大程度上，控制著邊坡失穩破壞模式，由于受到了外在阻力的作用下，邊坡表面與內部的礦體結構以及力學特征存在區別性。因此通過分析礦山工程邊坡結構，為邊坡穩定性的合理評價提供幫助。

在礦山工程中坡體結構包括結構面、結構體、臨空面等要素，由于邊坡的結構與邊坡形成物質密切相連，因此，礦山邊坡構造的形成就可以按照不同物質進行分類。根據不同礦層類型，將邊坡分為巖質邊坡、巖土混合邊坡以及土質邊坡。礦山工程中邊坡多是巖質邊坡，影響巖質邊坡穩定性的重要因素是巖體結構，而巖體結構主要由結構面與結構體兩個要素組成，在具體分析邊坡結構時，考慮結構面與結構體兩個因素。

礦山工程邊坡整體結構主要由均質、厚度巨大的巖層構成，其巖性一般為：變質巖、正變質巖、巖漿巖和巨厚層沉積巖，具有以原生構造節理為主的結構面，整體強度較高，可看成均質各項同性彈性體[1]。

在礦山工程中還有兩種邊坡結構分別是塊狀結構邊坡和碎裂結構邊坡，塊狀結構通常由2組～3組結構面切割而成，間距大約在50cm～100cm，結構體多呈長方體、立方體、菱形體或多角柱體，結構面則多以局部楔形體滑動或塊體崩塌形式發生變形破壞。碎裂結構邊坡最嚴重的區域，因為強烈的破碎的結構更改結構，結構面數可達4組～5組，表面聯鎖切削結構、結構面主要由破碎頁巖內容包，這表明巖體強度低的特點，更多的塑料，這可以使邊坡穩定性較差，跟蹤沿結構面形成斷裂破壞，滑坡或崩塌等地質災害。

正如上述內容所述，礦山工程邊坡結構對邊坡穩定性的分析具有重要意義。在礦山工程邊坡穩定性的分析中，需要充分考慮地質作用、準確確定控制性不連續面形態特征及分布，建立坡體結構，進而分析礦山工程邊坡穩定性。

4 邊坡滑坡形成原因

滑坡屬于一種常見的礦山地質災害，又有“走山”、“土溜”等俗稱，一般我們把邊坡上的地質層或者邊坡上的巖礦，沿著礦山邊坡的薄弱、較弱的土質面整體向下滑動的現象，稱之為滑坡。礦體的發育是不可避免的，會在發育過程中造成各種結構面，礦體的性質發生變化會影響礦體的完整性。對于松散的地質結構，雖然看上去地質結構面沒那清晰，但松散的地質結構本身的抗剪強度也不大于邊坡結構的剪應力。因此，綜合情況來看，地質內結構面的發育特征會引起礦山邊坡滑坡現象。

5 地質災害中礦山工程邊坡穩定性分析

考慮礦山工程中邊坡結構以及發生地質災害的危險性，據推測，邊坡巖體可能存在兩種變形破壞模式，一種是巖體下落后的滑動塌陷，另一種是全巖滑坡。巖體下落后，頂部和后緣的裂隙是滑動塌陷的邊界。由于基底采空區的存在，巖體在自重作用下發生了塌落，而軟弱基底的壓縮使得陡斜的結構面對軟弱面進行剪切。

針對上述中的破壞模式，在不同環境的礦山工程條件下，選取穩定性計算指標，其工程工況分為天然工況和暴雨工況，邊坡體后緣匯集的地表水，通過裂隙滲入后緣陡傾裂縫，因此在暴雨工況時應考慮裂縫水壓力，充水高度取1/3。利用傳遞系數法計算，計算中剖面采用典型剖面8剖面，之后對巖體邊坡削頂減裁后的狀態進行了穩定性驗算。在天然工況條件下，若驗算結果小于1.0，則說明穩定性較差，若大于1.5，說明穩定性較好。

地質災害中礦山工程邊坡穩定性較好，則說明邊坡水平位移量值減小，豎直方向位移量值減小，最大的剪應變量極小，基本處于10%以下，邊坡結構變形較小，并且其附近的巖體中發生少量的拉張破壞。反之，礦山工程邊坡穩定性不好時，邊坡水平方向和豎直方向的位移量值均逐漸加大，最大剪應變量較大，多數處于80%～99%之間，邊坡結構變化較大，并且其附近的巖體中有明顯的拉張破壞。通過上述過程完成礦山工程邊坡穩定性的分析。

6 結語

在地質災害頻發時，通過前期的地質勘查，對礦山邊坡邊緣結構穩定性進行研究，為未來的工程治理提供一定的幫助。礦山工程邊坡具有多種結構，根據結構的不同分析具體的影響邊坡穩定性的因素，對影響邊坡穩定性的因素提高重視，加強對此方面的研究，在解決礦山工程中的問題的同時，深入研究礦山工程和穩定性之間的關系，發揮不同類型邊坡結構的優勢，提高工程中邊坡的穩定性，逐步消除礦山工程中的危險性，在保證安全問題的同時，突出經濟效益。