工程实例-岩石边坡
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工程实例：某大型露天矿岩石边坡稳定性分析
以国内某大型露天铁矿为例，对该露天矿山的边坡稳定性进行分析，其并与该露天矿实际稳定性情况做对比分析，从而使理论联系实际。
1 某大型露天矿工程概况
矿区地处江南丘陵地带，地形起伏不大，自然标高一般在+30～+60m，矿区地形最高标高位于矿区东北面，山顶标高+235m。采场内最高地形标高为+102m。
矿区最高气温为41℃，最低气温为-13℃，年平均气温为15.7℃。矿区年平均降雨量为1094.1mm，最大日降雨量为254.6mm。矿区常年主导风向为东风，夏季为西南风。
该区域地势北高南低，其山岗走向为南北。矿区地表水流由北向南，汇于由东向西流经矿区南部的洋河水系，在向山镇西北部汇入湖河通往长江。矿区地势较高，排水畅通。
该矿区位于宁芜断陷盆地中部，主要有二个构造层：下构造层由三叠系上统黄马青组及下侏罗统象山群沉积岩组成，总厚约1500m，构造型式为梳状褶皱；上构造层由侏罗系上统—白垩系下统火山岩组成，总厚2000m，显原始喷发的原生构造，其常为火山期后的次生构造不同程度破坏。
侵入岩属燕山期、早期的为闪长岩类，为含铁岩体；晚期的为花岗闪长岩及花岗岩类，并破坏铁矿体。
矿区出露地层，上部为第四系疏松堆积层，厚0～15m；下部为侏罗系上统—白垩系下统龙王山组火山岩，厚度大于300m，主要岩性为安山质凝灰岩（Tua）、凝灰角砾岩（Tubr）、安山岩（a）；侵入岩为闪长玢岩；脉岩有安山岩脉（Va）、闪长玢岩脉（Vδμ）、花岗闪长玢岩（Vγδμ）等。
该矿床位于濮塘—黄梅山“断裂火山带”北段，此段控制火山喷发及闪长玢岩体侵入的构造线方向大致为NE20°。矿床中火山岩或侵入体都保存着原生构造的残迹，如流理、气孔带、各种爆发角砾岩等。地表所见单一或多组滑动面组成的小断裂，一般长10～50m，对矿体无显著破坏。
综合矿床水文地质特征和自然地理条件可以看出，矿体及围岩富水性及渗透性较强，地形不利于自然排水，但矿床附近无大的地表水体存在。含水层厚度有限，地下水主要以大气降水补给，随大气降水和邻近矿区的影响而动态变化，水文地质条件属中等类型。因此本文在对该露天矿边坡稳定性分析中要重点考虑地下水这一影响因素。
在生产过程中，由于生产爆破贯穿于整个开采过程，因此矿山采场边坡受爆破影响较大。采场较大的工作量就是爆破作业，次数频繁，且危险系数高，管理人员必须加大采场内安全技术工作。目前，按矿山安全生产规程规定，应严格遵守《爆破安全规程》相关规定。
露天采场最终边帮是一个新暴露的岩石面，施工时必须按设计规定的尺寸确定出安全平台宽度和台阶坡面角度。为防止边帮滑坡，发生安全事故，设计采用预裂爆破，避免边坡经爆破会产生大量的后冲裂隙，影响边坡安全稳定；对边帮上悬挂的块石和平台上的岩屑，以及工作面的浮石，应该配备人员和设备及时进行清理。
为确保边坡稳定和安全生产，在现有的采场内，按规定应对边坡岩体的位移进行系统的观测，得到数据后，认真研究并确定影响边坡稳定的因素，采取措施防止边坡岩体滑落，这也是实施境界优化的必要客观条件之一。
2. 边坡剖面图
首先分析该露天矿山开采情况的整体剖面图（图1），由图可以看出该矿开采后各开采平台形成的整体边坡情况，而边坡的稳定直接关系到露天矿开采的生产效益和人身安全。本文针对该边坡剖面角较大的右侧边坡进行稳定性分析（图2），因此详细分析该侧边坡地质水文条件。分析右侧边坡的地质水文条件，开挖过程中爆破的影响，以及边坡整体和开采平台的几何尺寸关系，可以得到该露天边坡的潜在滑动面，从而分析边坡的稳定性情况。根据工程地质勘查资料（图3），该边坡潜在滑面近似为圆弧形，右侧边坡开采平台高度为12m，边坡整体高度为106m，边坡上部开采平台节理发育较大，且剖面角较大，底部坡势较缓且节理面较少，边坡坡顶的发育裂隙距离坡肩20~22m，存在较大节理面开采平台距离坡脚高度为39.8m，综合分析以上数据可确定该边坡的潜在滑动面的位置和大小（图4）。
图1 边坡剖面图 图2 右侧边坡剖面图
图3 露天矿山边坡示意图
根据该露天矿边坡的地质条件，相应的参数如表1。
表1 参数表
参数 岩体重度
/ kN·m-3 内聚力
C/ kPa 内摩擦角
/ (°) 边坡角度
/ (°) 边坡高度H/ m
数值 27.00 50.00 31.5 43 106
图4 某露天矿山边坡示意图
