摘 要：采礦場(chǎng)的巖質(zhì)穩(wěn)定性分析是一個(gè)研究重點(diǎn)，同時(shí)它也是一個(gè)十分重要的巖土工程問(wèn)題。巖質(zhì)由于受到多種因素的影響會(huì)造成巖體穩(wěn)定性遭到破壞，例如構(gòu)造應(yīng)力、溫度應(yīng)力、自重應(yīng)力等，且邊坡巖體的性質(zhì)有非均質(zhì)性、各向性以及非連續(xù)性等表現(xiàn)。此外，巖體的穩(wěn)定性也受到巖石類(lèi)型以及自然界風(fēng)化的侵蝕程度的影響。巖體的破壞類(lèi)型有平面破壞、楔體破壞、圓弧形破壞以及傾倒破壞等。對(duì)于巖體穩(wěn)定的分析方法有定性分析方法、定量分析法以及不確定性分析法。

關(guān)鍵詞：巖體穩(wěn)定性；邊坡；鋁礦

我國(guó)的露天礦產(chǎn)產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比重非常大，大多數(shù)大型的露天礦山在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)采后，大部分都已經(jīng)形成了邊坡，十分不利于安全。

1 巖質(zhì)穩(wěn)定性影響因素

1.1 邊坡形態(tài)

巖體的邊坡形態(tài)主要有坡高、坡腳、剖面形態(tài)以及臨空面四個(gè)要素，在這四個(gè)要素中，破高以及坡腳對(duì)于穩(wěn)定性的影響更大。（1）破高。破高影響巖體邊坡穩(wěn)定性的原理是通過(guò)對(duì)破內(nèi)巖體的應(yīng)力狀態(tài)的改變來(lái)對(duì)邊坡產(chǎn)生影響。隨著邊坡高度的增加，邊坡自重應(yīng)力以及坡腳應(yīng)力也會(huì)逐漸增加，從而導(dǎo)致邊坡的變形范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，造成巖體大規(guī)模的破壞。因此，可以得知巖體邊坡的穩(wěn)定性隨著破高的的增大而減弱。（2）坡腳。坡腳對(duì)邊坡的穩(wěn)定性也會(huì)產(chǎn)生影響，其主要體現(xiàn)在首先坡腳的大小會(huì)決定前沿臨空狀況，因而影響到邊坡的穩(wěn)定性，其次坡肩和坡面張力帶的范圍會(huì)隨著坡腳的增大而增大，因此應(yīng)力集中帶的剪應(yīng)力也隨著增加，從而影響邊坡的穩(wěn)定性。（3）剖面形態(tài)。邊坡的穩(wěn)定性很大程度上受剖面形態(tài)的影響，通常邊坡的坡形有直線型、凸坡和凹坡三種，其中穩(wěn)定性最好的凹坡，其次是直線型，因此在實(shí)際的工程開(kāi)采中要采用凹型開(kāi)挖的方法，有利于邊坡的穩(wěn)定。（4）臨空條件。在露天鋁礦的開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)邊坡坡腳的開(kāi)挖是不可避免的，當(dāng)對(duì)巖層進(jìn)行切割時(shí)會(huì)使軟弱的巖層暴露出來(lái)，這時(shí)巖體的邊坡穩(wěn)定性會(huì)急劇下降，此時(shí)要將臨空條件的作用考慮到邊坡穩(wěn)定性的影響因素中。在臨空條件下邊坡的變形空間較大，這時(shí)對(duì)穩(wěn)定性的影響起主要作用的是巖性組合、坡高以及巖體結(jié)構(gòu)等。

1.2 邊坡巖性

對(duì)于巖質(zhì)邊坡來(lái)說(shuō)，其巖質(zhì)工程地質(zhì)性質(zhì)的決定于巖性差異有關(guān)。所以巖性會(huì)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，其是一個(gè)基本的因素。對(duì)于巖性分析主要從幾方面來(lái)進(jìn)行，即地質(zhì)的組成、巖石的理化性質(zhì)以及微觀的化學(xué)特征。固定的變形破壞模式隨著邊坡的構(gòu)成巖性不同而改變。每類(lèi)地層都存在存在著其獨(dú)有的礦物組成、抗風(fēng)化能力以及親水特性，這對(duì)于邊坡的變形破壞有直接的控制作用。在工程將巖石做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來(lái)確定巖石是硬巖還是軟巖，通常來(lái)說(shuō)，堅(jiān)硬的巖石太多會(huì)組成高陡巖質(zhì)的邊坡，而高度以及坡度相對(duì)較低緩的邊坡則有穩(wěn)定的軟巖組成。在礦區(qū)所屬的區(qū)域內(nèi)通常地質(zhì)構(gòu)造都比較復(fù)雜，因此要對(duì)邊坡的不同巖性之間的組合做準(zhǔn)確的分析，也分析出邊坡穩(wěn)定性的實(shí)際情況，各種巖性的組合對(duì)于邊坡穩(wěn)定的影響是不同的。

1.3 巖體結(jié)構(gòu)與地質(zhì)構(gòu)造

巖體中的軟弱結(jié)構(gòu)面通常控制著巖質(zhì)邊坡的變形破壞，因此要對(duì)結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)、成因、密度以及延展性等作研究，其中對(duì)邊坡影響有重要關(guān)聯(lián)的是邊坡臨空和軟弱結(jié)構(gòu)面之間的關(guān)系。會(huì)對(duì)巖質(zhì)的邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的巖體結(jié)構(gòu)因素有以下幾點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)面的傾向及傾角。（2）其次是結(jié)構(gòu)面的走向和數(shù)組及數(shù)量。（3）結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性。（4）結(jié)構(gòu)面的表面形態(tài)。（5）結(jié)構(gòu)面的充填特征。另外，邊坡穩(wěn)定性也會(huì)受到地質(zhì)構(gòu)造很大的影響，假如該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造是褶皺強(qiáng)烈、復(fù)雜以及運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的，那么會(huì)使得邊坡的穩(wěn)定性大大減小。

1.4 地表水與地下水

巖體會(huì)受水的影響，其主要表現(xiàn)在靜水會(huì)對(duì)巖體產(chǎn)生壓力，形成有效的應(yīng)力，而動(dòng)水會(huì)對(duì)巖體產(chǎn)生沖涮效果，同時(shí)還會(huì)使巖體造成泥化、軟化、膨脹以及溶蝕等現(xiàn)象產(chǎn)生，其最終會(huì)導(dǎo)致巖體的性質(zhì)變差，從而出現(xiàn)失穩(wěn)、變形以及破壞。滲流是水流因?yàn)闈B透力的作用在巖體中流動(dòng)，通常對(duì)于巖質(zhì)邊坡來(lái)說(shuō)，巖體的穩(wěn)定性在一定程度上也會(huì)受巖體滲流的影響。某些實(shí)例表明，滑坡多出現(xiàn)在礦區(qū)處于雨季或者解凍期內(nèi)。

1.5 地震與爆破震動(dòng)

在對(duì)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性做分析時(shí)，還要考慮到一個(gè)重要因素，就是巖質(zhì)邊坡的動(dòng)力分析，其相當(dāng)于在邊坡承受的靜力荷載的基礎(chǔ)上有增加了一個(gè)動(dòng)荷載。地震以及爆破震動(dòng)是影響巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的常見(jiàn)動(dòng)力作用，其主要的影響原理是在動(dòng)力作用下會(huì)改變邊坡巖體的內(nèi)部應(yīng)力。地震影響邊坡穩(wěn)定性主要是因?yàn)榈卣鸩▊鞑ビ趲r體內(nèi)，會(huì)使巖體承受地震慣性力，從而使滑坡的應(yīng)力增加，并且由于地震的作用，會(huì)改變邊坡巖體的結(jié)構(gòu)，當(dāng)舊的結(jié)結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)就會(huì)出現(xiàn)新的結(jié)構(gòu)面，使得巖體產(chǎn)生張裂以及松弛，進(jìn)行出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，其后果十分嚴(yán)重。在爆炸的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)動(dòng)應(yīng)力波，此波會(huì)使巖體產(chǎn)生裂縫，若邊坡在開(kāi)挖時(shí)受到爆炸的影響，那么就會(huì)導(dǎo)致坡面附近的不均勻巖體逐漸的失去平衡最終發(fā)展成為崩塌。

1.6 人類(lèi)工程活動(dòng)

人類(lèi)的工程活動(dòng)會(huì)在一定程度上將邊坡的地形地貌以及結(jié)構(gòu)特征改變，這明顯會(huì)影響到邊坡的穩(wěn)定性，對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的工程行為主要有削破、坡頂加載、地下開(kāi)挖等。

2 破壞類(lèi)型

2.1 平面破壞

層面、節(jié)理、斷層以及層間錯(cuò)動(dòng)面是邊坡的一個(gè)主要的滑動(dòng)面，假如邊坡的某組結(jié)構(gòu)面同時(shí)向一邊傾倒，同時(shí)這個(gè)傾角的大小在邊坡角以及摩擦角之間，那么就會(huì)導(dǎo)致巖體的穩(wěn)定性遭到破壞。

2.2 楔體破壞

在邊坡中會(huì)存在兩組楔形結(jié)構(gòu)面，其是由于邊坡斜交與相互交成而形成的，在兩組的組合交線一致傾向同一邊坡時(shí)，且傾角大小在坡面角和摩擦角之間時(shí)，就會(huì)使巖體穩(wěn)定性發(fā)生破壞。

2.3 圓弧形破壞

圓弧形破壞的主要表現(xiàn)為其坡體的滑動(dòng)面為圓弧形，其多發(fā)生在邊坡較高的碎裂巖體邊坡和散體結(jié)構(gòu)的巖體邊坡中。

2.4 傾倒破壞

在巖體結(jié)構(gòu)面和層面較陡時(shí)多會(huì)出現(xiàn)傾倒破壞現(xiàn)象，其對(duì)巖體穩(wěn)定性的破壞形式是巖塊由于受到自重的影響從而出現(xiàn)向外以及向下彎曲的崩塌。其主要分為三種情況，即單臺(tái)階或多種組合臺(tái)階滑落、多臺(tái)階的滑落、邊坡整體變形破壞。

3 穩(wěn)定性分析方法

3.1 定性分析法

定性分析法的基礎(chǔ)主要是對(duì)礦區(qū)的工程地質(zhì)進(jìn)行勘查，對(duì)影響其邊坡穩(wěn)定性的各種因素、變形方式以及失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)破壞的地質(zhì)體進(jìn)行原因分析。進(jìn)而對(duì)當(dāng)前的礦區(qū)工程邊坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行說(shuō)明以及解釋。其主要方法有自然歷史分析法、工程類(lèi)比法、專(zhuān)家系統(tǒng)方法、圖解法、巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)法等。

3.2 定量分析法

極限平衡法當(dāng)前對(duì)于巖體邊坡穩(wěn)定分析中常用的定量分析方法，其分析基礎(chǔ)是對(duì)于巖體的潛在滑移剛性塊體的力矩平衡以及力系的分析，其只對(duì)滑體的沿假定滑面滑移進(jìn)行考慮，而對(duì)滑體的自身變形忽略。此方法是，它對(duì)處于臨界狀態(tài)下的邊坡巖體外力以及自身強(qiáng)度能對(duì)巖體的作用力進(jìn)行抵抗的平衡進(jìn)行分析，從而得出在巖體的外加作用力和自重的影響下邊坡的穩(wěn)定系數(shù)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

露天采礦往往都伴隨著較大的風(fēng)險(xiǎn)，礦區(qū)巖體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)采多會(huì)形成邊坡，而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的因素多種多樣，因此應(yīng)做好巖體穩(wěn)定性分析工作，找出存在的安全隱患，確保安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]肖云，周春梅，吳燕玲，李先福.露天采場(chǎng)高陡巖邊坡典型地段穩(wěn)定性分析[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（6）.

[2]吳國(guó)昌.某露天礦最終邊坡破壞模式及處理方案研究[J].中國(guó)礦山工程，2014（6）.

[3]韓文斌，王三彬，黃海強(qiáng).豫西某鋁礦露天采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性影響因素簡(jiǎn)析[J].科技視界，2014（2）.