毛元靜，李 瑤，和大釗，王 璐

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074)

露采礦山臺(tái)階邊坡結(jié)構(gòu)面特性與破壞機(jī)制分析

毛元靜，李 瑤，和大釗，王 璐

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074)

基于四川峨勝露天礦山臺(tái)階邊坡的結(jié)構(gòu)面特征，結(jié)合離散單元軟件3DEC對(duì)臺(tái)階邊坡進(jìn)行模擬，研究臺(tái)階邊坡破壞機(jī)制。結(jié)果表明：(1)受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，研究區(qū)域的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面傾角較陡，且產(chǎn)狀與構(gòu)造跡線相關(guān)；(2)礦區(qū)臺(tái)階邊坡變形破壞模式主要為平面滑動(dòng)和楔形體破壞，發(fā)生傾倒破壞的可能性?。?3)邊坡整體變形小，在結(jié)構(gòu)面貫穿的位置有位移突變和增大的現(xiàn)象，臨空面的楔形體出露后發(fā)生崩塌掉塊，局部穩(wěn)定性降低；(4)臺(tái)階邊坡破壞機(jī)制為拉裂-滑移-崩塌，可分為三個(gè)階段：彈性變形階段，漸進(jìn)變形階段和變形破壞階段。

露采礦山；臺(tái)階邊坡；結(jié)構(gòu)面特性；3DEC；破壞機(jī)制

0 引言

巖體中結(jié)構(gòu)面的組合特征決定了巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)和力學(xué)性狀[1]，是構(gòu)成各類巖體工程問題的重要控制因素[2-5]，由此發(fā)展起來的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論得到廣泛應(yīng)用[6-7]。

目前，針對(duì)各類斜坡的變形破壞類型和機(jī)制已取得一些成果，張倬元[8]將斜坡變性破壞總結(jié)為蠕滑-拉裂，滑移-壓致拉裂，彎曲-拉裂，塑流-拉裂和滑移彎曲五種力學(xué)模式；在此基礎(chǔ)上黃潤秋等[9-10]對(duì)汶川地震產(chǎn)生的滑坡產(chǎn)生機(jī)理和過程分為坡體解體階段、高速潰滑階段、震動(dòng)堆積階段、碎屑流堆積階段，并將汶川地震所產(chǎn)生滑坡的變形破壞模式分為拉裂-順走向滑移型、拉裂-順層(傾向)滑移型、拉裂-水平滑移型、拉裂-剪斷滑移型5種類型。李俊[11]等將高速公路紅層滑坡結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，指出該滑坡形成機(jī)制為滑移-拉裂型滑坡。魯達(dá)功[12]將巖質(zhì)邊坡強(qiáng)震破壞機(jī)制總結(jié)為拉裂-滑移、滑移-拉裂兩種，破壞方式分別為滑移式崩塌和順層-切層滑坡。對(duì)于不同類型邊坡如順層邊坡、反傾巖質(zhì)邊坡、黃土邊坡等破壞機(jī)制前人也進(jìn)行了深入研究[13-16]。

由于不同情況下的工程巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)值模擬方法可以對(duì)巖質(zhì)邊坡的非連續(xù)變形過程進(jìn)行模擬，判斷其破壞程度、破壞范圍，因此各類數(shù)值模擬方法在邊坡破壞機(jī)制和穩(wěn)定性研究中也迅速發(fā)展起來。由于節(jié)理巖體邊坡的失穩(wěn)破壞具有大變形和非連續(xù)的特點(diǎn)，因此，離散單元法成為研究節(jié)理巖體邊坡破壞機(jī)制的最有效方法之一。論文基于結(jié)構(gòu)面特性分析和離散元軟件3DEC對(duì)四川峨盛石灰石礦山臺(tái)階邊坡破壞機(jī)制及過程進(jìn)行研究，礦山巖體受多組陡傾狀優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面和緩傾巖層組合切割，具有一定研究意義。

1 礦區(qū)工程地質(zhì)背景

1.1礦山工程概況

四川峨勝露天礦山出露地層主要為第四系殘坡積堆積物和二疊系茅口組、棲霞組石灰?guī)r、梁山組泥灰?guī)r及大乘寺組砂巖，產(chǎn)狀為295°∠17°，隸屬于川滇南北構(gòu)造帶北段，構(gòu)造形跡以南北向?yàn)橹?，受幾條南東向深溝所沖蝕切割，溝谷兩岸地形陡峭。

圖1是礦區(qū)南部地質(zhì)剖面圖，邊坡為單斜順向坡，臺(tái)階邊坡坡面角較陡為75°，受地層巖性控制、層面及裂隙的切割等的影響，臺(tái)階邊坡上存在多處危巖帶，特別是礦區(qū)結(jié)構(gòu)面發(fā)育，邊坡巖體較為破碎，伴隨著露天礦山的不斷開采，使邊坡坡腳懸空，形成高陡臨空面，導(dǎo)致邊坡發(fā)生崩塌、掉塊，對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。

圖1 礦區(qū)南部邊坡地質(zhì)剖面圖

1.2礦山結(jié)構(gòu)面特征

針對(duì)礦區(qū)南部邊坡的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用測線法對(duì)礦區(qū)南部結(jié)構(gòu)面進(jìn)行觀察、描述和測量，調(diào)查內(nèi)容包括巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、半跡長、間距、貫通性、粗糙度、張開度以及充填情況等，共測得結(jié)構(gòu)面250條，對(duì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行優(yōu)勢分組(圖2)，每組結(jié)構(gòu)面的平均產(chǎn)狀見表1。

圖2 礦區(qū)優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面分組圖

編號(hào)條數(shù)結(jié)構(gòu)面平均產(chǎn)狀間距/m半跡長/mJ18228°∠81°045～0810～20J244207°∠86°02～2204～20J32781°∠58°007～1007～11J428117°∠77°15～3004～15

通過圖2分析可知，礦區(qū)南部的結(jié)構(gòu)面傾角普遍較大，優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面中第一組和第二組走向?yàn)榻蠔|向，與區(qū)域構(gòu)造南東向深溝走向一致，這是受深溝兩側(cè)卸荷作用影響而發(fā)育的卸荷裂隙，數(shù)量最多，約占總數(shù)量的50%左右，結(jié)構(gòu)面傾角很陡，間距小，貫通性好，這類結(jié)構(gòu)面對(duì)邊坡的影響最大。第三組和第四組走向?yàn)榻媳毕?，這類結(jié)構(gòu)面是區(qū)域構(gòu)造褶皺形成時(shí)，應(yīng)力調(diào)整致使巖體受到擠壓，而形成一系列的與構(gòu)造跡線一致的結(jié)構(gòu)面，這類結(jié)構(gòu)面約占總數(shù)量的20%左右，間距大，貫通性一般。

礦區(qū)的結(jié)構(gòu)面張開、閉合的均有，張開的有少量泥質(zhì)充填，表面較粗糙，多為剛性接觸。結(jié)構(gòu)面與層面之間相互見穿透切斷現(xiàn)象，巖體局部較破碎。

2 臺(tái)階邊坡的破壞模式分析

2.1平面滑動(dòng)破壞

礦區(qū)臺(tái)階邊坡平面滑動(dòng)破壞分析見圖3，根據(jù)前期邊坡勘察試驗(yàn)成果，結(jié)構(gòu)面摩擦角為25°，邊坡產(chǎn)狀為340°∠75°，有4組極點(diǎn)落入臺(tái)階滑動(dòng)區(qū)，約占2%，邊坡可能發(fā)生平面滑動(dòng)，且由于礦區(qū)南部巖層傾角較緩，產(chǎn)狀為295°∠17°，礦山開采時(shí)易在坡腳形成臨空面，結(jié)構(gòu)面與邊坡面斜交構(gòu)成了邊坡的后緣和側(cè)向切割面，臺(tái)階邊坡沿層面可能發(fā)生平面滑動(dòng)，故需要在臺(tái)階邊坡開挖施工和開采爆破過程中注意巖層面帶來的平面滑動(dòng)破壞。

圖3 礦區(qū)臺(tái)階邊坡平面滑動(dòng)破壞投影圖

2.2傾倒破壞

研究區(qū)傾倒破壞分析見圖4，圖中約有1%的極點(diǎn)落入傾倒破壞分區(qū)，可能發(fā)生在傾角50°～75°、傾向131°～191°的極點(diǎn)組，但由于邊坡是近順向坡，巖層傾角較緩，所以發(fā)生傾倒破壞的可能性較小。

圖4 礦區(qū)臺(tái)階邊坡傾倒破壞投影圖

2.3楔形體破壞

礦區(qū)南部臺(tái)階邊坡的楔形體破壞圖見圖4。圖5中，結(jié)構(gòu)面組合交線J3-J4、J1-C，J2-C均落于楔形體破壞區(qū)內(nèi)，形成對(duì)臺(tái)階邊坡穩(wěn)定不利的危險(xiǎn)塊體，邊坡容易沿結(jié)構(gòu)面交線發(fā)生變形破壞，尤其J3與J4切割形成的塊體，傾角較大容易產(chǎn)生臨空面發(fā)生滑動(dòng)。

圖6是現(xiàn)場結(jié)構(gòu)面采集照片，圖中結(jié)構(gòu)面傾角都較陡，與層面相交形成楔形體，邊坡開挖時(shí)將楔形體底面挖斷，楔形體臨空后邊坡卸荷回彈，巖體發(fā)生變形松弛，在暴雨和爆破等因素影響下，這類楔形體雖然規(guī)模不大，但是由于數(shù)量較多，會(huì)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響，因此在邊坡開挖過程中，應(yīng)注意此類塊體對(duì)邊坡的影響，及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行加固處理，以免產(chǎn)生安全問題。

圖6 礦區(qū)邊坡結(jié)構(gòu)面圖片

3 臺(tái)階邊坡3DEC數(shù)值模擬

3.1巖體及結(jié)構(gòu)面參數(shù)力學(xué)參數(shù)取值

對(duì)巖石和結(jié)構(gòu)面進(jìn)行試驗(yàn)得到各力學(xué)參數(shù)，礦區(qū)的結(jié)構(gòu)面均是在石灰?guī)r地層中出露，且都為剛性結(jié)構(gòu)面，故將礦區(qū)結(jié)構(gòu)面簡化成一類結(jié)構(gòu)面，并根據(jù)巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)與參數(shù)估算(RQD、CSMR、BQ)對(duì)各類巖體和結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)進(jìn)行取值，各參數(shù)取值見表2、表3。

表2 巖體的參數(shù)取值Table 2 The parameters of rock

表3 結(jié)構(gòu)面力學(xué)的參數(shù)取值Table 3 The parameters of structure plane

3.2計(jì)算模型

為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述邊坡的破壞模式，并對(duì)自然條件下邊坡的破壞機(jī)制進(jìn)行研究，采用離散元軟件3DEC建立三維模型對(duì)邊坡的變形破壞進(jìn)行模擬。模型尺寸參照工作臺(tái)階邊坡實(shí)際尺寸，為臺(tái)階寬40 m，高10 m，長80 m，邊坡產(chǎn)狀為340°∠75°，巖層從上至下分別為石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和砂巖。各結(jié)構(gòu)面均設(shè)一組，各結(jié)構(gòu)面相對(duì)位置參考實(shí)際地質(zhì)情況，以最危險(xiǎn)的方式考慮結(jié)構(gòu)面無限延伸剪出口位于坡腳處。計(jì)算采用Mohr-Coulomb屈服條件的彈塑性模型。模型的前后左右以及底部邊界均固定。

為研究臺(tái)階邊坡受結(jié)構(gòu)面影響的破壞模式，設(shè)置了穿過結(jié)構(gòu)面切割部位的剖面A-A′以及a、b、c、d、e、f六個(gè)監(jiān)測點(diǎn)來觀測臺(tái)階邊坡內(nèi)部變形規(guī)律及應(yīng)力特征。

圖7 臺(tái)階邊坡模型

圖8 A-A′剖面及各監(jiān)測點(diǎn)示意圖

4 臺(tái)階邊坡3EDC模擬結(jié)果分析

4.1臺(tái)階邊坡變形特征

(1)臺(tái)階邊坡整體變形特征

圖9為臺(tái)階邊坡垂直、水平變形位移圖，由圖可知：邊坡在重力作用下，整體是穩(wěn)定的，沒有明顯變形，但是邊坡頂部塊體遭結(jié)構(gòu)面貫通后位移突變，從出露點(diǎn)位置往上位移逐漸增大，頂部塊體位移最大，垂直向上達(dá)到3.7 cm，水平上達(dá)到14 cm。說明邊坡首先在頂部楔形體位置發(fā)生破壞，并沿層面緩傾方向有明顯滑動(dòng)趨勢，威脅邊坡的局部穩(wěn)定性。

圖9 臺(tái)階邊坡位移圖

(2)A-A′剖面變形特征

圖10是邊坡A-A′剖面垂直和水平位移變形圖，從圖來看，邊坡在重力作用下，巖體受到切割后巖體完整性顯著降低，并在有結(jié)構(gòu)面貫通的地方出現(xiàn)了位移突變且增大的現(xiàn)象，垂直方向上從底部往上逐漸增大，水平位移由坡內(nèi)向坡外水平位移逐漸增大，在楔形體出露的位置和坡頂巖體位移最大。

圖10 A-A′剖面變形位移圖

綜上可知：邊坡巖體變形破壞受結(jié)構(gòu)面控制，在結(jié)構(gòu)面切割位置位移發(fā)生突變并增大的現(xiàn)象，邊坡頂部巖體變形最大，其次是臨空面巖體，內(nèi)部多組陡傾結(jié)構(gòu)面相互切割的破碎塊體位移也明顯增大，并沿著緩傾層面所形成的滑移面有向坡外滑動(dòng)的趨勢，在坡腳結(jié)構(gòu)面露出的位置剪出。

4.2監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力、變形-步時(shí)曲線特征

(1)監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力-步時(shí)曲線特征

圖11為監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力-步時(shí)曲線，垂直方向上，在500步以內(nèi)邊坡坡面監(jiān)測點(diǎn)a、b、c以及坡頂d點(diǎn)產(chǎn)生拉應(yīng)力，邊坡內(nèi)部監(jiān)測點(diǎn)e、f應(yīng)力波動(dòng)較??；500步以后，a、b、c、d點(diǎn)應(yīng)力由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)換成壓應(yīng)力，d、e點(diǎn)產(chǎn)生拉應(yīng)力，隨后b、c、d、f、e點(diǎn)發(fā)生一定波動(dòng)后趨于平衡，但a點(diǎn)應(yīng)力一直隨著步時(shí)波動(dòng)。水平方向上，500步以內(nèi)時(shí)，邊坡頂部監(jiān)測點(diǎn)a、b以拉應(yīng)力為主，內(nèi)部監(jiān)測點(diǎn)e、f以壓應(yīng)力為主，波動(dòng)較大，b、c點(diǎn)應(yīng)力曲線重合且波動(dòng)較小；隨后各點(diǎn)應(yīng)力隨步時(shí)增加逐漸趨于平衡。

圖11 監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力—步時(shí)曲線

(2)監(jiān)測點(diǎn)變形-步時(shí)曲線特征

各監(jiān)測點(diǎn)位移-步時(shí)曲線見圖12，在垂直方向，各監(jiān)測點(diǎn)均沿坡向發(fā)生了變形，在500步以內(nèi)，各監(jiān)測點(diǎn)位移隨步時(shí)增大而增大；500步～1 000步之間內(nèi)部監(jiān)測點(diǎn)位移逐漸穩(wěn)定，坡面監(jiān)測點(diǎn)a、b位移緩慢增加；1 000步以后，頂部監(jiān)測點(diǎn)a、b位移隨著步時(shí)快速增大，產(chǎn)生塑性變形。在水平方向，250步～500步之間，各監(jiān)測點(diǎn)均先向坡內(nèi)產(chǎn)生擠壓位移再向坡外移動(dòng)；500步～1 000步之間內(nèi)部監(jiān)測點(diǎn)逐漸穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)面貫穿集中形成塊體部位的b、e位移持續(xù)增加；1 000步后位b、e點(diǎn)位移隨著步時(shí)快速增大，其余監(jiān)測點(diǎn)趨于穩(wěn)定。在臺(tái)階邊坡位移圖(圖9)中邊坡頂點(diǎn)位移達(dá)14 cm。

圖12 監(jiān)測點(diǎn)位移—步時(shí)曲線

4.3臺(tái)階邊坡破壞機(jī)制

綜合監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力-步時(shí)曲線與位移-步時(shí)曲線可知，礦山南部臺(tái)階邊坡破壞有明顯的階段性，①彈性變形階段：邊坡坡面及頂部附近的巖體一方面受重力和開挖卸荷本就容易產(chǎn)生拉應(yīng)力，另一方面邊坡還存在多組傾角較陡的結(jié)構(gòu)面相互切割，致使邊坡極易沿著結(jié)構(gòu)面形成拉裂縫，并不斷向下移變形，這時(shí)邊坡內(nèi)塊體還沒有產(chǎn)生明顯的破壞；②在漸進(jìn)變形階段：巖體沿著拉裂縫逐漸向下延伸，脫離上部巖體的約束，但下部巖體未臨空，使得巖體朝縱向擠壓變形；③變形破壞階段：隨著拉裂縫增大與下部緩傾角的巖層面貫通形成潛在滑移面，邊坡薄弱區(qū)域巖體沿滑移面在坡腳剪出發(fā)生破壞，產(chǎn)生局部崩塌、危巖體掉塊。根據(jù)以上分析，可以總結(jié)出峨勝石灰石礦山南部的臺(tái)階邊坡的破壞機(jī)制是拉裂-滑移-崩塌。

5 結(jié)論

針對(duì)四川某露天礦山邊坡的巖體結(jié)構(gòu)面的特征及對(duì)邊坡破壞機(jī)制進(jìn)行研究，得到如下結(jié)論：

(1)四川峨勝露天礦山邊坡的結(jié)構(gòu)面特征受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面走向與構(gòu)造跡線一致，主要為：兩組走向?yàn)榻蠔|向的傾向相反的結(jié)構(gòu)面、兩組近南北向傾向相反的結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面傾角較陡，結(jié)構(gòu)面之間相互見穿透切斷現(xiàn)象，巖體局部較破碎。

(2)由于優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面與邊坡面斜交，構(gòu)成了邊坡的后緣和側(cè)向切割面，開挖過程中形成臨空面，致使臺(tái)階邊坡變形破壞模式可能為沿層面發(fā)生平面滑動(dòng)和楔形體破壞，發(fā)生傾倒破壞可能性小。

(3)邊坡整體變形小，邊坡整體穩(wěn)定，在楔形體出露的地方產(chǎn)生位移突變，邊坡內(nèi)部受結(jié)構(gòu)面貫通的位置也出現(xiàn)的位移增大的現(xiàn)象，說明受結(jié)構(gòu)面切割后巖體完整性降低，邊坡局部穩(wěn)定性受到很大影響。

(4)臺(tái)階邊坡破壞機(jī)制為拉裂-滑移-崩塌，其破壞過程可分為3個(gè)階段：①彈性變形階段：在重力和開挖卸荷作用下，邊坡坡面和頂部產(chǎn)生拉應(yīng)力致使巖體沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生拉裂縫；②漸進(jìn)變形階段：巖體沿著拉裂縫逐漸向下延伸，脫離上部巖體的約束，但下部巖體未臨空，使得巖體朝縱向擠壓變形；③變形破壞階段：隨著拉裂縫增大與下部緩傾角的巖層面貫通形成潛在滑移面，邊坡薄弱區(qū)域巖體沿滑移面在坡腳剪出發(fā)生破壞，產(chǎn)生局部崩塌、危巖體掉塊。

[1] 孫廣忠.巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1988.

SUN Guangzhong. Rock mass structural mechanics[M]. Beijing: Science Press,1988.

[2] 陳瑋，簡文彬，董巖松，等.軟弱結(jié)構(gòu)面對(duì)花崗巖殘積土邊坡穩(wěn)定性影響[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2015,26(1):23-30.

CHEN Wei, JIAN Wenbin, DONG Yansong, et al. Influence of weak structural surface on stability of granite residual soil slopes[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2015,26(1):23-30.

[3] 龔匡周，王浩，方雪晶,等.復(fù)雜巖質(zhì)邊坡的破壞類型及穩(wěn)定性分析[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2012,23(1):22-27.

GONG Kuangzhou，WANG Hao，F(xiàn)ANG Xuejing, et al. The failure modes and stability analysis of complicated rock slope[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2012,23(1):22-27.

[4] 葉龍珍，柳侃，黃國平，等.福建重大地質(zhì)災(zāi)害特征及其影響因素[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào).2015,26(1):98-102.

YE Longzhen，LIU Kan，HUANG Guoping，et al. The characteristics and influence factors of catastrophic geological disaster in Fujian Province[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2015,26(1):98-102.

[5] 董秀軍，裴向軍，黃潤秋.貴州凱里龍場鎮(zhèn)山體崩塌基本特征與成因分析[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2015,26(3):3-9.

DONG Xiujun，PEI Xiangjun，HUANG Runqiu .The Longchangzhen collapse in Kaili，Guizhou: characteristics and failure causes[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2015,26(3):3-9.

[6] 劉偉韜，申建軍，何壽迎. 黃島液化石油氣地下儲(chǔ)庫主洞室?guī)r體穩(wěn)定性分析[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2014,25(2):65-69.

LIU Weitao，SHEN Jianjun，HE Shouying .The block stability analysis of main cavern of Huangdao liquefied petroleum gas storage[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2014,25(2):65-69.

[7] 朱婷,黃宜勝,郭建.基于優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論的高陡巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2010,37(2):83-86.

ZHU Ting, HUANG Yisheng, GUO Jian. Stability analysis of a high and steep rocky slope based on preferred plane theory[J].Hydrogeology and Engineering Geology,2010,37(2):83-86.

[8] 張倬元.工程地質(zhì)分析原理[M].北京：地質(zhì)出版社，2009.

ZHANG Zhuoyuan. Engineering geological analysis principle[M].Beijing: Geological Publishing House, 2009.

[9] 黃潤秋，裴向軍，李天斌.汶川地震觸發(fā)大光包巨型滑坡基本特征及形成機(jī)理分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008,16(6)：730-741.

HUANG Runqiu, PEI Xiangjun, LI Tianbin. Basic characteristics and formation on mechanism of the largest scale landslide at Daguangbao occurred during the WengChuan earthquake[J].Journal of Engineering Geology, 2008,16(6)：730-741.

[10] 黃潤秋，趙建軍，巨能攀,等.湯屯高速公路順層巖質(zhì)邊坡變形機(jī)制分析及治理對(duì)策研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2007,26(2):239-246.

HUANG Runqiu ,ZHAO Jianjun,JU Nengpan,et al. Study on deformation mechanism and control method of bedding rock slope along TangTun expressway[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(2):239-246.

[11] 李俊 ,彭振斌 ,曹佳文.某高速公路朱雀洞段紅層滑坡成因機(jī)制分析與整治對(duì)策[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2009,23(2):15-19.

LI Jun, PENG Zhenbin , CAO Jiawen. The analysis of formation mechanism and treatment for red beds landslide in Zhuquedong segment of expressway[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2009,23(2):15-19.

[12] 魯功達(dá),晏鄂川,趙建軍,等.優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面控制的巖質(zhì)邊坡強(qiáng)震破壞機(jī)制研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2012,20(3):305-310.

LU Gongda, YAN Echuan, ZHAO Jianjun, et al. Failure mechanism of preferred structure plane controlled lithologic slope during intensive earthquake[J]. Journal of Engineering Geology, 2012,20(3):305-310.

[13] 冉濤,趙安平,尹劍輝.地震作用下順層巖質(zhì)滑坡穩(wěn)定性離散元模擬[J].長江科學(xué)院院報(bào), 2016,33(3):115-121.

RAN Tao，ZHAO Anping，YIN Jianhui. Discrete element simulation of stability of bedding rocky landslide Under earthquake action.[J] Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2016,33(3):115-121.

[14] 殷坤龍,周春梅,柴波.三峽庫區(qū)巫峽段反傾巖石邊坡的破壞機(jī)制及判據(jù)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,33(8):1635-1643.

YIN Kunlong, ZHOU Chunmei, CHAI Bo. Failure mechanism and criterion of counter-tilt rock slope at WuXia gorge section in three gorges reservoir area[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2014,33(8):1635-1643.

[15] 王林峰，陳洪凱，唐紅梅.反傾巖質(zhì)邊坡破壞的力學(xué)機(jī)制研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2013,35(5)：884-889.

WANG Linfeng, CHEN Hongkai, TANG Hongmei. Mechanical mechanism of failure for anti-inclined rock slopes[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2013,35(5)：884-889.

[16] 彭軍, 李翔宇, 閆蕊鑫,等. 陜北地區(qū)黃土崩塌破壞模式分類及防控對(duì)策研究[J]. 長江科學(xué)院院報(bào), 2015, 32(10):11-16.

PENG Jun, LI Xiangyu, YAN Ruixin, et al. Failure modes classification and countermeasures of loess collapse in northern Shaanxi area[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2015, 32(10):11-16.

Structuralplanescharacteristicsandfailuremechanismforopen-pitminingbenchslope

MAO Yuanjing,LI Yao,HE Dazhao,WANG Lu

(SchoolofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China)

Based on the characteristic parameters in an open-pit mine in ESheng Sichuan province, the slope failure criterion was analyzed using the discrete element software 3DEC, the results of which are as follows:(1)Due to the influence of regional geological structure, the dominant structural plane of the study area was steep, and the occurrence was related to the structural trace;(2)The failure mode of the bench slope in the mining area was mainly plane sliding and wedge failure, and the probability of occurrence of dumping failure was small.(3)The deformation of the slope was small, and the displacement and the increase of the displacement were obvious in the position where the structure plane penetrated. The wedge of the freeing face collapsed and the local stability decreased;(4) The failure mechanism of bench slope was pull crack-sliding-collapse, which can be divided into three stages: elastic deformation stage, progressive deformation stage and deformation failure stage.

open-pit mine; bench slope ; structural plane characteristic; 3DEC; failure mechanism

P642

A

1003-8035(2017)03-0039-07

10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2017.03.06

2016-10-26;

2016-12-01

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41672317)；國家科技部973項(xiàng)目(2011CB710604)

毛元靜(1991-)，女，研究生，主要從事巖土體的穩(wěn)定性與巖土工程數(shù)值模擬研究。 E-mail: Maoyuanjing77@163.com