鮑偉 鄭雪玉 杜帥群

摘 要：文章以某基坑開挖為背景，圍繞其陡峭巖質(zhì)高邊坡動力穩(wěn)定性展開針對性探討，從而總結出如下四點內(nèi)容：在邊坡爆破開挖過程中，相比于有溶洞的坡頂而言，無溶洞所帶來的沉降值明顯偏小；邊坡內(nèi)溶洞的直徑越小，對應的穩(wěn)定系數(shù)則越高；如果溶洞與爆破面的距離越遠，此時邊坡的穩(wěn)定性將更為良好；如果溶洞正好穿過了滑動面，此時將會對邊坡開挖穩(wěn)定性造成影響，對應的穩(wěn)定系數(shù)也隨之下降。

關鍵詞：峭巖質(zhì) 高邊坡 溶洞

在長期的發(fā)展下，所形成的廢棄采場均需要采取高陡邊坡治理措施，此時無論是邊坡設計、穩(wěn)定性平評價還是監(jiān)測工作都至關重要。在實際治理過程中，爆破振動通常會對邊坡穩(wěn)定性造成直接影響，因此需要重點考慮此問題。

1.工程概況

在本文所探討的工程項目中，需要在百余米深的礦坑中進行主體結構的修建工作，整個場地呈現(xiàn)出四周高中間低的地形特性。關于工程結構的水平以及豎向兩大方向的荷載，二者都需要交由礦坑坑壁承當，經(jīng)測量后得知，礦坑坡角普遍介于80～90°。在此背景下，礦坑坑壁的承載力與穩(wěn)定性均是需要重點考慮的內(nèi)容。工程方案中，需要對原礦坑壁進行修坡處理，主要通過深孔加預裂爆破的方式進行，而后再逐級進行支護施工。經(jīng)實地勘察，總結其地質(zhì)特性：表現(xiàn)為典型的微風化灰?guī)r特性，主要以灰白色、以及灰黑色為主，為典型的厚層狀結構。利用鉆機進行取樣處理，得知巖芯形狀較為豐富，以長、短柱狀為主，還有部分的普通柱狀以及大塊狀。進一步分析得知，節(jié)理裂隙出現(xiàn)了輕微的發(fā)育現(xiàn)象，部分區(qū)域存在溶蝕小孔，巖體質(zhì)量等級普遍介于II-IV級。

2.超前地質(zhì)預報

為了探尋邊坡內(nèi)溶洞的分布情況，工程中采用了地質(zhì)雷達設備展開了超前預報作業(yè)，所得到的溶洞分布參數(shù)可以為后續(xù)的計算提供指導。以所得到的邊坡雷達原始圖像為基礎，對其展開了增益恢復操作，基于對雷達圖像的分析，加之各類鉆孔資料，進一步得到了溶洞的分布圖。對溶洞分布圖進行分析，發(fā)現(xiàn)礦坑邊坡40m區(qū)域內(nèi)存在大量的溶洞，其規(guī)模相對較大，且洞徑呈不規(guī)則特性，除此之外邊坡內(nèi)還有一些裂隙帶。邊坡的穩(wěn)定性受到了溶洞強發(fā)育的影響，這點在雨水季節(jié)表現(xiàn)得更為明顯，極容易引發(fā)邊坡內(nèi)溶洞與溶洞貫通的問題，進一步產(chǎn)生破裂面，由此引發(fā)邊坡滑坡事故。

3.數(shù)值分析

3.1 計算模型

在本文的研究中，對邊坡模型進行了簡化處理，從而圍繞平面應變問題展開針對性分析。采用的是理想彈塑性模型的形式，引入的是Mohr-Coulomb屈服準則，此外還使用到了相關聯(lián)流動法。以所得到的現(xiàn)場勘查資料為基礎，對其展開了分析，最終選取了北側A區(qū)邊坡區(qū)域，基于有限元的基本理念對其展開邊坡穩(wěn)定性分析。

3.2 巖溶對陡峭巖質(zhì)高邊坡開挖變形分析

基于地質(zhì)雷達探測結果可以得知，坑內(nèi)存在大量的溶洞，且斷層出現(xiàn)了強發(fā)育現(xiàn)象，這對開挖邊坡的穩(wěn)定性造成了嚴重影響。對此，圍繞單溶洞爆破開挖展開穩(wěn)定性分析。綜合考慮到溶洞尺寸以及溶洞與坡面的間距，細分為兩種工況，溶洞直徑取值有2，4，6，8m，其與坡面的間距分別為10，15，20，30，40m，對其展開針對性研究。

3.2.1 有無溶洞對邊坡爆破開挖變形影響

有無溶洞對邊坡變形所造成的影響機制是需要重點考慮的問題，此處選取無溶洞情況以及溶洞直徑為6m的情況，對二者展開針對性數(shù)值分析。

對于無溶洞的情況，經(jīng)過邊坡爆破處理后所帶來的變形量上限值達到了0.71mm，坡頂區(qū)域出現(xiàn)了明顯的邊坡變形現(xiàn)象。此外，如果礦坑內(nèi)存在溶洞，若其直徑為6m且與坡面達到10m的間距，此時經(jīng)過爆破處理后所產(chǎn)生的變形量上限值達到了35mm，在溶洞周邊的坡面出發(fā)生了較為明顯的邊坡變形現(xiàn)象。對于無溶洞的情況，經(jīng)爆破開挖處理后所產(chǎn)生的邊坡變形幅度相對較小，僅存在極為輕微的塑性區(qū)域滑動面；相比之下，對于有溶洞的情況，基于同樣的方式處理后邊坡變形量明顯偏大，且存在明顯的塑性區(qū)與滑動面，對邊坡的穩(wěn)定性造成不良影響。

3.2.2 不同溶洞大小對邊坡爆破開挖變形的影響

將溶洞直徑確定為2，4，6，8m四種情況，由此探討溶洞直徑與邊坡開挖沉降變形之間的影響機制，得到的結果如圖1。

基于圖1進行分析得知，四種情況對應的坡頂沉降最大值對應有0.28，0.35，1.35，1.97mm。進一步推斷，伴隨著溶洞直徑的減小，所帶來的沉降值也逐步減小，此時邊坡處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)；此外，如果溶洞直徑增大，則會對邊坡穩(wěn)定性造成不利影響。

3.2.3 溶洞與坡面不同距離對邊坡爆破開挖變形的影響

將溶洞直徑確定為8m，并將其與坡面間距設置為10，15，20，30，40m五種情況，由此探討溶洞與坡面間距在經(jīng)過邊坡爆破開挖處理后所產(chǎn)生的變形程度的影響機制，得知對應的坡頂沉降值對應有：1.97，2.41，1.64，0.55，0.34mm?？偨Y得知，如果溶洞與坡面距離越小，此時所產(chǎn)生的坡頂沉降越大，對邊坡的穩(wěn)定性將造成不利影響。

3.3 安全穩(wěn)定性分析

基于Midas中的SA M算法展開分析，充分借助了極限平衡原理，以邊坡為基礎設置出滑動面，進一步得到對應的安全系數(shù)。設置有坡內(nèi)無溶洞的情況，以及存在溶洞且分別為2，4，6，8m的情況；此外，將破內(nèi)溶洞直徑設置為8m，且它與坡面間距分別為10，15，20，30，40m。對于無溶洞或是存在溶洞且直徑為2或4m時，經(jīng)過邊坡爆破開挖處理后得到的安全系數(shù)均為3.0；伴隨著溶洞直徑的增加，對應的安全系數(shù)隨之下降。此外，如果溶洞與坡面間距達到了10m，此時對應的穩(wěn)定系數(shù)達到1.6；伴隨著間距的增加，如果達到了30m以及40m，此時對應的穩(wěn)定系數(shù)都為3.0。由此可知，如果溶洞與邊坡的間距逐步加大，那么邊坡的穩(wěn)定性將越好。

4.結論

本文以礦坑邊坡加工工程為背景，分多種情況對邊坡穩(wěn)定性展開了探討，總結出如下幾點內(nèi)容：

（1）礦坑坑壁40m范圍內(nèi)存在大量的填充型溶洞，并且邊坡的周邊區(qū)域還有一些巖溶裂隙帶，對礦坑的穩(wěn)定性造成了不利影響。

（2）基于同樣的邊坡爆破開挖方式進行處理，相較于有溶洞的情況而言，無溶洞所帶來的坡頂沉降相對更??；伴隨著邊坡內(nèi)溶洞直徑的持續(xù)加大，將會對邊坡穩(wěn)定性造成不利影響；如果溶洞與坡面間距較大，此時邊坡的穩(wěn)定性相對更好，但提出了范圍要求；如果溶洞正好穿過了滑動面，此時將會對邊坡開挖穩(wěn)定性造成影響。

參考文獻：

[1]任青陽，陳斌.泥巖-粉質(zhì)黏土二元結構邊坡破壞機理分析[J].徐州工程學院學報（自然科學版），2019，34（1）： 11-14.

[2]殷博，朱愛軍，劉鵬程，等.含軟弱夾層緩傾順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定敏感性分析[J].建筑科學，2019， 35（3）： 45-50.