甘星星，隆 延

（江西省地質(zhì)局二六六大隊，江西 南昌 330038）

使用邊坡支護(hù)工程可以改變邊坡的受力，提升邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有效控制地質(zhì)災(zāi)害，提升施工現(xiàn)場的安全性。為此，應(yīng)結(jié)合實際情況加強(qiáng)對施工中支護(hù)技術(shù)使用方法的研究，確定危險位置，發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用[1]。

1 應(yīng)用邊坡支護(hù)對礦山穩(wěn)定性作用

1.1 降低邊坡的應(yīng)力變形

礦山邊坡會受到自身重力、開采過程中的振動、地質(zhì)活動等外部作用，使其會出現(xiàn)應(yīng)力變形，如果應(yīng)力變形過大，會改變邊坡的受力方式，以及造成邊坡結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞，導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)坍塌等事故。根據(jù)礦山邊坡的破壞形式和應(yīng)力變形的特征，可以將邊坡的破壞模式分為傾倒、平移拉裂、楔形體變形。

傾倒主要受到巖體重力的作用產(chǎn)生傾倒力矩，隨著力矩超出巖體的承受能力，導(dǎo)致巖體失去穩(wěn)定性，在坡度較大的掩體上容易出現(xiàn)傾倒，尤其在巖體不連續(xù)時容易在破面方向上出現(xiàn)傾倒變形，最終會出現(xiàn)成塊的彎曲和傾倒。巖體在受到橫向節(jié)理作用下，會受到連續(xù)切割，導(dǎo)致巖體容易出現(xiàn)彎曲變形，也會導(dǎo)致傾倒出現(xiàn)。

邊坡的平移拉裂變形一般出現(xiàn)在坡體傾角較小的滑移結(jié)構(gòu)順層邊坡，受到重力的作用，邊坡和節(jié)理的裂隙會相互切割，在重力的作用下會有拉伸產(chǎn)生，周圍的約束解除后，由于傾角已經(jīng)大于巖層的內(nèi)摩擦角，所以如果礦區(qū)出現(xiàn)爆破或者降雨導(dǎo)致巖體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，巖體就容易沿著滑移面產(chǎn)生平移拉裂變形。

楔形體變形一般在兩組或者以上結(jié)構(gòu)面的邊坡中出現(xiàn)，主要來自結(jié)構(gòu)面相交導(dǎo)致楔形體變形出現(xiàn)，會沿著交線產(chǎn)生滑動，導(dǎo)致邊坡受到嚴(yán)重的破壞。

結(jié)合以上破壞模式分析，所有的破壞模式都是在應(yīng)力作用下邊坡出現(xiàn)變形，導(dǎo)致邊坡內(nèi)部脆弱位置結(jié)構(gòu)受到破壞，并逐漸擴(kuò)大至整體結(jié)構(gòu)損壞，最終導(dǎo)致事故。邊坡支護(hù)可以在外部施加反向應(yīng)力，抵消重力等應(yīng)力對邊坡的作用，控制邊坡形變，避免邊坡結(jié)構(gòu)損壞，實現(xiàn)對邊坡的支擋作用。

1.2 解決危險巖體墜落隱患

礦山開發(fā)過程中會使用爆破等開發(fā)方式，導(dǎo)致巖體受到振動影響，并在內(nèi)部出現(xiàn)裂隙結(jié)構(gòu)，如果有外力作用，巖體很容易沿裂隙結(jié)構(gòu)破碎，這類巖體即礦山中的危險巖體，對施工人員的安全威脅較大，還會限制礦山開發(fā)的技術(shù)應(yīng)用。為了解決安全隱患，一般會定期檢查和清除小型危險巖體，對于規(guī)模較大的危險巖體，則會采取加固的方式，防止巖體墜落，去除礦山工程的隱患。

如果發(fā)現(xiàn)邊坡表面存在大量危巖體，應(yīng)該及時清理已經(jīng)松動的演示，清理已經(jīng)出現(xiàn)裂紋的風(fēng)化層和巖面，通過放坡以保證坡體具有足夠的傾斜率，提升邊坡結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。而利用邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)，能支擋破碎的巖體，確保礦山施工的安全。在治理存在危險的巖體時，邊坡支護(hù)工程一般都是用人柔性網(wǎng)覆蓋危險巖體，通過在垂直方向的約束和作用力有效控制巖體的空間位移，實現(xiàn)對滑塌和墜落的限制。支護(hù)是一種主動控制方法，確定支護(hù)結(jié)構(gòu)時應(yīng)該掌握巖體裂紋的分布情況，確定對巖壁的打孔位置，確定放置錨桿和注漿的操作工藝，有效使用錨桿加固危險巖體和潛在的滑體。這種非封閉的結(jié)構(gòu)也保證巖壁植被有恢復(fù)的空間，并且依靠柔性網(wǎng)的柔性特點，可以適應(yīng)不同的邊坡結(jié)構(gòu)[2-4]。

2 使用邊坡支護(hù)工程對礦山邊坡的深層加固

2.1 提升抗滑力保證邊坡穩(wěn)定性

通過使用邊坡支護(hù)工程，可以對礦山的邊坡進(jìn)行深層次加固，使邊坡的抗滑力更強(qiáng)，避免邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)情況。由于邊坡所具有的復(fù)雜內(nèi)在結(jié)構(gòu)，因此會導(dǎo)致如果出現(xiàn)失穩(wěn)將會導(dǎo)致比較復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞。對邊坡失穩(wěn)進(jìn)行分析時，一般將邊坡失穩(wěn)過程假定為剛體沿著巖體某個點進(jìn)行中心旋轉(zhuǎn)，將裂面視為速度不連續(xù)的界面，對巖體進(jìn)行單元微分，根據(jù)巖體的土質(zhì)中度λ、滑裂面的法向力β、內(nèi)摩擦角φ可以對旋轉(zhuǎn)角度為θ的情況下巖體對外的做工進(jìn)行計算。則：

在計算巖體內(nèi)能消耗功率時，會利用滑面的剪應(yīng)力α計算：

對邊坡的臨界高度進(jìn)行計算時，會使用公式：

上式中函數(shù)f(θ)的極小值是邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，在分析邊坡穩(wěn)定性時，需要對穩(wěn)定系數(shù)求解，完成對邊坡穩(wěn)定性的分析，并以此為基礎(chǔ)分析支護(hù)工程的巖土條件、實際荷載情況，以及對邊坡的受力情況進(jìn)行定量研究。通過分析研究，可以確定錨桿支護(hù)的穩(wěn)定性，改善邊坡的抗滑能力，提升邊坡的安全性。

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)提升邊坡抗震能力

邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠和巖體構(gòu)成一個整體，利用支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化巖體的整體結(jié)構(gòu)，提升巖體的承受能力和抗震性。礦山開發(fā)過程中，邊坡所受的作用在不斷改變，巖體的原始應(yīng)力在開挖的影響下不斷釋放，所以受力狀態(tài)也在改變，巖體的形變可以使巖體向新的平衡態(tài)轉(zhuǎn)變，但是也會導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)損壞。而邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)可以更好地改變受力平衡狀態(tài)，提升巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另一方面，通過邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)也對巖體進(jìn)行了有效的支擋，可以控制巖體的自由刑辯，在支護(hù)加固結(jié)構(gòu)的同時，也能對巖體產(chǎn)生反向作用力限制巖體的位移。通過使巖體和支護(hù)結(jié)構(gòu)緊密連接，可以構(gòu)成一個剛性整體，下滑推力會從外部傳送到深部的穩(wěn)定地層，通過嵌固作用能夠讓巖體具備更強(qiáng)的抗震能力，由于支護(hù)結(jié)構(gòu)為巖體增加了垂直滑移面的作用力，所以改善了滑移面的力學(xué)性質(zhì)，并且增加了滑移面的表面摩擦力，時巖體受到的滑動推力明顯降低，最終使抗震能力得到明顯提升。

3 邊坡支護(hù)試驗分析

3.1 穩(wěn)定力學(xué)參數(shù)

以某礦山工程的斷面為例，分析邊坡治理工作過程中的穩(wěn)定性和力學(xué)參數(shù)，對現(xiàn)場收集滑體巖土、滑帶巖土各10例進(jìn)行室內(nèi)力學(xué)試驗，通過測試和對抗剪強(qiáng)度展開分析，獲得巖體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)為：

表1 巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)

通過對實地勘查結(jié)果進(jìn)行綜合分析，確定邊坡的力學(xué)穩(wěn)定參數(shù)為：

表2 穩(wěn)定性力學(xué)參數(shù)

3.2 邊坡穩(wěn)定性分析

為了檢驗邊坡支護(hù)工程的效果，分析對地質(zhì)災(zāi)害治理的作用，需要針對邊坡支護(hù)前后的穩(wěn)定性變化進(jìn)行分析，研究邊坡各個特征點在水平方向、豎直方向的位移情況，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)對比。通過對強(qiáng)度折減情況的分析，確定邊坡在支護(hù)前安全系數(shù)為1.27，雖然整體狀態(tài)比較穩(wěn)定，但是在一些局部還有不穩(wěn)定問題，尤其是在礦山周圍的高邊坡位置，安全隱患比較嚴(yán)重，為此必須對這類位置進(jìn)行加固處理。經(jīng)過支護(hù)加固之后，高邊坡的安全系數(shù)達(dá)到了1.9，得到了明顯的提升，證明通過支護(hù)工作可以在工程地質(zhì)災(zāi)害防治工作中獲得比較好的效果。

4 結(jié)語

通過對邊坡支護(hù)工程在礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響展開分析，證明利用邊坡支護(hù)能滿足提升邊坡穩(wěn)定性的要求，極大程度降低了工程施工中的地質(zhì)災(zāi)害，能保證礦山開發(fā)的安全性。在研究過程中，除了要考慮巖土的影響，也需要繼續(xù)分析礦山周邊地下水文作用對礦山的影響，加強(qiáng)對礦山所處環(huán)境的模擬，分析地質(zhì)環(huán)境的實際情況，確定最合理的支護(hù)形式。