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[摘要]为保证矿山安全生产，进行边坡稳定性分析，并采取安全、有效的防护措施对边坡进行治理是十分必要的。本文系统收集了某矿山南部边坡岩体的地质环境资料，在此基础上，通过边坡稳定性影响因素和边坡已有变形破坏现象分析，对边坡稳定性进行了评价，据此提出了本区边坡治理的初步方案。
[关键词]影响因素 边坡稳定性 边坡治理
[中图分类号] P613 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-428-1
对于大型露天矿山而言，边坡稳定性是其安全生产的最基本保证。陕西某矿山属特大型露天矿山，年采剥总量约2700万吨。矿山南东段自开采以来，边坡高度已超过250m，总体坡度44.91°，边坡已出现局部崩塌、滑塌等失稳现象。因此，开展边坡稳定性分析，并对边坡治理工作提出意见和建议，对矿山安全生产十分必要。
1边坡概况
1.1地形地貌
边坡所属区域属构造侵蚀中高山区，地势总体东高西低，地形起伏大。边坡坡顶线成颠倒的“W”型，边坡两侧发育“U”型谷，谷中植被茂盛。
1.2地质概况
边坡表层出露第四系松散堆积物，下部基岩为上元古界官道口群高山河组石英岩、板岩以及凝灰质板岩（图1）。各层地质特征如下：
第四系松散堆积物：主要成分为碎石和腐殖土，黄色、黄褐色，稍湿，土质不均，表层富含植物根系，分布于坡顶表层，厚度一般小于1m。
石英岩：灰白色、质地坚硬、节理裂隙发育。
板岩：灰色、灰绿色、质地较软、节理裂隙发育。
此外，边坡内发育有4条层间、层内小断层（f1～f4），断层延展短，一般延伸几十米后歼灭于岩土体中。破碎带宽度在5cm～ 30cm，破碎带内可见泥质物和碎屑物充填其中。
1.3水文地质
研究区内降雨量较为充沛，年平均降水量849.9mm，日最大降雨量114.1mm。降水主要集中在7～9月，且多以大到暴雨为主，降水量占全年的51.38%。
1.4边坡岩体结构类型
1.4.1石英岩的结构类型
本区石英岩中发育的结构面主要为各种方向的节理裂隙。大部分节理为剪切应力所形成的压扭性节理，引张节理次之。节理裂隙以倾向南西西（产状250°～270°∠40°～60°）、北西西（产状270°～290°∠30°～40°）为主；倾向南南东（产状150°～160°∠40°～70°）、北北东（产状15°～40°∠30°～50°）的次之。其中，倾向南西西、北西西的两组节理密度一般为5～7条/m2，高者可达十几条/m2，宽度一般为1～2mm，无充填，延展规模小，一般数米到十几米；此两类节理裂隙在工程地质学中属于Ⅲ、Ⅳ级结构面。此外，倾向南南东的节理，多具有Ⅲ、Ⅳ级结构面的特点，个别延展规模在20米以上者，可划分为Ⅱ级结构面。最后，倾向北北东者，密度小，延展短，此类结构面多属于Ⅳ级结构面。
受上述结构面及其空间组合控制，本区石英岩结构体多体积较小、形态不一、大小不同、棱角分明、彼此咬合；局部裂隙不发育处，结构体成板状体、厚板状体或长方体。根据上述特征，本区石英岩以碎裂结构中的镶嵌结构为主，局部为薄层至层状结构。
1.4.2板岩、凝灰质板岩的结构类型
本区板岩、凝灰质板岩中的节理裂隙亦很发育，节理以倾向南西西（产状250°～270°∠40°～60°），北西～北北西（产状320°～340°∠70°以上）为主；倾向北东（40°～60°∠20°～55°）较少。其中，前两类节理裂隙密度大，一般在十数条/m2，宽度小于2mm，无充填物，延展规模较大，一般十几米，部分可贯通岩体，根据其特征，此两类节理裂隙面属于Ⅲ、Ⅳ级结构面。此外，倾向北东者，延展短、密度小，此类节理裂隙面多属于Ⅳ级结构面。此外，岩体中两组节理裂隙多交叉切割岩体。受上述结构面及其空间组合控制，本区板岩、凝灰质板岩的结构类型为碎裂结构中的镶嵌结构。
2边坡稳定性影响因素
该边坡是由上述两种岩石构成的以碎裂结构为主的岩质边坡。而碎裂结构岩质边坡的变形破坏具有突发性和大规模性 [1]。因此，研究各种因素对其变形破坏的影响，进而对其稳定性进行评价，是治理此类边坡的关键所在。
2.1岩土类型和性质
斜坡岩土类型和性质是决定斜坡抗滑力、稳定性的根本因素[2]。本区边坡出露石英岩和板岩、凝灰质板岩。前者质地坚硬，几乎不与水发生作用，耐风化，对边坡稳定性有利；后者质地较软，抗风化能力差，浸水后塑性增大，抗剪强度显著降低，属“易划地层”。此外，在边坡东北部，板岩与石英岩成互层状，经长期风化剥蚀可形成凹龛，使上部石英巖层失去支撑，从而发生局部崩塌（图2）。
2.2岩土结构
碎裂结构边坡稳定性受多组相交结构面控制，边坡往往沿结构面产生变形或失稳[1，3]。本区边坡出露的石英岩和板岩中均发育三组以上的结构面，且这些结构面在平面和空间上多两两相交，使得岩体整体性变差，从而使得边坡稳定性变差。
本区石英岩和板岩、凝灰质板岩（主要分布于边坡东北部）中倾向南西西、北西西的主要节理裂隙面，其走向与边坡走向（北东段20°，南西段226°）斜交，交角较小（20°～50°），且其倾角均小于边坡台阶坡角（69°），此种结构的边坡稳定性差，再加上受其他结构面切割，边坡极易产生局部崩塌失稳。
此外，本区板岩、凝灰质板岩中倾向北西～北北西的高陡倾角结构面也是边坡发生局部失稳现象的主要结构面。
2.3地质构造
本区边坡发育数条层间、层内小断层（f1～f4），断层延展短，一般延伸几十米后歼灭于岩土体中。破碎带宽度在5cm左右，局部宽者可达20～30cm，破碎带内可见泥质物和碎屑物充填其中。这些软弱结构面对边坡稳定性极为不利。降雨后，可见沿这些软弱结构面出现局部滑塌现象。 2.4水的影响
水对边坡稳定的影响是很大的，边坡的变形破坏往往与水有着十分密切的关系，在工程地质学界有“无水不滑坡，治坡先治水”的说法[1，4，5，6，7]。水（尤其是降雨）通过水化学和水力学的作用，使得边坡岩土体发生物化、性状等变化，进而造成边坡失稳。
研究区内降雨量较为充沛，年平均降水量849.9mm，日最大降雨量114.1mm。降水主要集中在7～9月，且多以大到暴雨为主，降水量占全年的51.38%。因此，仅就降水量的时间分布特征而言，全年7～9月份的强降雨天气对于本区边坡的稳定性极为不利。此外，本区边坡内未见有泉眼等常年流水，可見现有边坡地下水并不发育。
2.5爆破的影响
爆破对边坡稳定性的影响主要是通过爆破震动效应发生的。当爆破震动速度达到一定量值之后，边坡即可出现变形或破坏[8]。尤其是碎裂结构的岩质边坡，对于震动的影响尤为敏感[2]，在震动条件下，岩块之间的咬合力易于松动，从而发生岩块崩塌。此外，爆破震动还可在岩体上产生次生裂隙，从而破坏岩体的整体结构。
3边坡稳定性分析
通过对本区边坡的实地勘察，边坡顶部并未出现拉裂痕迹，坡面亦未见有局部蠕滑现象发生，仅局部出现崩塌、滑塌等失稳现象，边坡整体稳定。但根据本区边坡稳定性影响因素分析：首先，组成本区边坡的岩土体主要为石英岩和板岩、凝灰质板岩，前者质地坚硬，抗风化，后者质地松软，抗风化能力差。两者均发育多组结构面，结构较为破碎，且两者在边坡东北部成互层状分布关系，属不稳定组合关系，因此，就边坡岩体类型、组合关系、岩体结构而言，对边坡稳定性不利。其次，边坡中发育的层内和层间小断层对边坡的稳定性也不利。再者，研究区降水量丰富，降水集中，在雨季容易造成边坡失稳。最后，边坡服务年限长（30年以上），在如此漫长的时间内，随着开采深度的增加，边坡暴露的高度和面积也在不断加大，岩体原有应力的平衡不断遭到破坏，加上风化、卸荷、频繁的爆破震动（尤其是水）的不利影响，因此，从长远看来，边坡的稳定性难以保证，需要对边坡进行相应的处理，以保证后期边坡安全。
4边坡治理措施
针对本区边坡的稳定性特征，几点建议如下：
（1）在岩体结构破碎区域，采用挂网喷浆技术强化岩体自身强度，隔断岩体与外力作用，增强岩体的抗风化能力。
（2）修筑防排水系统：修筑横向截排水沟，将坡面水集中，送出边坡，减少地表水对坡面的侵蚀作用；修筑排水涵洞，防止边坡后山沟汇水无法及时排除，形成大面积积水对边坡带来的不利影响；修筑排水孔，在挂网喷浆区域，要设置排水孔，以便将边坡内部地下水排出。
（3）邻近边坡采用预裂爆破和缓冲爆破工艺，降低爆破对边坡的破坏作用。
（4）设置边坡深部监测系统，在本区边坡如图1所示的位置布置多点位移计，监测边坡深部位移。
5小结
本文通过对某矿山南部边坡变形破坏现状和边坡稳定性影响因素分析，认为目前该边坡整体稳定，但各种因素综合分析对边坡稳定性均为负面影响，从长远来看，边坡的稳定性难以保证。并在上述结论的基础上，提出了本区边坡治理和监测的4点措施和意见。
参考文献
[1]全凤文. 碎裂结构岩质边坡滑坡机理和防治[J].公路，2004，（6）：8-12.
[2]唐辉明.工程地质学基础[M].北京：化学工业出版社，2008.
[3]黄润秋，张倬元，王士天.高边坡稳定性的系统工程地质研究[M].成都：成都科技大学出版社，1991.
[4]郭增利，张志强. 采矿边坡治理系统化探讨[J].中国矿山工程，2008，37（5）：16-22.
[5]霍宇翔，黄润秋，巨能攀等.碎裂结构边坡变形机理及治理对策研究[J].工程地质学报，2009，17（3）：317-321.
[6]段海鹏，赵建军，巨能攀.碎裂结构岩质边坡变形过程及变形机制分析[J].路基工程，2008，（4）：170-172.
[7]王大力，李春梅.高边坡治理中防渗排水措施选择[J].黑龙江水利科技，2006，34（3）：108.
[8]庄世勇，高烈，高毓山.矿山边坡的研究与管理[J].矿业快报，2000，（24）：6-8.
[关键词]影响因素 边坡稳定性 边坡治理
[中图分类号] P613 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-428-1
对于大型露天矿山而言，边坡稳定性是其安全生产的最基本保证。陕西某矿山属特大型露天矿山，年采剥总量约2700万吨。矿山南东段自开采以来，边坡高度已超过250m，总体坡度44.91°，边坡已出现局部崩塌、滑塌等失稳现象。因此，开展边坡稳定性分析，并对边坡治理工作提出意见和建议，对矿山安全生产十分必要。
1边坡概况
1.1地形地貌
边坡所属区域属构造侵蚀中高山区，地势总体东高西低，地形起伏大。边坡坡顶线成颠倒的“W”型，边坡两侧发育“U”型谷，谷中植被茂盛。
1.2地质概况
边坡表层出露第四系松散堆积物，下部基岩为上元古界官道口群高山河组石英岩、板岩以及凝灰质板岩（图1）。各层地质特征如下：
第四系松散堆积物：主要成分为碎石和腐殖土，黄色、黄褐色，稍湿，土质不均，表层富含植物根系，分布于坡顶表层，厚度一般小于1m。
石英岩：灰白色、质地坚硬、节理裂隙发育。
板岩：灰色、灰绿色、质地较软、节理裂隙发育。
此外，边坡内发育有4条层间、层内小断层（f1～f4），断层延展短，一般延伸几十米后歼灭于岩土体中。破碎带宽度在5cm～ 30cm，破碎带内可见泥质物和碎屑物充填其中。
1.3水文地质
研究区内降雨量较为充沛，年平均降水量849.9mm，日最大降雨量114.1mm。降水主要集中在7～9月，且多以大到暴雨为主，降水量占全年的51.38%。
1.4边坡岩体结构类型
1.4.1石英岩的结构类型
本区石英岩中发育的结构面主要为各种方向的节理裂隙。大部分节理为剪切应力所形成的压扭性节理，引张节理次之。节理裂隙以倾向南西西（产状250°～270°∠40°～60°）、北西西（产状270°～290°∠30°～40°）为主；倾向南南东（产状150°～160°∠40°～70°）、北北东（产状15°～40°∠30°～50°）的次之。其中，倾向南西西、北西西的两组节理密度一般为5～7条/m2，高者可达十几条/m2，宽度一般为1～2mm，无充填，延展规模小，一般数米到十几米；此两类节理裂隙在工程地质学中属于Ⅲ、Ⅳ级结构面。此外，倾向南南东的节理，多具有Ⅲ、Ⅳ级结构面的特点，个别延展规模在20米以上者，可划分为Ⅱ级结构面。最后，倾向北北东者，密度小，延展短，此类结构面多属于Ⅳ级结构面。
受上述结构面及其空间组合控制，本区石英岩结构体多体积较小、形态不一、大小不同、棱角分明、彼此咬合；局部裂隙不发育处，结构体成板状体、厚板状体或长方体。根据上述特征，本区石英岩以碎裂结构中的镶嵌结构为主，局部为薄层至层状结构。
1.4.2板岩、凝灰质板岩的结构类型
本区板岩、凝灰质板岩中的节理裂隙亦很发育，节理以倾向南西西（产状250°～270°∠40°～60°），北西～北北西（产状320°～340°∠70°以上）为主；倾向北东（40°～60°∠20°～55°）较少。其中，前两类节理裂隙密度大，一般在十数条/m2，宽度小于2mm，无充填物，延展规模较大，一般十几米，部分可贯通岩体，根据其特征，此两类节理裂隙面属于Ⅲ、Ⅳ级结构面。此外，倾向北东者，延展短、密度小，此类节理裂隙面多属于Ⅳ级结构面。此外，岩体中两组节理裂隙多交叉切割岩体。受上述结构面及其空间组合控制，本区板岩、凝灰质板岩的结构类型为碎裂结构中的镶嵌结构。
2边坡稳定性影响因素
该边坡是由上述两种岩石构成的以碎裂结构为主的岩质边坡。而碎裂结构岩质边坡的变形破坏具有突发性和大规模性 [1]。因此，研究各种因素对其变形破坏的影响，进而对其稳定性进行评价，是治理此类边坡的关键所在。
2.1岩土类型和性质
斜坡岩土类型和性质是决定斜坡抗滑力、稳定性的根本因素[2]。本区边坡出露石英岩和板岩、凝灰质板岩。前者质地坚硬，几乎不与水发生作用，耐风化，对边坡稳定性有利；后者质地较软，抗风化能力差，浸水后塑性增大，抗剪强度显著降低，属“易划地层”。此外，在边坡东北部，板岩与石英岩成互层状，经长期风化剥蚀可形成凹龛，使上部石英巖层失去支撑，从而发生局部崩塌（图2）。
2.2岩土结构
碎裂结构边坡稳定性受多组相交结构面控制，边坡往往沿结构面产生变形或失稳[1，3]。本区边坡出露的石英岩和板岩中均发育三组以上的结构面，且这些结构面在平面和空间上多两两相交，使得岩体整体性变差，从而使得边坡稳定性变差。
本区石英岩和板岩、凝灰质板岩（主要分布于边坡东北部）中倾向南西西、北西西的主要节理裂隙面，其走向与边坡走向（北东段20°，南西段226°）斜交，交角较小（20°～50°），且其倾角均小于边坡台阶坡角（69°），此种结构的边坡稳定性差，再加上受其他结构面切割，边坡极易产生局部崩塌失稳。
此外，本区板岩、凝灰质板岩中倾向北西～北北西的高陡倾角结构面也是边坡发生局部失稳现象的主要结构面。
2.3地质构造
本区边坡发育数条层间、层内小断层（f1～f4），断层延展短，一般延伸几十米后歼灭于岩土体中。破碎带宽度在5cm左右，局部宽者可达20～30cm，破碎带内可见泥质物和碎屑物充填其中。这些软弱结构面对边坡稳定性极为不利。降雨后，可见沿这些软弱结构面出现局部滑塌现象。 2.4水的影响
水对边坡稳定的影响是很大的，边坡的变形破坏往往与水有着十分密切的关系，在工程地质学界有“无水不滑坡，治坡先治水”的说法[1，4，5，6，7]。水（尤其是降雨）通过水化学和水力学的作用，使得边坡岩土体发生物化、性状等变化，进而造成边坡失稳。
研究区内降雨量较为充沛，年平均降水量849.9mm，日最大降雨量114.1mm。降水主要集中在7～9月，且多以大到暴雨为主，降水量占全年的51.38%。因此，仅就降水量的时间分布特征而言，全年7～9月份的强降雨天气对于本区边坡的稳定性极为不利。此外，本区边坡内未见有泉眼等常年流水，可見现有边坡地下水并不发育。
2.5爆破的影响
爆破对边坡稳定性的影响主要是通过爆破震动效应发生的。当爆破震动速度达到一定量值之后，边坡即可出现变形或破坏[8]。尤其是碎裂结构的岩质边坡，对于震动的影响尤为敏感[2]，在震动条件下，岩块之间的咬合力易于松动，从而发生岩块崩塌。此外，爆破震动还可在岩体上产生次生裂隙，从而破坏岩体的整体结构。
3边坡稳定性分析
通过对本区边坡的实地勘察，边坡顶部并未出现拉裂痕迹，坡面亦未见有局部蠕滑现象发生，仅局部出现崩塌、滑塌等失稳现象，边坡整体稳定。但根据本区边坡稳定性影响因素分析：首先，组成本区边坡的岩土体主要为石英岩和板岩、凝灰质板岩，前者质地坚硬，抗风化，后者质地松软，抗风化能力差。两者均发育多组结构面，结构较为破碎，且两者在边坡东北部成互层状分布关系，属不稳定组合关系，因此，就边坡岩体类型、组合关系、岩体结构而言，对边坡稳定性不利。其次，边坡中发育的层内和层间小断层对边坡的稳定性也不利。再者，研究区降水量丰富，降水集中，在雨季容易造成边坡失稳。最后，边坡服务年限长（30年以上），在如此漫长的时间内，随着开采深度的增加，边坡暴露的高度和面积也在不断加大，岩体原有应力的平衡不断遭到破坏，加上风化、卸荷、频繁的爆破震动（尤其是水）的不利影响，因此，从长远看来，边坡的稳定性难以保证，需要对边坡进行相应的处理，以保证后期边坡安全。
4边坡治理措施
针对本区边坡的稳定性特征，几点建议如下：
（1）在岩体结构破碎区域，采用挂网喷浆技术强化岩体自身强度，隔断岩体与外力作用，增强岩体的抗风化能力。
（2）修筑防排水系统：修筑横向截排水沟，将坡面水集中，送出边坡，减少地表水对坡面的侵蚀作用；修筑排水涵洞，防止边坡后山沟汇水无法及时排除，形成大面积积水对边坡带来的不利影响；修筑排水孔，在挂网喷浆区域，要设置排水孔，以便将边坡内部地下水排出。
（3）邻近边坡采用预裂爆破和缓冲爆破工艺，降低爆破对边坡的破坏作用。
（4）设置边坡深部监测系统，在本区边坡如图1所示的位置布置多点位移计，监测边坡深部位移。
5小结
本文通过对某矿山南部边坡变形破坏现状和边坡稳定性影响因素分析，认为目前该边坡整体稳定，但各种因素综合分析对边坡稳定性均为负面影响，从长远来看，边坡的稳定性难以保证。并在上述结论的基础上，提出了本区边坡治理和监测的4点措施和意见。
参考文献
[1]全凤文. 碎裂结构岩质边坡滑坡机理和防治[J].公路，2004，（6）：8-12.
[2]唐辉明.工程地质学基础[M].北京：化学工业出版社，2008.
[3]黄润秋，张倬元，王士天.高边坡稳定性的系统工程地质研究[M].成都：成都科技大学出版社，1991.
[4]郭增利，张志强. 采矿边坡治理系统化探讨[J].中国矿山工程，2008，37（5）：16-22.
[5]霍宇翔，黄润秋，巨能攀等.碎裂结构边坡变形机理及治理对策研究[J].工程地质学报，2009，17（3）：317-321.
[6]段海鹏，赵建军，巨能攀.碎裂结构岩质边坡变形过程及变形机制分析[J].路基工程，2008，（4）：170-172.
[7]王大力，李春梅.高边坡治理中防渗排水措施选择[J].黑龙江水利科技，2006，34（3）：108.
[8]庄世勇，高烈，高毓山.矿山边坡的研究与管理[J].矿业快报，2000，（24）：6-8.