控制露天矿边坡稳定性的地质因素

露天矿场边坡破坏形式有几种？影响边坡稳定的主要因素是什么？~

1）露天矿边坡破坏形式有三种：塌落、滑坡和倾倒。塌落（崩落、坍塌）：坡面岩体突然脱离母体、迅速下落堆积在坡脚，有时还伴有岩石的翻滚和破碎。滑坡：边坡岩体在较大范围内沿某一特定的剪切面滑落。根据滑体的性质又可进一步划分为覆盖层滑坡和基岩滑坡。倾倒是指边坡内部存在一组与坡面成反倾向而倾角又较陡的弱面，它将岩体切割成许多相互平行的块体而倒落下来。2）影响边坡稳定的主要因素有：①采场的工程地质情况，包括岩性、地质构造、构造应力等方面。②水文地质情况对边坡稳定性的影响是多方面的。裂隙水会降低岩石的抗剪强度；地下水可能对岩体产生向上浮力和水平推力；当岩体中含有砂土时，在地下水的作用下，特别是受到震动时，会导致边坡破坏。③采矿技术条件是影响边坡稳定的重要因素。采矿过程中形成的边坡形状、几何尺寸、爆破震动等都直接影响到边坡的稳定。一般边坡上部较缓、下部较陡有利于稳定。

（1）由于当前矿产资源的寻找已由浅部转向深部，在矿山的开发中，露天开采转向开采深部埋藏的矿床，同时，一些长期开采的老露天矿山也逐渐转入深凹矿山，因此高陡边坡的稳定性成为深凹露采的突出问题。通常高陡边坡特指边坡高度在500m以上，边坡坡度在55°以上。中国在露天矿边坡稳定性研究方面有不少理论建树和工程实践。70年代通过金川矿的实践，建立了边坡稳定性判据的原理和方法，即以岩体结构特性为基础，地质构造控制为纲，应用赤平极射投影，实体比例投影法作为边坡稳定性简便的作用分析方法。80年代又建立了岩质边坡变形破坏的地质模型，90年代更强调工程地质工作的重要性和多种分析评价方法的综合评价。在高陡边坡的勘测（岩心定向钻探）、模型的建立、物理与数值模拟（如地质力学物理模拟和有限元、边界元与离散元耦合分析）以及边坡加固方面均有突破性进展。近年来分形理论开始应用到边坡稳定性的研究中，它对边坡变形破坏机理分析及地质模式定量化描述有实际意义。
高陡边坡的稳定性有其特殊性：边坡岩组和岩体结构复杂，受地应力和地下水的影响导致边坡应力状态复杂，因此进一步研究高陡边坡稳定性应从①地表与地下中小型构造关系与规律，如何通过地表工程地质勘测推断地下构造，特别是软弱结构面的性状与分布；②研究节理化岩体及软弱结构面的组合，以建立适合的地质模型和力学模型；③岩体的赋存环境因素，主要指地应力与地下水和人类工程活动（开挖、采动）的影响；④边坡岩体应力状态；⑤边坡变形破坏机制的分析等5个关键性问题深入研究，争取有所突破（许兵等，1992）。
（2）滑坡发生时间、滑坡活动强度和滑坡危害的预测预报，正如地震的预测预报一样，其诱发因素的复杂性及变化的随机性、不确定性，也是难度很大，至今还有不少关键问题尚未解决，有待探索和完善。目前较成功的滑坡预测预报方法主要还是以地质分析、经验判断为主，并基于监测资料的趋势定量预报。如滑坡变形前兆的现象预报，位移－时间曲线变化趋势判断，以及以应变速率为基本参数的预测预报法等。这些方法对临滑预报较为有效。80年代发展起来的统计数学模拟法、黄金分割法和90年代提出的非线性动力学模型预报法主要用于对已发生的滑坡作反演拟合预报，事后验证效果较好。如应用分形理论，求出各种分维值，发现信息维、容量维、关联维与滑坡演变阶段的对应关系有一定的规律。因此，“以地质研究为基础，探寻滑坡变形在宏观上的几何规律，微观上的物理、化学规律及数学上统计规律，仍是未来滑坡滑动时间预测预报研究的目标”。对于滑坡活动强度，包括滑速和滑距的预测预报方法有质点运动学和滑坡运动机理研究与质量运动学相结合的两种类型，但都不够成熟。“如何将质点运动物理学理论和能量转换与守恒定律更合理地用于滑坡运动特征研究，是今后的主要研究趋势”（文宝萍，1996）。
（3）五六十年代国内外即开始地面沉降的研究，至今已分别召开过4次地面沉降学术讨论会。我国在研究地面沉降机理及控制沉降治理方面达到了较高的水平，走在国际的前列。目前如上海、天津等已进入以数学模型预测为主的动态微量控沉阶段（年沉降量约1～2cm）。我国将地面沉降地质成因划分为5种沉降地质模式，据其不同特点进行勘察。对于沉降机理的研究侧重粘性土的微结构定量特性与主要工程地质性质的制约关系以及粘性土中孔隙水的运移问题。长春地质学院提出粘性土中孔隙水渗透规律的实质是“涉及两种孔隙通道中重力水和结合水相互转化问题”。在地面沉降计算和预测方面取得的重要进展是考虑了有越流产生（以往假定无越流补给而建立水位模型），并有粘性土中的释水补给含水层条件下建立的三维水流模型与一维固结沉降模型耦合而建立的数学模型，经实际应用效果良好。
专家们认为今后地面沉降研究的发展趋势为进一步引进非线性科学，以粘性土中孔隙水的运移规律为重点，探讨土结构变化－孔隙水运移－物理力学性质变化之间的联系，获得最大限度合理开采地下水资源的最佳地下水采灌量方案，使我国地面沉降的研究和控制达到更高的水平（阎世骏等，1996）。

控制露天矿边坡稳定性的地质因素主要有地质体结构（特别是软弱结构面）及地下水条件两大类。

边坡的地质体结构十分复杂，但还是有规律的，它的规律是受地质建造和后期改造控制着。一般来说，边坡按地质体结构划分有4种基本类型：①平卧或缓倾层状结构地质体边坡；②板裂结构地质体边坡；③块状结构地质体边坡；④复合结构地质体边坡。

（1）平卧或缓倾层状结构地质体边坡：这类边坡一般为水平或近水平层状沉积岩层构成，地质构造作用轻微，层间错动不发育，层面间有一定的结合能力，属于层状地质体，多为泥质岩与砂质岩互层产出。其中泥质岩变化较大，可为粘土岩、页岩、板岩等，多为软弱层。在边坡较高时，底部的泥质岩产生大变形，甚至可产生挤出，导致边坡出现崩塌。如无软弱夹层存在时，这类边坡如块状地质体结构边坡，其自身稳定性将取决于组成边坡地质体的岩性及地质体内结构面发育状况，很大程度上受结构面组合特征控制。如无临空的、倾向外的软弱结构面切割时，如地质体的强度足够高的话，高达400～500m的陡边坡（坡角达50°以上）亦可自稳。如组成边坡的地质体强度较低，（有的是岩石软，有的是节理切割剧烈），则可出现弧形滑动破坏。

（2）板裂结构地质体边坡：这类边坡多为层状岩体（沉积岩或变质岩）在褶皱作用下产生层间错动，形成板裂结构地质体。这类地质体结构的边坡岩层一般为倾斜的，且倾角愈陡，板裂化愈强烈。这类地质结构边坡主要有3种类型破坏形式：①顺层地质体边坡是岩层被切断时易产生顺层滑动，包头石拐子矿务局白灰厂滑坡便属于此类；②顺层高边坡是当坡脚未被切断时，易产生溃曲破坏；③反倾向岩层边坡是反倾向岩层的边坡易产生倾倒（变形）破坏。这类地质结构边坡多见于铁矿、镍矿及煤炭露天矿。

（3）块状结构地质体边坡：这类边坡主要由岩浆岩、火山熔岩、变质岩及碳酸岩构成，多见于金属矿山。如无软弱结构面贯通和不利的坚硬结构面切割时，其自稳能力较高。这类地质体构成的露天矿边坡的稳定性主要控制于临空的延展较长的结构面。坡高达400m，坡角高达40°的大冶露天矿狮子山边坡便属于此类地质结构。

（4）复合结构地质体边坡：这类边坡的地质体结构有两种类型：①上部为第四纪沉积物，下部为基岩构成的复合结构地质体边坡；②上部为风化层，下部为新鲜基岩构成的复合结构地质体边坡。这类地质结构边坡最大问题是第四纪堆积层和风化残积层内常赋存有大量的潜水，它一方面威胁着上部边坡稳定性；另一方面给露天开采带来排水困难，这是当前露天开采中的一大难题。

岩体结构中的一个重要要素是软弱结构面，边坡地质体内的软弱结构面发育状况对边坡自稳性有极大影响。上列4种边坡地质体结构中，除板裂结构地质体外，如果没有临空的控制性软弱结构面，其自稳能力是很强的。400～500m高边坡，如无控制性软弱结构面切割，采用光面爆破施工，坡角取60°～70°完全可以自稳。

关于控制性软弱结构面（亦可称为控制性结构面），谷德振教授生前曾多次强调过，结构面是地质体变形和破坏的控制性因素。结构面可分为坚硬结构面和软弱结构面，要着重抓住软弱结构面。软弱结构面有顺倾向的，有反倾向的，要抓住顺倾向的。顺倾向的软弱结构面有临空的和隐伏未临空的，要抓住临空的。谷德振教授称顺倾向、临空的软弱结构面为危险结构面，又可称谓控制性结构面，罗国煜教授称为优势结构面。著者建议将此类结构面称为控制性结构面较好，这类结构面对边坡稳定性有很大威胁。因此，在边坡稳定性研究中要特别注意研究控制性结构面。著者认为有必要进一步做点说明，软弱结构面不仅是存在有临空条件时具有控制作用，而在不存在临空的情况下亦具有控制作用。存在有临空软弱结构面的边坡很容易产生块体滑动；没有临空条件下顺向坡岩体内发育的软弱结构面，特别是层间错动面，是边坡产生溃曲破坏的控制条件；反倾向的边坡岩体内发育的软弱结构面，主要是层间错动面，是产生倾倒变形的控制条件。岩体内如果不存在软弱结构面也就不会产生溃曲破坏和倾倒变形（当然地应力也是产生倾倒变形的一个重要因素），统计结果表明，80%以上的边坡破坏和比较大的边坡破坏都与地下水活动有关。疏松的地质体，特别是孔隙体中的地下水已有大量的研究。不论从理论上或研究方法上都比较成熟。而裂隙岩体中的地下水活动研究，是很不够的。

在研究裂隙岩体中地下水活动时，不仅要考虑裂隙分布，而且也要研究岩体中的应力状态。对边坡来说，岩体内应力状态是由初始应力和开挖后形成的二次应力的叠加，因此，在边坡临空面附近处，最小应力方向与边坡临空方向一致，赋水结构面与边坡走向平行。离边坡临空面远处，由于应力场不受边坡开挖干扰，仍为初始应力状态，该处地下水活动系受地应力场控制，边坡地下水观测资料已证明了这一判断。

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拉孜县15926173330： 影响边坡稳定的主要因素有哪些? ？
施实泰利： 影响边坡稳定的主要因素有:(1) 岩性.岩性指组成露天边坡岩石的基本属性,包括岩石结构、构造、孔隙度、岩石强度等的影响.岩石结构不同,其矿物间颗粒间联结...

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拉孜县15926173330： 影响边坡稳定的因素有哪些 土力学 - ？
施实泰利： (1)土的类别影响;(2)土的湿化程度影响,土内含水多,边坡容易失稳;(3)气候的影响使土质松软;(4)边坡上面附加荷载外力的影响.

拉孜县15926173330： 影响露天矿山边坡稳定的主要因素有哪些?如何重点防范 - ？
施实泰利： 具体情况具体分析,不过是矿山全是石头坡面,采用sns柔性主动防护网防护方法,最简单经济实惠

拉孜县15926173330： 影响土方边坡稳定的因素主要有哪些 - ？
施实泰利： (1)坡底中结构面对边坡稳定性的影响.破底的稳定性直接影响整个山体的稳定性(2)外力对边坡的影响.例如:爆破,地震,水压力等自然和认为因素,而导致边坡破坏.(3)边坡外形对边坡稳定性的影响.比如,河流、水库及湖

拉孜县15926173330： 露天矿场边坡破坏形式有几种 - ？
施实泰利： 您好,很高兴为您解答.露天矿边坡破坏形式有三种:塌落、滑坡和倾倒.塌落(崩落、坍塌):坡面岩体突然脱离母体、迅速下落堆积在坡脚,有时还伴有岩石的翻滚和破碎.滑坡:边坡岩体在较大范围内沿某一特定的剪切面滑落.根据滑体的性质又可进一步划分为覆盖层滑坡和基岩滑坡.倾倒是指边坡内部存在一组与坡面成反倾向而倾角又较陡的弱面,它将岩体切割成许多相互平行的块体而倒落下来.望采纳,谢谢!

拉孜县15926173330： 地表水文地质条件会影响露天矿边坡的稳定吗? ？
施实泰利： 露天矿滑坡多发生在雨后、雨季和解冻期,或因疏干排水方法不当所致,地表水的渗人和地下水的活 动是滑坡发生的重要因素之一.一方面水本身产生垂直静水压力, 使裂隙产生垂直变形;另一方面由于水的流动产生的水压力对岩石 结构面产生潜蚀作用,使岩体结构面间内聚力和摩擦力减少,动水 压力产生切向变形.