矿山边坡破坏类型及影响因素分析_王思文.pdf
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1、202312技术应用与研究94Modern Chemical Research当代化工研究矿山边坡破坏类型及影响因素分析王思文 韩琦(中建材资源环境有限公司 北京 100035)摘要:文章阐述了矿山边坡失稳的几种常见类型,并对几种能够对边坡稳定性产生影响的因素进行了介绍,针对性分析了各类影响因素的不利作用。最后给出了矿山边坡的治理措施。关键词:边坡;破坏类型;影响因素中图分类号:TD 文献标识码:ADOI:10.20087/ki.1672-8114.2023.12.031Analysis of the Types and Influencing Factors of Mine Slope Fa
2、ilureWang Siwen,Han Qi(China National Building Materials Resources and Environment Co.,Ltd.,Beijing,100035)Abstract:The article elaborates on several common types of slope instability in mines,introduces several factors that can affect slope stabil-ity,and analyzes the adverse effects of various inf
3、luencing factors.Finally,treatment measures for mining slopes were provided.Key words:slope;type of damage;influence factor引言矿山开采活动的本质是对完整岩石应力的破坏过程,随着开采活动的开展,露天边坡中原始应力的分布状态逐渐发生改变,稳定的应力平衡被打破,因开采产生的次生应力场随之产生,同时,外界的地下水、爆破震动荷载、移动机械荷载等也会对应力场存在叠加影响作用,矿山边坡岩体应力场失衡时,往往发生破坏。边坡稳定性直接制约着矿山的生产安全,尤其是露天矿山在开采过程中,矿山的
4、高度、面积、维护所需的时间和成本都要随着开采程度的不断扩大而增加,否则边坡破坏将日益突出。根据对我国露天矿山(大中型)的相关统计数据,矿山边坡总量的 15%20%为不稳定或具有潜在滑坡危险的边坡,因此,厘清矿山边坡的破坏类型及影响因素是露天矿山防灾减灾的重要途径,也是制定矿山边坡治理措施的前提。1.边坡破坏类型边坡破坏的形式可以分为:剥落、崩落、圆弧滑坡、平面滑坡、沉降和流动等。按照不同的岩体失效机理,矿山中边坡破坏方式通常具有以下三种类型:(1)平面破坏当边坡中存在一组或多组明显的软弱结构面时,坡体通常会沿着软弱结构面发生平面滑动破坏。如图1所示,当岩体内结构面的倾角介于边坡倾角和岩体内摩擦
5、角之间时,往往容易发生平面破坏。如果顺层软弱层的下部与边坡岩体在坡面上存在明显的交层,并且边坡走向与软弱层的走向大体相同或一致时,会导致边坡岩体强度明显降低到小于滑体下滑力的水平,边坡会在滑体的下滑力作用下沿着软弱结构面发生平面破坏。图1 平面破坏Fig.1 Plane failure model通常情况下所称的平面破坏往往都只具有单一的滑动面结构,在工程活动中,往往会存在滑动面由多个平面复合而成的平面滑动状态,此种情况称为非典型的平面破坏。(2)楔体破坏图2 楔体破坏模型Fig.2 Wedge failure model在边坡岩体中,如果存在两组或者多组走向与边坡走向不一致的软弱结构面相交,
6、其交线倾向与边坡202312技术应用与研究95Modern Chemical Research当代化工研究倾向一致,倾角满足大于结构面内摩擦角且小于边坡倾角,并且结构面在坡面上出露,在这种情形下,边坡岩体通常会沿着结构面之间切割形成的楔体形式发生破坏,如图2所示。一般来说,常见的楔体破坏方式通常有三种:整体沿着岩体掉落或者上凸运动、沿着一侧结构面滑动、沿着结构面之间的交线产生整体滑动。(3)圆弧破坏露天矿边坡发生圆弧面破坏时,矿坑边坡上部的岩层会向下滑动和倾斜,形成一条或多条凸出的圆弧形裂缝,称为圆弧面。当圆弧面承受的重力和地应力超过其抗力时,就会发生破坏。破坏时圆弧面上方的岩层会向下滑动和倾
7、斜,形成一个圆弧形的滑动面,滑动面的形状与圆弧面相似。圆弧面破坏是露天矿边坡中常见的一种破坏形式,其特点是破坏面规则、稳定性差,易引起次生灾害。图3 圆弧破坏模型Fig.3 Circular failure model2.影响矿山边坡稳定的主要因素(1)岩性及结构面影响岩性包括岩石的物理力学和化学水理性质,由不同造岩矿物构成的岩体岩性各不相同。通常情况下,边坡岩体在吸水状态下呈现出的力学强度对矿山边坡稳定起着至关重要的作用。像高岭石、伊利石、蒙脱石等一类岩体,此类矿物塑性指数很高,即在可塑状态下其内部含水量可以在相当大的范围内变化。边坡岩体结构面内若由此类物质构成,则遇水很容易软化,明显降低结
8、构面处的抗剪强度,从而导致边坡岩体滑动失稳。岩体结构面通常是不连续的,将完整岩块划分为若干个大小、形态不同结构体,这些次生结构体的强度相比完整岩块的强度大大降低。一般来说,岩体结构面的强度都比较弱,且容易破碎,受地下水和风化等因素影响比较显著,滑坡的破坏面也通常沿着节理面产生。(2)地下水及其影响由于地下水因素造成的边坡稳定性的降低,主要是因为存在于岩体内部的潜在滑动面上的水压力作用。矿山边坡滑坡在冻融阶段、雨量充沛时期最为常见,地表和地下水作为不利因素,对边坡稳定产生非常重要的影响。通常,地下水对边坡稳定的影响体现在以下三个方面:裂隙中的静水压力,会对边坡不透水岩体坡面产生不利作用力;裂隙中
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