谷 岩

（中钢石家庄工程设计研究院有限公司， 河北石家庄 050021）

基于Geo-Slope露天边坡稳定性分析及治理方案选择

谷 岩

（中钢石家庄工程设计研究院有限公司， 河北石家庄 050021）

摘 要：某露天矿山的南部终了边坡基岩风化岩岩体破碎，存在顺层层里面和垂直裂隙，具有明显的滑坡起动趋势，局部已出现崩塌滑坡。为了确保边坡稳定性，矿山决定对终了露天边坡进行削坡处理。利用Geo-Slope软件计算分析削坡后边坡安全系数，提出合理的削坡方案，削坡后在疏干排水状态下，计算的边坡安全系数为Fs=1.247，满足安全规程要求。

关键词：边坡稳定性；治理方案；极限平衡法；Geo-Slope

0 引 言

某矿山露天采场开采台阶高度12m，工作台阶坡面角75°，安全平台宽度15m，推至终了境界时每2个台阶并段为24m。南部矿体已基本开采完毕，形成终了露天边坡，南部边坡受降雨和爆破扰动等多重作用的影响，部分地区出现崩塌滑坡。该区边坡岩性为全风化角闪岩、混合岩，在水平层理和垂直节理同时作用之下，岩体被切割成块状结构，同时由于长期在卸荷的作用下，边坡岩体后缘垂直节理张开，在重力作用下，最终顺倾层理层间错动与垂直节理追踪贯通而形成组合滑动面。滑坡后后缘岩体垂直岩壁出露形成圈谷地貌，前缘滑坡体崩塌碎裂成散体堆积。

南部边坡持续出现崩塌滑坡，对矿山安全生产造成极大危害。为确保边坡稳定，本文结合南部边坡实际情况，采用极限平衡方法，利用Geo-Slope软件计算分析削坡后边坡安全系数，提出合理的削坡方案，保证南部边坡稳定。

1 边坡稳定性分析

影响露天采场边坡稳定的因素有很多，大致可以分为外部因素和内部因素两大类。

结合矿山实际，影响某南部露天边坡稳定的外部因素主要包括工作面开采爆破扰动和大气降水。

内在因素主要包括南部边坡岩体结构和岩体的性质等［1-2］。

研究边坡稳定的理论多种多样，大致可以分为两类，一类是确定性分析方法，一类是不确定性分析方法。确定性分析方法又分为定性分析和定量分析，一般采用定量分析。定量分析方法主要有极限平衡方法、有限单元法、快速拉格朗日分析法、离散元（DEM）法。本文采用极限平衡方法，利用Geo-Slope软件进行分析计算［3-5］。

Geo-Slope是加拿大研制的岩土分析软件。该软件采用极限平衡方法原理，在计算过程中能充分考虑孔隙水压力对边坡稳定性的影响，因此，得到了广泛应用。

计算选取南部边坡5#勘探线剖面进行，该剖面位于南部边坡中部，具有代表性。

1.1边坡现状分析

在自然状态下利用GEO-slope计算分析边坡稳定性的计算模型及滑坡模式如图1所示。由计算结果可知，自然状态下安全系数为Fs=0.956，处于不稳定状态。

图1　5#勘探线剖面自然状态计算模型

在疏干排水状态下，计算模型和滑坡模式如图2所示。由计算结果可以知道，安全系数为 Fs= 1.058，处于极限状态，需采取措施保证边坡稳定性。

1.2削坡方案分析

方案1：5#勘探线运输公路向东推进20m，公路保持30m宽度，运输公路之上边坡为34°。

方案2：5#勘探线运输公路向东推进30m，公路保持30m宽度，运输公路之上边坡为34°。

（1）方案1分析计算结果如图3和图4所示。自然状态下，边坡的安全系数达到Fs=1.054，处于极限状态，不能达到安全系数要求。在疏干排水状态下，边坡的安全系数为Fs=1.147，处于极限状态，但接近1.15，近似达到安全系数要求，需要进行边坡监测，提前采取加固措施。

图2　5#勘探线剖面疏干排水状态计算模型

图3　方案1自然状态计算模型

图4　方案1疏干排水状态计算模型

（2）方案2分析计算结果如图5和图6所示。自然状态下，边坡的安全系数达到Fs=1.097，处于极限状态，不能达到安全系数要求。在疏干排水状态下，边坡的安全系数为F=1.247，处于稳定状态，能达到安全系数要求。

通过方案1放缓，剥岩量为127.3万m3，疏干排水之后安全系数能达到Fs=1.15的要求，此方案需在南部边坡打放水孔疏干排水，而且需要建立监测系统来掌握南部边坡岩体内部潜在的滑坡体轮廓及具体位置，为进一步采取安全治理措施提供依据。

通过方案2放缓，剥岩量为178.6万m3，安全系数能达到Fs=1.20。且此方案只需要打放水孔疏干排水。

考虑到矿山自身技术力量较为薄弱，长期进行边坡监测工作较为困难，因此推荐按照方案2进行削坡处理。

图5　方案2自然状态计算模型

图6　方案2疏干排水状态计算模型

2 结 论

（1）运输公路向东推进30m，公路保持30m宽度，运输公路之上边坡为34°的方案能够满足矿山安全生产的需要，计算得出在疏干排水状态下，安全系数为Fs=1.247，满足安全规程的要求。

（2）边坡的失稳是一个渐进发展的过程，虽然数值模拟计算结果表明削坡处理后边坡稳定性较好，但矿山仍应加强监督巡查，及时发现隐患、排除隐患。

（3）本矿山边坡内裂隙水的存在对边坡稳定性影响较大，后续生产过程中应加强边坡疏干排水工作。

参考文献：

［1]邱 平，张喜中.露天采石场边坡稳定因素浅析［J］.中国安全科学学报，2006，16（7）：137.

［2]笪 盍.地下水对边坡稳定性影响的分析［J］.有色金属，1996（3）：14-17.

［3]孙玉科，牟会宠，姚宝魁.边坡岩石稳定性分析［M］.北京：科学出版社，1998.

［4]张均锋，丁 桦.边坡稳定分析的三维极限平衡法及应用［J］.岩石力学与工程学报，2005，24（3）：365-370.

［5]BISHOP A W.W.The use of the slip circle in stability analysis of slopes［［J］.Geotechnique，1995，5（1）：7-17.

收稿日期：（2016-04-01）

作者简介：谷 岩（1987-），男，河北石家庄人，硕士，工程师，主要从事金属矿山开采技术研究，Email：guyansk@163. com。