楊輝明
(江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦,江西 德興 334224)
高邊坡發(fā)生破壞失穩(wěn)是一種復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害,往往造成極大的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失,露天礦山的邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)分析一直是采礦以及巖土工程的重要問(wèn)題之一[3]。某礦山西源嶺320~440m邊坡屬于典型的高陡邊坡案例,該邊坡處于設(shè)計(jì)的最終境界,因受復(fù)雜的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響,邊坡節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體破碎,加之采礦活動(dòng)和降雨作用發(fā)生整體坍塌。滑坡體對(duì)320平臺(tái)以下巖體產(chǎn)生擠壓,滑體范圍有可能進(jìn)一步擴(kuò)大,形成重大的安全隱患。為確保采礦作業(yè)安全順利進(jìn)行,有必要了解并掌握該邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài),研究分析西源嶺邊坡的穩(wěn)定性,為今后邊坡工程管理提供依據(jù),以便采取相應(yīng)的預(yù)防措施[5]。
礦山所處地貌為低山丘陵地貌,屬構(gòu)造剝蝕地形。地形整體為北東高,南西低,區(qū)內(nèi)海拔最高為540m,最低為130m,地形起伏較大。地形切割強(qiáng)烈,沖溝發(fā)育較好,山尖多呈尖頂狀,自然邊坡較陡,坡角一般為30~50°,且大部分為巖質(zhì)邊坡,上覆碎石和土層,植被發(fā)育。
從邊坡外觀上看,西源嶺290~410m邊坡巖性主要為變質(zhì)凝灰?guī)r,局部為弱蝕變凝灰質(zhì)千枚巖。邊坡西北端為強(qiáng)風(fēng)化區(qū)段,巖體為土黃色-淺褐色碎石土,含泥較多,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體破碎,強(qiáng)度較低[4]。根據(jù)鉆探及地質(zhì)調(diào)查結(jié)果,在西源嶺290m以上邊坡范圍內(nèi)所分布的地層巖性自上而下有第四系殘坡積層和滑坡堆積層、雙橋山群東坑組千枚巖和燕山期花崗閃長(zhǎng)斑巖體。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,在西源嶺邊坡共發(fā)現(xiàn)18條斷層。具體位置見圖1。
圖1 西源嶺邊坡調(diào)查斷層分布圖
按斷層走向分類,西源嶺邊坡斷層主要有4類,即NNE、NWW、NEE 和NNW。其中NNE 走向斷層最為發(fā)育,傾角30~89°;其次是NWW走向斷層,傾角29~70°。斷層的連接主要根據(jù)斷層性質(zhì)相同、產(chǎn)狀相近的原則,在不同臺(tái)階出露的同一斷層在平面圖上連接主要是確定斷層在坡肩處的位置。
圖2 西源嶺主要斷層赤平投影圖
將四組主要斷層、片理面和坡面組合在一起,繪制了如圖2的赤平投影圖,發(fā)現(xiàn)NWW1和NEE斷層與坡面大角度相交,主要起著切割巖體的作用,對(duì)坡體穩(wěn)定性影響較?。欢鳱NW與坡面小角度相交,易發(fā)生順層滑動(dòng);NNE斷層與坡面小角度相交,且多位于滑坡西側(cè),易形成滑坡的西側(cè)邊界;NWW2斷層與坡面小角度相交,但傾角比坡度陡,易形成巖體破壞的后緣邊界[1]。
在邊坡節(jié)理調(diào)查時(shí),發(fā)現(xiàn)西源嶺290~410m邊坡巖體節(jié)理發(fā)育,巖體破碎。節(jié)理產(chǎn)生原因主要由區(qū)域構(gòu)造產(chǎn)生的伴生節(jié)理,其次為邊坡開挖形成的卸荷裂隙以及由采礦爆破震動(dòng)產(chǎn)生的次生裂隙。
由于邊坡規(guī)模較大,對(duì)西源嶺275~410m邊坡進(jìn)行了分段調(diào)查,從下至上、從西至東將邊坡分為底部275平臺(tái)、290平臺(tái)、320平臺(tái)、335平臺(tái)、350平臺(tái)西、350平臺(tái)東、410平臺(tái)西、410平臺(tái)東和坡頂邊坡。通過(guò)對(duì)整個(gè)西源嶺邊坡大型節(jié)理進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn):其中0~10°傾向節(jié)理最為發(fā)育,其次340~350°,300~320°,270~280°較為發(fā)育 ;東西走向最多,其次是南北走向;平均傾角50°。
通過(guò)以上統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)主要發(fā)育的大型節(jié)理主要有 6 組 :(1)J1:261°∠30°;(2)J2:10°∠42°;(3)J3 :350°∠60°;(4)J4 :320°∠57°;(5)J5 :274°∠64°;(6)J6 :290°∠62°。其與坡面和層面的交切關(guān)系見圖3。
圖3 節(jié)理統(tǒng)計(jì)圖
通過(guò)各平臺(tái)邊坡的節(jié)理統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律:
(1)各平臺(tái)邊坡從下至上,節(jié)理的發(fā)育數(shù)量由多變少,但節(jié)理的延伸長(zhǎng)度由短變長(zhǎng)。即坡腳以小型節(jié)理為主,坡頂主要發(fā)育大型節(jié)理和斷層。
(2)各平臺(tái)邊坡節(jié)理以陡傾節(jié)理為主,有部分少量緩傾節(jié)理分布在320-350平臺(tái)和坡腳處。
(3)大部分節(jié)理面與坡面大角度相交,對(duì)穩(wěn)定性影響較小,只有少數(shù)順坡向節(jié)理(傾向230~250°)對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大[3]。
(4)巖體發(fā)現(xiàn)多處順坡向楔形體破壞的情況,如350平臺(tái)和坡頂平臺(tái)。
從工程地質(zhì)上分析將西源嶺邊坡分為3個(gè)區(qū),分區(qū)主要?jiǎng)澐忠罁?jù)為地層巖性、巖石風(fēng)化程度、巖石完整性、斷層、節(jié)理及破壞變形情況等[5],見圖4。
圖4 西源嶺工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)分區(qū)平面圖
(1)1區(qū)發(fā)育多組NWW走向斷層,走向與坡面大角度相交,且傾向多向坡內(nèi),對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小,320-440平臺(tái)邊坡坡度較陡,發(fā)育的節(jié)理主要為東西走向,與坡面均大角度相交,對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小,但根據(jù)節(jié)理交切關(guān)系判斷存在順坡向楔形體滑動(dòng)的可能[2]。整體來(lái)說(shuō)該邊坡屬于穩(wěn)定邊坡,局部地方可能發(fā)生楔形體崩塌。
(2)2區(qū)發(fā)育多組NWW走向和NNW走向斷層,NWW走向與坡面小角度相交,且傾向多向坡外,對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大,高程320-440平臺(tái)已經(jīng)發(fā)生崩塌,垮塌的巖性邊界主要由斷層和近東西走向節(jié)理面或片理面構(gòu)成。整體來(lái)說(shuō)該邊坡屬于不穩(wěn)定邊坡。
(3)3區(qū)發(fā)育多組NWW走向和NNE走向斷層,走向與坡面大角度相交,且傾向多向坡內(nèi),對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小。發(fā)育節(jié)理除了東西走向外還有大量南北走向的,東西走向節(jié)理與坡面大角度相交,對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小;但南北走向節(jié)理與坡面小角度相交,對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大,且根據(jù)節(jié)理交切關(guān)系判斷存在順坡向楔形體滑動(dòng)的可能[2]。整體來(lái)說(shuō)該邊坡屬于欠穩(wěn)定邊坡,局部地方可能發(fā)生楔形體崩塌。
根據(jù)西源嶺邊坡的工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)、破壞模式和變形特征,對(duì)西源嶺邊坡提出了如下綜合治理措施:
(1)由于西源嶺2區(qū)已發(fā)生滑坡,巖體較破碎,建議對(duì)290m以上坡面采用框架錨索進(jìn)行支護(hù),錨索錨固端應(yīng)嵌入穩(wěn)定巖層;
(2)在西源嶺3區(qū)危巖體處采取錨噴防治措施,錨固至穩(wěn)定基巖[6];
(3)根據(jù)穩(wěn)定性分析發(fā)現(xiàn)水對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大,建議在西源嶺邊坡周界修建截排水溝,削弱地表水對(duì)坡體穩(wěn)定性的影響;
(4)每開挖60m深度,應(yīng)對(duì)所揭露的下采邊坡進(jìn)行邊坡工程地質(zhì)復(fù)查,開展邊坡穩(wěn)定性專題研究,根據(jù)研究結(jié)果及時(shí)對(duì)該段邊坡進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì);
(5)大量的穩(wěn)定性分析研究表明,地下水與爆破震動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性有較大影響,需要在今后的開采過(guò)程中采取相應(yīng)的排水及減震措施,以確保整體邊坡的穩(wěn)定[6]。
(6)加強(qiáng)該段邊坡的原位變形監(jiān)測(cè),及時(shí)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),及時(shí)掌握邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)[6],為及時(shí)制定邊坡處治對(duì)策提供依據(jù)。