羅 越，劉江偉，明偉庭

（成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059）

露天礦邊坡是我國(guó)主要人工邊坡工程之一，相比于一般工程邊坡，露天礦邊坡更為高陡且坡面受節(jié)理裂隙控制，巖體破碎，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，崩塌作為最常見(jiàn)的礦山地質(zhì)災(zāi)害破壞形式，具有突發(fā)性、急劇性、快速性等特點(diǎn)，一旦發(fā)生損失巨大[1?6]。目前眾多學(xué)者針對(duì)礦山邊坡災(zāi)害進(jìn)行了研究[7?8]，并取得了顯著成果。洪儒寶等[9]認(rèn)為露天礦邊坡失穩(wěn)模式有危巖崩塌、平面滑動(dòng)、楔形體破壞、傾倒破壞和圓弧滑動(dòng)破壞等。代永新等[10]在梳理國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)基礎(chǔ)上分析了露天礦超高邊坡災(zāi)變影響因素和防控關(guān)機(jī)技術(shù)，并指出未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)；Anabestani 等[11]通過(guò)多準(zhǔn)則決策方法研究了如何確定露天礦邊坡危巖體。Rose 等[12]通過(guò)建立裂隙位移與時(shí)間關(guān)系曲線預(yù)測(cè)了露天礦邊坡的破壞情況。徐博等[13]認(rèn)為山西磺廠溝煤礦崩塌成因是采煤擾動(dòng)和差異風(fēng)化共同作用結(jié)果，并提出治理方案。針對(duì)邊坡危巖崩塌災(zāi)害，Rocfall 能較好地模擬崩落軌跡、狀態(tài)并預(yù)測(cè)落點(diǎn)位置，確定大致危險(xiǎn)區(qū)范圍。唐紅梅等[14]運(yùn)用Rocfall 對(duì)重慶市萬(wàn)州區(qū)天生城危巖崩落進(jìn)行模擬，確定落石對(duì)坡腳公路和學(xué)校的影響概率為100%，其結(jié)果為三峽庫(kù)區(qū)危巖落石的防治提供了重要依據(jù)；鐘傳欣[15]基于Rocfall 模擬了坡高與坡角相同條件下5 類坡型（直線型、凹弧形、階梯型、直線–平臺(tái)型、實(shí)地型）的落石運(yùn)動(dòng)特征；韓超明等[16]對(duì)6 級(jí)常用坡率巖質(zhì)邊坡落石運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了Rocfall 模擬。

河津市礦產(chǎn)資源豐富，北部沿山一帶分布有大量石灰?guī)r礦山，由于長(zhǎng)期不科學(xué)開采遺留大量邊坡，坡面高陡，巖體結(jié)構(gòu)破碎，在降雨、荷載、爆破振動(dòng)以及開挖卸荷下災(zāi)害頻發(fā)，準(zhǔn)確把握區(qū)內(nèi)崩塌落石發(fā)育規(guī)律以及失穩(wěn)類型具有現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此，本文通過(guò)對(duì)河津市石佳礦區(qū)內(nèi)遺留礦山邊坡現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，對(duì)區(qū)內(nèi)邊坡結(jié)構(gòu)、危巖體特征及結(jié)構(gòu)面特性等進(jìn)行分析，總結(jié)崩塌發(fā)育特征及失穩(wěn)模式，采用Rocfall 模擬典型危巖體崩塌運(yùn)動(dòng)過(guò)程，獲取運(yùn)動(dòng)路徑、彈跳高度、平移速度以及動(dòng)能，大致確定危害程度。本研究可為礦山地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別及防治提供一定指導(dǎo)。

1 礦山基本概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)條件

石佳礦山位于河津市北東方向，地理坐標(biāo)：110°48′48″E，35°42′24″N。礦區(qū)地勢(shì)整體北高南低，屬中低山地貌，地形切割較深，相對(duì)高差200～300 m。區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，呈“V”字形。溝谷多為干溝，無(wú)常年流水，水源以大氣降水為主，人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈。礦區(qū)出露有寒武系下統(tǒng)毛莊組（∈2mz）、中統(tǒng)徐莊組(∈2x)、張夏組（∈2z）及寒武系上統(tǒng)及奧陶系下統(tǒng)地層（∈3-O1），以碳酸鹽巖為主（圖1）。主要開采巖層為張夏組（∈2z）廣泛分布于礦區(qū)中部，地貌上表現(xiàn)為大陡坎。中上部為深灰色中厚層灰?guī)r夾青灰色薄—中厚層灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r。下部主要為深灰色中厚層泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾黃綠色頁(yè)巖，總厚度40～60 m。厚度變化較大，底部頁(yè)巖及薄板狀泥質(zhì)條帶灰?guī)r常呈不明顯小緩坡，中上部多為高差較大的大陡崖。巖層產(chǎn)狀340°∠9°。區(qū)內(nèi)構(gòu)造線總體呈北東-南西向單斜構(gòu)造，與地層產(chǎn)狀一致。礦區(qū)南西部為羅云山山前斷裂[17]，該斷裂河津區(qū)段總體走向NWW，是晚更新世斷層。

圖1 石佳工程地質(zhì)圖

1.2 礦山邊坡概況

石佳礦山屬于典型露天石礦，倚坡隨地形開挖后形成巖體裸露面，根據(jù)坡向不同劃分成3 個(gè)坡段，自西向東分別為B1、B2、B3（圖2），邊坡特征見(jiàn)表1。坡體上陡下緩，頂部有植被覆蓋，坡面基巖裸露，邊坡整體為切向坡。坡面整體平面形態(tài)呈圓弧形，發(fā)育與臨空面平行的陡傾裂隙，上寬下窄，少量碎石充填。坡體表層巖體松動(dòng)破碎，深部較為完整。

表1 邊坡特征

圖2 礦山邊坡全貌（無(wú)人機(jī)影像圖）

2 崩塌發(fā)育特征

2.1 分布及規(guī)模特征

調(diào)查發(fā)現(xiàn)3 個(gè)坡體表面均分布有大量松動(dòng)巖體，現(xiàn)場(chǎng)不時(shí)有石塊從高處滾落。從位置分布上，危巖體分布在坡體中上部，800～830 m 高程居多。從規(guī)模上，最大危巖體體積2 568 m3，屬于小型崩塌。巖體被結(jié)構(gòu)面切割成塊狀、板狀、棱柱等。對(duì)各坡面典型危巖體分析，具體特征見(jiàn)表2。根據(jù)坡體結(jié)構(gòu)和坡面變形情況可分為六個(gè)區(qū)（見(jiàn)圖3），各區(qū)特征（見(jiàn)圖4）：Ⅰ區(qū)、Ⅴ區(qū)位于邊坡兩側(cè)邊緣，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體被切割成大小不一的碎塊；Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)位于邊坡頂部，坡面高陡，巖石風(fēng)化破碎，長(zhǎng)大裂隙面發(fā)育，卸荷較為充分，巖體結(jié)多被結(jié)構(gòu)面切割成板狀和柱狀，已發(fā)生塊體崩塌；Ⅳ區(qū)位于邊坡中部，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，受多組節(jié)理切割，巖體呈碎裂狀，危巖體較多；Ⅵ區(qū)以崩塌堆積體為主。

圖3 坡面分區(qū)圖

圖4 危巖體特征

表2 典型危巖體特征

2.2 結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，巖層產(chǎn)狀近水平，坡面巖體被切割成大小不等的塊體，已經(jīng)出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象。根據(jù)坡體結(jié)構(gòu)類型劃分[18]，區(qū)內(nèi)3 個(gè)邊坡均屬于節(jié)理控制性邊坡，其穩(wěn)定性主要受控于坡面與結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系。由于邊坡高陡且下部被歷史崩塌堆積體和礦渣覆蓋，難以測(cè)量結(jié)構(gòu)面，其中B1 邊坡高度相對(duì)較小，巖層露頭好，坡底堆積體較小，所以選擇B1 作為代表性區(qū)域進(jìn)行分析。忽略細(xì)小裂隙，主要測(cè)量長(zhǎng)大結(jié)構(gòu)面，主要發(fā)育4 組:J1：357°∠78°，走向與邊坡延伸方向近于平行，結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)大、粗糙，貫通性好;J2：84°∠88°，與邊坡大角度相交，平直粗糙，貫通性較好；J3：253°∠58°，結(jié)構(gòu)面短小、貫通性一般；J4：110°∠70°，結(jié)構(gòu)面短小，貫通性一般。邊坡214°∠67°，層面340°∠9°，赤平投影關(guān)系見(jiàn)圖5，可通過(guò)每?jī)山M節(jié)理相交所得交線與邊坡傾向傾角相對(duì)關(guān)系判定穩(wěn)定性[19]。層面-J1、J2-J3、J2-J4、J3-J4 交線傾向均與坡面傾向相反，交線傾角小于坡面傾角，為不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 危巖體赤平投影

2.3 堆積體特征

堆積體多呈倒石堆狀，整體結(jié)構(gòu)松散，大小混雜，分選性差。主要由石灰?guī)r塊石、碎屑棄渣體及粉質(zhì)黏土組成。堆積體表面巖體風(fēng)化程度不一。堆積體主要分布在邊坡底部，部分堆積于溝谷中。各堆積體中較大塊石主要分布在坡體表面以及坡腳前緣較遠(yuǎn)處，較小石塊堆積在下層以及坡腳處，而從堆積體沖刷斷面發(fā)現(xiàn)下部堆積有大塊石，上部反而為小石塊（圖6（a）），可推測(cè)是多次崩塌堆積而成?？纱笾聞澐譃? 個(gè)區(qū)域（圖1），Ⅰ區(qū)堆積體平面形態(tài)呈舌形，縱長(zhǎng)約183 m，平均寬度約48 m，體積約22 698 m3；Ⅱ區(qū)堆積體為長(zhǎng)條形，橫長(zhǎng)約82 m，寬約16 m，體積約1 053 m3；Ⅲ區(qū)呈不規(guī)則狀，堆積體長(zhǎng)約86 m，寬約36 m，體積約5 471 m3，上部為堅(jiān)硬塊狀灰?guī)r體，灰褐色，主要粒徑為20～50 cm，含量約40%，下部為碎石與黏土混雜層，主要粒徑為10～15 cm，含量50%～60%，前緣大塊石2.2 m×1.8 m×0.8 m（圖6（b））；Ⅳ區(qū)呈不規(guī)則狀，縱長(zhǎng)260 m，平均寬度約56 m，體積約30 862 m3，前緣大塊石1.5 m×1.3 m×0.9 m（圖6（c）），堆積體表面受雨水沖刷發(fā)育多條沖溝，沖溝長(zhǎng)約6 m，寬約0.5 m，深約0.5 m（圖6（c））；Ⅴ區(qū)平面呈舌形，縱長(zhǎng)148 m，寬約70 m，體積約13 472 m3，前緣巨石6 m×3 m×4 m（圖6（d））。

圖6 崩塌堆積體剖面

3 失穩(wěn)模式與影響因素

爆破振動(dòng)和人工開挖致使邊坡側(cè)向卸荷，產(chǎn)生回彈變形，應(yīng)力重分布[20]，具體表現(xiàn)為坡內(nèi)向坡面、坡腳向坡頂壓應(yīng)力漸變?yōu)槔瓚?yīng)力，在坡頂部分出現(xiàn)拉應(yīng)力帶，所以在坡頂容易形成與坡面平行的陡傾裂隙，卸荷裂隙也不斷擴(kuò)展，隨著時(shí)間效應(yīng)，邊坡不斷向臨空方向發(fā)展，受降雨、地震、荷載等因素誘發(fā)崩塌。區(qū)內(nèi)邊坡崩塌成因模式屬于卸荷?拉裂類，根據(jù)各危巖體發(fā)育特性其崩塌模式可進(jìn)一步劃分為卸荷?拉裂?滑移、卸荷?拉裂?傾倒、卸荷?擠壓?鼓脹、卸荷?拉裂?墜落。

3.1 失穩(wěn)模式

3.1.1 卸荷?拉裂?滑移式

W3 為典型拉裂-滑移破壞模式（圖7（a）），該危巖體位于B2 中部左側(cè)邊緣處，巖層近水平，上部為厚層白云質(zhì)灰?guī)r下部為夾泥質(zhì)條帶，下部屬于相對(duì)軟弱結(jié)構(gòu)面。發(fā)育有陡傾結(jié)構(gòu)面L1、L2、L3。裂隙1 延伸長(zhǎng)度約10 m，張開度約40 cm，已貫通；裂隙2 延伸長(zhǎng)度約8 m，張開度約18 cm；裂隙3 延伸長(zhǎng)度約3 m，張開度約14 cm，少量碎石充填。陡傾裂隙使危巖體后緣拉裂，由于上覆巖體的重力作用、降雨入滲以及軟硬巖層的差異風(fēng)化作用，裂隙不斷貫通至軟弱層，當(dāng)抗滑力不足以抵抗滑動(dòng)力，巖體將向臨空面滑出，主崩方向204°。

3.1.2 卸荷?拉裂?傾倒式

W6（圖7（b））位于B3 頂部邊緣處，被與坡面平行的垂直拉張裂隙切割成板狀或長(zhǎng)柱狀，此類不穩(wěn)定巖體高且長(zhǎng)，橫向穩(wěn)定性差，危巖體高達(dá)26 m，裂隙延伸長(zhǎng)度約20 m，間距1～2 m，張開度約15 cm。被切割危巖重心向外偏移，對(duì)巖體作用有拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)巖體強(qiáng)度，發(fā)生拉裂破壞。目前危巖處于基本穩(wěn)定?欠穩(wěn)定狀態(tài)，在重力作用以及雨水入滲條件下，裂隙不斷向下擴(kuò)展當(dāng)與緩傾結(jié)構(gòu)面貫通時(shí)，巖體將向臨空面轉(zhuǎn)動(dòng)傾倒產(chǎn)生崩塌災(zāi)害，主崩方向137°。

圖7 危巖體破壞模式

3.1.3 卸荷?擠壓?鼓脹式

B2 邊坡左側(cè)坡腳處發(fā)育危巖體（圖7（c）），下部為泥質(zhì)條帶軟弱層，上部危巖體由于重力作用將對(duì)下部軟弱層產(chǎn)生向下的壓應(yīng)力，下部軟弱層不斷受到向外的擠壓力將不斷下沉和外移產(chǎn)生破裂面，同時(shí)發(fā)生傾斜，若重心移出坡外即產(chǎn)生崩塌。該危巖體破裂面長(zhǎng)約1 m，下沉距離2 cm 左右。

3.1.4 卸荷?拉裂?墜落式

由于采礦開挖結(jié)構(gòu)面切割作用其頂部部分巖體底部懸空，凸出巖體頂部及兩側(cè)均受結(jié)構(gòu)面控制。此類危巖體主要發(fā)育在邊坡頂部，B2（圖7（d））坡體上部近乎直立，卸荷裂隙發(fā)育，在風(fēng)化、重力、人為擾動(dòng)下產(chǎn)生墜落，運(yùn)動(dòng)軌跡近似于自由落體。

3.2 影響因素

3.2.1 露天開采擾動(dòng)

長(zhǎng)時(shí)間爆破振動(dòng)與卸荷開挖造就崩塌發(fā)生背景。區(qū)內(nèi)原山體地形坡度約25°～35°，殘坡積較薄，基巖裸露，邊坡巖石結(jié)構(gòu)較完整，風(fēng)化破碎帶小，基本不存在陡傾結(jié)構(gòu)面或危巖體，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。石佳礦山開采方法為露天爆破后人工開挖剝離，爆破振動(dòng)與卸荷開挖雙重作用致使原山體結(jié)構(gòu)遭到破壞，坡面巖體松動(dòng)破碎，危巖體遍布，可在不確定的時(shí)間失穩(wěn)致災(zāi)。同時(shí)為了加工運(yùn)輸方便，經(jīng)常會(huì)在坡腳開挖道路以及施工堆料場(chǎng)等，若支護(hù)不到位，也易失穩(wěn)。石佳礦山有長(zhǎng)大十年的開采歷史，強(qiáng)烈的人類工程活動(dòng)改變了區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境，破壞原有應(yīng)力平衡，高陡坡體及危巖體為崩塌發(fā)生提供了一定地質(zhì)背景。

3.2.2 地形地貌與巖性結(jié)構(gòu)

坡體結(jié)構(gòu)與巖性結(jié)構(gòu)面是控制崩塌發(fā)生的主要因素。開采后邊坡坡高且陡，為高位崩塌發(fā)生提供良好的臨空條件。礦區(qū)主要發(fā)育厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r，堅(jiān)硬性脆，在外力、構(gòu)造力以及自重下容易產(chǎn)生節(jié)理裂隙，由于應(yīng)力集中加之爆破振動(dòng)的端部效應(yīng)，坡體上部極易發(fā)育大量與坡面平行的陡傾裂隙，結(jié)構(gòu)面組合切割，將厚層狀灰?guī)r切割成塊狀、板狀等，坡面危巖體發(fā)育，容易發(fā)生變形破壞。下部有泥質(zhì)灰?guī)r和頁(yè)巖夾層，軟硬巖層組合也利于崩塌發(fā)生。

3.2.3 差異風(fēng)化

露天礦高邊坡的形成是長(zhǎng)期作用的結(jié)果，開采時(shí)間越長(zhǎng)，巖體裸露時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)化作用越嚴(yán)重。邊坡組成巖體主要為質(zhì)地堅(jiān)硬的白云質(zhì)灰?guī)r，中下部含軟弱層，軟硬巖層的差異風(fēng)化將加快崩塌進(jìn)程。

3.2.4 氣候條件

受氣候條件影響，崩塌災(zāi)害具有季節(jié)性特征，河津市屬大陸性溫暖氣候，四季分明夏季多雨，節(jié)理裂隙將成為降雨入滲通道，其產(chǎn)生的靜（動(dòng)）水壓力以及水的濕潤(rùn)作用使巖體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。降雨入滲將誘發(fā)崩塌發(fā)生。

4 危巖失穩(wěn)過(guò)程模擬

采用Rocfall 軟件對(duì)區(qū)內(nèi)典型危巖體進(jìn)行數(shù)值模擬分析。建立危巖邊坡二維模型，并根據(jù)邊坡特性對(duì)碰撞恢復(fù)系數(shù)以及摩擦系數(shù)賦值，模擬危巖崩塌滾落過(guò)程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，獲得大致運(yùn)動(dòng)路徑、彈跳高度、總動(dòng)能、平移速度等理論值，為后期崩塌災(zāi)害防治提供一定依據(jù)。

4.1 參數(shù)確定

石佳采石場(chǎng)邊坡高陡，上部為陡峭的基巖裸露面，中下部為無(wú)植被的崩塌堆積體，根據(jù)前人研究成果[14,21]及該地區(qū)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，計(jì)算參數(shù)取值見(jiàn)表3，計(jì)算中滾石數(shù)量為50 塊。由于各典型危巖體整體規(guī)模較大，模擬時(shí)以節(jié)理所切割的小塊體作為目標(biāo)對(duì)象（表4）。

表3 計(jì)算參數(shù)

表4 危巖體積

4.2 模擬結(jié)果分析

4.2.1 運(yùn)動(dòng)路徑

危巖失穩(wěn)運(yùn)動(dòng)主要以沿坡面滾落和彈跳為主（圖8），崩塌落石運(yùn)動(dòng)方式與邊坡結(jié)構(gòu)相關(guān)，當(dāng)坡形簡(jiǎn)單且邊坡整體平緩時(shí)以滾落為主，運(yùn)動(dòng)軌跡與坡形大致吻合，當(dāng)邊坡高陡且陡緩分明時(shí)以碰撞彈跳為主。如W2、W3、W4、W5 的模擬運(yùn)動(dòng)路徑與坡體剖面線走勢(shì)大致重合，在坡度發(fā)生變化時(shí)會(huì)有小幅彈跳，危巖W1、W6 邊坡剖面陡緩分明，能明顯看出巖體碰撞彈跳軌跡。

4.2.2 分布特征

對(duì)滾石落點(diǎn)位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，W1 有50%的滾石停留在35.82 m 處，12%停留在41.33 m 最遠(yuǎn)處，對(duì)平臺(tái)道路暫時(shí)無(wú)危害；W2 有48%滾石停留在19.30 m 處，28%停 留 在57.89 m 最 遠(yuǎn) 處，54～81 m 處是礦區(qū)道路和施工平臺(tái)，若W2 失穩(wěn)，理論上54～57.89 m（道路及平臺(tái)區(qū)）將被滾石覆蓋，屬于毀壞區(qū)，57.89～81 m 為危險(xiǎn)區(qū)；W3 有52%停留在219.63 m 處，14%停留在192.59 處，12%停留在185.84 m 處，6%停留在199.35 m 處，4%停留在172.32 m 處，4%停留在179.08 m 處，其中102～120 m 為礦區(qū)內(nèi)道路，若W3 失穩(wěn)，滾石會(huì)將道路全毀壞并繼續(xù)運(yùn)動(dòng)最終停積于溝谷之中；W4 有30%停留在212.69 m 處，24%停留在160.24 m 處，20%停留在171.9 m 處，16%停留在218 m 處，1%停留在224.35 m 處，100～118 m 為礦區(qū)內(nèi)道路，屬于滾石路徑范圍內(nèi)，屬于毀壞區(qū)，238 m 處有廠房，屬于危險(xiǎn)區(qū)；W5 有54%停留在109.12 m 處，44%停留在114.45 m 處，2%停留在119.77 m 處，104 m 處為道路，屬于毀壞區(qū)；W6 有48%停留在193.57 m 處，26%停留在198.35 m 處，18%停留在188.79 m 處，6%停留在184.01 m 處，2%停留在203.13 m 處，169～204 m 處為道路及施工平臺(tái)，滾石將堆積于此區(qū)域。區(qū)內(nèi)危巖體失穩(wěn)對(duì)坡腳公路、施工平臺(tái)、廠房均有危害影響。因此，有必要設(shè)置擋石墻，擋石網(wǎng)等被動(dòng)防護(hù)措施進(jìn)行安全防護(hù)。

4.2.3 彈跳高度

對(duì)比圖8、圖9，滾石彈跳峰值一般出現(xiàn)在陡坡。以W6 為例，共有3 個(gè)明顯彈跳峰值，對(duì)應(yīng)圖8中C、E、G 處。滾石先經(jīng)歷一小段滾落，即AB 段，運(yùn)動(dòng)至B 處，此時(shí)坡面變陡，坡度約80°，滾石滑出同時(shí)在自重作用下加速向下，此過(guò)程中巖體以飛躍為主，在C 點(diǎn)達(dá)到彈跳最大值24 m。D 點(diǎn)碰撞以后再次被彈出，在E 點(diǎn)出現(xiàn)第二次明顯彈跳，高度約10 m，此次彈跳落點(diǎn)在F 點(diǎn)附近，隨后巖體沿坡面運(yùn)動(dòng)直至坡底碰撞后在G 點(diǎn)出現(xiàn)第三次小型彈跳，高度約1.7 m，落點(diǎn)于H 附近。第二次、第三次彈跳值明顯低于比第一次。

圖8 運(yùn)動(dòng)路徑圖

圖9 彈跳高度、總動(dòng)能、平移速度

4.2.4 總動(dòng)能、平移速度

總動(dòng)能與平移速度包絡(luò)線走勢(shì)大致相同，在前期呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，滾石與坡面碰撞后，能量損失，速度減小，有研究表明由于摩擦消能作用危巖落石切向速度在碰撞過(guò)程中消失10%[22]，甚至停止增長(zhǎng)。碰撞后滾石或回彈或滾落，當(dāng)做回彈運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈出后會(huì)有一個(gè)上升過(guò)程，動(dòng)能逐漸減小，上升到最高點(diǎn)后危巖體繼續(xù)做重力作用主導(dǎo)的落體運(yùn)動(dòng)，勢(shì)能減小速度也會(huì)不斷增加，總動(dòng)能又會(huì)持續(xù)增加直至下一次碰撞；若巖體以滾落為主，與坡面不斷摩擦后，動(dòng)能增長(zhǎng)速率會(huì)減小，平移速度減小。

5 結(jié)論

1）河津市石佳礦山崩塌災(zāi)害以小型高位巖質(zhì)崩塌為主，受采礦活動(dòng)影響后形成高陡巖質(zhì)邊坡。邊坡巖性主要為寒武系堅(jiān)硬灰?guī)r夾有頁(yè)巖軟弱層，坡面節(jié)理裂隙組合切割，巖體呈碎裂狀，穩(wěn)定性差。在不利坡體結(jié)構(gòu)、地形地質(zhì)組合以及差異風(fēng)化下，巖體失穩(wěn)崩塌。

2）礦區(qū)遺留高陡邊坡中上部分布有大量危巖體，高程800～830 m 居多，體積大小不等，被結(jié)構(gòu)面切割成塊狀、板狀、棱柱狀等。根據(jù)危巖體發(fā)育特征及邊坡結(jié)構(gòu)面組合，推測(cè)潛在崩塌模式有滑移、傾倒、墜落等?，F(xiàn)有堆積體由多次崩塌事件堆積而成，呈倒石堆狀。

3）礦區(qū)遺留高邊坡崩塌失穩(wěn)原因可歸納為：爆破振動(dòng)與卸荷開挖造就崩塌地質(zhì)背景；高陡坡體與不利結(jié)構(gòu)面耦合控制崩塌發(fā)生機(jī)制；軟硬巖層差異風(fēng)化加速崩塌失穩(wěn)進(jìn)程；降雨最終導(dǎo)致崩塌發(fā)生。具體失穩(wěn)模式可分為卸荷?拉裂?滑移式、卸荷?拉裂?傾倒、卸荷?擠壓?鼓脹、卸荷?拉裂?墜落四種類型。為同類型礦山地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別提供一定理論參考。

4）通過(guò)Rockfall 對(duì)研究區(qū)典型危巖體進(jìn)行崩落軌跡模擬，揭示危巖在巖體在重力主導(dǎo)下做初速度為零的落體運(yùn)動(dòng)，在不斷碰撞彈跳摩擦中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換與消耗，直至停積。根據(jù)模擬運(yùn)動(dòng)軌跡及落點(diǎn)位置，石佳采石場(chǎng)礦區(qū)道路、施工平臺(tái)、廠房等均處于危巖滾落危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)，后期需設(shè)置攔石墻等支擋防護(hù)。模擬結(jié)果為同類型石灰?guī)r礦危巖崩落災(zāi)害防治提供一定技術(shù)指導(dǎo)。