河北中钢岩土工程勘察有限公司河北省石家庄市050000
摘要：露天矿边坡稳定问题一直是困扰露天矿安全生产的难题。边坡工程地质勘察为露天矿边坡设计及治理方案提供基础数据，是进行边坡稳定性评价和边坡治理的基础工作。
关键词：罗露天矿；边坡工程；地质勘察；分析
引言：露天矿边坡稳定性较差一直是露天矿安全生产中存在的问题，边坡工程地质勘察工作是露天矿边坡设计工作的数据基础，也是边坡稳性定评价、边坡治理工作的基础
1.关于边坡的论述
1.1边坡变性破坏的基本类型
1）边坡松弛张裂。松弛张裂是边坡的侧向应力削弱后，由于卸荷回弹而在斜坡上出现张裂的现象。随着河谷的进一步深切，则卸荷裂隙向深部发展，还可以产生与坡面大角度相交或近于垂直的剪切裂隙，卸荷裂隙由坡面向深部有时呈多层发育，在边坡形成松弛张裂———卸荷裂隙带。2）蠕动变形。蠕动变形，是指边坡岩体主要在重力作用下向临空方向发生长期缓慢的塑性变形的现象，有表层蠕动和深层蠕动两种类型。表层蠕动主要表现为边坡表部岩体发生弯曲变形，多是从下部未经变动的部分向上逐渐连续向临空方向弯曲，甚至倒转、破裂、倾倒。表层蠕动多发生在陡倾层状岩层或陡倾结构面发育的岩体中，层面或结构面走向与斜坡面走向平行或交角很小。一般反坡向倾斜或倾角大于60°者更易发生。深层蠕动，是由于坚硬岩层组成的边坡底部存在较厚的软弱岩层时，由软弱岩层发生塑性流动而引起的长期缓慢的边坡蠕动变形。3）滑坡。滑坡是指边坡一部分岩体以一定加速度沿某一滑动面发生剪切滑动的现象。滑动面可以是受剪应力最大的贯通性剪切破坏面或带，也可以是岩体中已有的软弱结构面。按滑动面的形态，可划分为圆弧形滑面和平面两种类型。
1.2边坡治理原则
边坡治理以防为主，治理为辅。应该把防灾贯穿到工程建设的各个环节，在工程规划选址、设计、施工各阶段均应注重防灾减灾。例如灾害预测及危险性评估正体现了这一原则。1）消除和减轻地表水和地下水的危害。在水利水电工程中，水的作用，往往是导致边坡变形破坏的主要因素。为防止外围地表水进入滑坡区，可在滑坡边界修截水沟；在滑坡区内，可在坡面修筑排水沟。截、排水沟如修在岩坡上，沟底裂隙应用灰浆沟缝；如修在覆盖层上，应用浆砌片石铺砌，以防水流下渗。岩质边坡面可用喷混凝土护面或挂钢筋网喷混凝土。2）边坡人工加固。修筑挡土墙、护墙等支挡不稳定岩体；钢筋混凝土抗滑桩或钢筋桩作为阻滑制程工程；预应力锚杆或锚索；固结灌浆或电化学加固法加强边坡岩体或土体的强度；锚固洞、抗滑键以提高边坡岩体强度；用预裂爆破、减震爆破等控制爆破技术防止岩土体强度的削弱。
2.露天矿边坡工程中常见的勘察问题
2.1煤系软岩强度界定值划分
一些露天矿的地层主要为灰色、深灰色泥岩，夹薄层炭质泥岩，岩性变化较大，过渡较快，沉积厚度不稳定，且多数泥岩通常比较致密、细腻。大量煤矿边坡工程地质勘查结果表明，煤系岩石往往为软岩类岩石，煤层的单轴抗压强度平均值为16.68MPa，其余岩石单轴抗压强度都在5MPa以下。新近系黏土单轴抗压强度和力学强度均较低。
煤系地层上覆岩层岩石力学性能较差，随着压力和泊松比的增加，煤系岩石中的泥岩、炭质泥岩中的黏土矿物成分会具备一定的软化性和膨胀性。使用该岩石作为岩石强度界定值无法准确反映煤系软岩力学强度指标特征。我们在露天矿边坡地质勘查工作中，采用的划分标准为：岩石单轴抗压轻度≤6MPa为软岩；单轴抗压强度＞15MPa为硬岩；介于二者之间为中硬岩。
这样的岩石力学强度划分符合煤系软岩低力学强度的特点，便于进行露天煤矿边坡稳定性评价和物理力学指标的统计学应用。
2.2岩芯采样
很多露天矿边坡地质勘查的岩石测试分析数据都存在岩石抗剪强度、抗压强度等力学强度偏低的情况，这种情况通常都是由占地层厚度较大比例的泥岩、软弱泥岩低的密度属性造成的。低密度属性的泥岩中有着较多的黏土矿物成分和有机质，同时，还有着较高的孔隙性和含水量。通过对不同类别岩石的回归数据分析发现，岩石力学性能和含水量之间有着明显的幂函数关系。
一些受湿度影响较大的泥质岩芯采样可采用如下方案：每台钻机设置五六根取心管，钻进获得岩芯后保持不动，每天早上在地质人员到达取样地点后，按照顺序取出岩芯，滑移到半拉瓢内洗涮岩芯，照相后使用沾水毛毡保湿，并逐段编号、采样和蜡封。这种采样方法缩短了岩芯在空气中暴露的时间，减少了水分蒸发。
2.3解释软弱夹层
地层中赋存的软弱夹层是边坡稳定性的影响因素，但在钻探中，软弱夹层容易丢失，而通过数字测井的方式能够避免在钻探中发生此类问题。在我国的露天矿边坡地质勘查工作中，关于软弱层的定义还未统一，但已经形成了一定共识，均认为软弱夹层是含水量低、天然含水量大、密度小和变形较大的岩层，使用数字测井曲线解释软弱夹层通过某一个测井参数是无法实现定性解释的。
3.工程地质工作技术
3.1工程地质测绘
工程地质测绘是在充分搜集和详细研究已有资料的基础上进行的，侧重调查工程地质条件在地表的分布并据以推测工程地质条件在地下的分布。露天矿边坡工程地质测绘的主要测量出露在台阶上的岩性变化，结构面分布，出水点，采掘台阶现状，工程地质分区及剖面线，岩石力学试验取样地点。测绘的范围应包括可能对边坡稳定有影响的所有地段。测绘的方法有：用经纬仪，罗盘和卷尺现场测量观察。工程地质摄影技术，包括：地面立体摄影等。测绘的比例尺一般在1：500～1：2000。
3.2工程地质勘探
工程勘探常用的手段有钻探法、掘探法及地球物理勘探三类。钻探和掘探是直接勘探手段，能较可靠地了解地下地质情况。地球物理勘探简称物探，是一种间接的勘探手段。钻探法，是用各种钻探工具钻入岩土体中分层取样鉴别、描述和测试的方法。
3.3测试工作
测试工作主要包括岩土试验和监测工作。岩土试验着重确定岩土的抗剪强度和岩土体软弱面的抗剪强度。通过室内试验测定边坡主要地层岩土的物理参数、强度参数、变形参数。软弱结构面的物理参数、强度参数、变形参数。岩体原位测试，主要有变形试验、强度试验及天然应力量测等。变形试验测试方法有：承压板法和声波法。原位岩体强度试验主要有直剪试验、单轴和三轴抗压试验等。岩体应力测试常用的方法有：应力解除法、应力恢复法和水压致裂法]等。监测工作主要是确定边坡工程中地表滑动区的范围，水平移动速度和方向，垂直位移。滑动区细部裂缝变化和位移；滑动区地下正在发生位移岩土层的移动速度和方向。地表位移监测现在大多是布置固定测点后，借助仪器定期直接读数。地下监测多用倾斜仪。
总结：露天矿工程地质勘察是进行边坡稳定性评价和边坡治理的基础工作。要严格依据工程地质工作的一般程序和技术要求，采用的合适的勘察技术，为露天矿边坡设计及治理方案提供可靠的数据。
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