某废弃矿山边坡稳定性分析与防护措施

王 勇

（海南省海洋地质调查研究院，海南 海口 570206）

某废弃矿山地貌单元属花岗岩剥蚀丘陵，由4处矿坑组成，分别为1～4号矿坑，现状开采面呈北西～南东向，北西向长约1.3km，南西向宽236m～500m，边帮最大高差超过百米，边帮总体边坡角70°～80°。根据现场调绘以及现在开采坡面的裸露岩性显示，矿区分多级开采，坡体岩性主要为中生代第五期侵入岩花岗岩，坡体岩体较破碎，节理裂隙较发育[1]。

1 工程地质条件

（1） 地质构造

矿区花岗岩为多期侵入，早期的岩体受后期侵入挤压作用，岩体的原生节理、裂隙相当发育，尤其是竖向节埋裂隙较密集，部分裂隙面与坡面方向一致或近于一致，局部存在外倾的不利节埋裂隙面。岩体完整性较差，总体为较破碎，局部为破碎。因此，矿区开采对边坡稳定性的影响极大。

（2） 地层岩性

根据本次调绘，结合已开挖的坡面，可知矿区范围内地层由新至老为第四系花岗岩残坡积层（Q4el+dl）及中生代第五期侵入岩花岗岩（λξ5E）。

2 废弃矿山边坡稳定性分析

通过对4处矿坑边坡选取代表性坡面，基于赤平投影图法进行稳定性分析如下：

（1）1号矿坑边坡稳定性分析

1号矿坑边坡优势节理产状主要为325°∠87°，微张～张开，延伸超过8m。坡面主要走向为180°和270°，坡面P1和P2倾向为270°和0°附近，结构面J1走向与P1坡面走向夹角大于45°；结构面J1走向与P2坡面走向夹角小于45°，且视倾角大于30°，坡体不存在滑动的可能。但边坡局部存在少量节理因采石爆破、减载作用发生张裂。

图1 1号矿坑节理赤平投影图

（2） 2号矿坑边坡稳定性分析

2号矿坑边坡主要发育3组优势节理，分别为：J1：115°∠53°，微张，延伸8m～10m；J2：265°∠71°，微张～张开，延伸超过8m；J3：82°∠80°，微张～张开，延伸5m～8m。J1和J2两组节理的组合体交线倾向175°～205°，J2和J3两组节理的组合体交线倾角355°～360°，且J2和J3两组节理较陡，J1和J3两组节理的组合体交线倾向20°～170°。2号坑坡面主要走向为90°～150°，坡面倾向为180°～240°之间，P1坡面走向100°，倾向190°，P2坡面走向147°，倾向237°。

P1坡面，J2和J3两组结构面倾角均陡于边坡，且J2与J3节理面的组合投影的交点位于边坡投影弧的对侧，坡体处于稳定状态，该组节理主要对岩体起切割、破坏的作用。J1与J2、J1与J3节理面的组合投影的交点均位于人工切坡及天然边坡投影弧之间，坡体存在滑动的可能。

P2坡面，J2与J3、J1与J3两组结构面组合体倾角均陡于边坡，且节理面的组合投影的交点位于边坡投影弧的对侧，坡体处于稳定状态，该组节理主要对岩体起切割、破坏的作用。J1与J2节理面的组合投影的交点均位于人工切坡及天然边坡投影弧之间，坡体存在滑动的可能[2]。

图2 2号矿坑节理赤平投影图

（3） 3号矿坑边坡稳定性分析

3号矿坑边坡主要发育3组优势节理，分别为：J1：95° ∠78°，微张～张开，延伸超过8m；J2：265°∠74°，微张，延伸超过10m；J3：75°∠80°，微张～张开，延伸5m～8m。J1和J2两组节理的组合体交线倾向345°～355°，J2和J3两组节理的组合体交线倾角175°～185°，J1和J3两组节理的组合体交线倾向20°～165°，且J1、J2和J3三组节理较陡，节理对于边坡岩体主要是切割破坏的作用，3号坑坡面主要走向为5～185°，呈圆弧形分布，坡面倾向为150°～275°之间。

P1、P2坡面，J1和J2结构面投影的交点位于人工切坡与天然边坡投影弧之间，该组节理对岩体起切割、破坏的作用，产生楔形滑动体，坡体存在滑动的可能性。J1与J3、J2与J3节理面组合投影的交点位于人工切坡与天然边坡投影弧的对侧，坡体处于稳定状态。

P3坡面，J1、J2、J3节理面两两组合投影的交点位于人工切坡与天然边坡投影弧的对侧，坡体处于稳定状态。

图3 3号矿坑节理赤平投影图

（4） 4号矿坑边坡岩体整体稳定性评估

4号矿坑边坡主要发育3组优势节理，分别为：J1：5°∠75°，微张～张开，延伸5m～8m；J2：85°∠78°，微张～张开，延伸超过8m；J3：265°∠75°，微张，延伸超过10m；J1和J2两组节理的组合体交线倾向0～90°，J1和J3两组节理的组合体交线倾向275°～355°，且J2和J3三组节理较陡，节理对于边坡岩体主要是切割破坏的作用，4号坑坡面主要走向为120°～210°，呈半圆弧形分布，坡面倾向为210°～300°之间，P1坡面的倾向295°，走向205°，P2坡面的倾向192°，走向102°。

P1、P2坡面，J2和J3结构面投影的交点位于人工切坡与天然边坡投影弧之间，且交线的倾角陡于边坡，不能形成楔形体，坡体处于相对稳定的状态；J1与J3、J2与J3结构面投影的交点位于投影弧的对侧，坡体处于稳定。

图4 4号矿坑节理赤平投影图

3 防护措施

（1）1号矿坑加固防护措施，1号矿坑岩体主要发育的节理倾角近似垂直，且陡于坡面，不具备滑动的可能。坡体加固应主要以清理危岩、裂缝灌浆等形式进行处理，必要时对于坡面节理较发育区域岩体施加随机锚索（杆）等措施。

（2）2号矿坑加固防护措施。2号矿坑岩体主要发育的节理组合在局部坡面范围内是外倾型结构面，坡体加固首先应以清理危岩为主，对于外倾型结构面，施加承压板锚索和锚索加固的方式进行处理；下部岩体节理较发育区域，施加锚索进行加固，坡面采用主防护网进行防护。

（3）3号矿坑加固防护措施。3号矿坑岩体主要发育的节理组合在局部坡面范围内是内倾型结构面，结构面对岩体主要为切割破坏的作用。坡体加固首先应以清理危岩为主，对于坡面节理较发育范围岩体施加锚索进行加固，坡面采用主防护网进行防护。

（4）4号矿坑加固防护措施。4号矿坑岩体主要发育的节理组合在局部坡面范围内是内倾型结构面，且结构面陡于坡面，不具备滑动的条件。坡体加固首先应以清理危岩、裂缝灌浆等形式进行处理，必要时对于坡面节理较发育区域岩体施加随机锚索（杆）等措施[3]。

4 结论及建议

通过赤平投影法分析，1号坑和4号坑的节理组合结构面为陡于坡面，不具备滑动的可能，施工过程中首先清理堑顶及坡体的危岩落石，通过嵌补、灌浆等方式对裂隙进行注浆，有针对性地进行加固处理。2号坑和3号坑的节理组合结构面在局部坡面范围内为外倾型，具备滑动的条件，边坡整治设计中，应根据分析对外倾型结构面的坡面进行重点加固，节理裂隙较发育区域采取随机锚索（杆）进行加固，坡面采用主防护网进行防护，后期通过绿化工程等方式进行处理，同时，应充分考虑边坡的弧形特点，采取针对性强的加固措施。