1 影响露天矿边坡稳定性的主要因素

影响露天矿边坡稳定的因素较多，其中岩体的岩石组成、岩体构造和地下水是最主要的因素，此外，爆破和地震、边坡形状等也有一定影响。现将其主要影响因素介绍如下：     

1）岩石的组成      

岩石的矿物成分和结构构造对岩石的工程地质性质起主要作用，通常，强度高的岩石边坡稳定性也高，片理、层理发育的岩石边坡稳定性相对较差。

2）岩体结构  

边坡岩体的破坏主要受岩体中不连续面（结构面）的控制。影响边坡稳定的岩体结构因素主要包括下列几方面：

结构面的倾向和倾角： 

一般来说，同向缓倾边坡（结构面倾向和边坡坡面倾向一致，  倾角小于坡角）的稳定性较反向坡差。同向缓倾坡中，岩层倾角愈陡，稳定性愈差；水平岩层稳定性较好。   

  

结构面的走向：

当倾向不利的结构面走向和坡面平行时，整个坡面都具有临空自由滑动的条件，对边坡的稳定不利。结构面走向与坡面走向夹角愈大，对边坡的稳定愈有利。

结构面的组数和数量：

当边坡受多组相交的结构面切割时，整个边坡岩体自由变形的余地大，切割面、滑动面和临空面多，易于形成滑动的块体，而且为地下水活动提供了较好的条件，对边坡稳定不利。其次，结构面的数量直接影响到被切割的岩块的大小，它不仅影响边坡的稳定性，也影响边坡变形破坏的形式。岩体严重破碎的边坡，甚至会出现类似土质边坡那样的圆弧形滑动破坏。

   

结构面的不连续性：

在边坡稳定计算中，通常假定结构面是连续的，实际并非如此。因此，在解决实际工程问题时，认真研究结构面的不连续性，具有现实意义。

结构面的起伏差和表面性质:

结构面的光滑程度对结构面的力学性质影响极大。边坡岩体沿起伏不平的结构面滑动时，可能出现两种情况；如果上覆压力不大，则除了要克服面上的摩擦阻力外，还必须克服因表面起伏所带来的爬坡角的阻力，因此，在低正应力情况下，起伏差将使有效摩擦角增大。另一种情况是当结构面上的正应力过大，在滑动过程中不允许因为爬坡而产生岩体的隆胀时，则出现滑动的条件必须是剪断结构面上互相咬合的起伏岩石，因而结构面的抗剪性能大为提高。如果结构面上充填的软弱物质的厚度大于起伏差的高度时，就应当以软弱充填物的抗剪强度为计算依据，不应再把起伏差的影响考虑在内。

3）地下水    

露天矿的滑坡多发生在雨季或解冻期间，说明地下水对边坡稳定性的影响是很显著的。在边坡稳定性研究中，对岩体中地下水的赋存情况、动态变化、对边坡稳定性的影响，以及防治措施等都要进行详细研究并做出定量评价。

   

地下水对边坡稳定性的影响主要表现在以下几方面：   

静水压力和浮托力  

当地下水赋存于岩石裂隙中时，水对裂隙两壁产生静水压力，如下图所示。

动水压力（或渗透力）

当地下水在土体或碎裂岩体中流动时，受到土颗粒或岩石碎块的阻力，水要流动就得对它们施加作用力以克服它们对水的阻力，这种作用力称为动水压力或渗透力。动水压力作用方向与渗透方向一致。动水压力用D表示：

动水压力是一种体积力，其方向与水流方向一致。在计算土边坡和散体结构的岩石边坡时，要考虑动水压力的作用。

水对某些岩石的软化作用：

某些粘土质岩石浸水后发生软化作用，岩石强度显著降低，如含有大量蒙脱石粘土矿物岩体或边坡中的泥质软弱夹层等。对于主要是由坚硬的岩浆岩、变质岩构成的边坡岩体，水的软化作用一般不显著，但这些边坡的断层破碎带中常有大量粘十质充填物存在，在研究这些断裂而的强度和稳定性时，要特别注意水对这些岩石的软化作用。

4）爆破震动    

露天矿爆破产生的地震波，给潜在破坏面施以额外的动应力，可使岩石节理面张开，甚至使岩石破碎，促使边坡破坏，在边坡稳定分析中必须考虑此附加外应力。   

专门研究表明，爆破震动对岩体造成的损害取决于岩体质点振动速度的大小。质点振动速度的影响可用下列临界速度估计：

≤25.4cm/s——完整岩体不破坏    

25.4~2～61cm/s——岩体出现少量剥落

61～254cm/s——发牛强烈拉伸和径向裂隙

＞254cm/s——岩体完全破碎

5）其他因素  

边坡几何形状  

当边坡向采场凸出时，岩体侧向受拉力，由于岩体抗拉能力淮低，此时边坡稳定条件差；当边坡向采场凹进时，边坡岩体侧向受压，边坡比较稳定。

    

风化作用  

风化作用可使边坡岩体随时间推移不断产生破坏而失稳。通常，风化速度与岩石本身的矿物成分、结构构造和后期蚀变有关，同时也与湿度、温度、降雨、地下水以及爆破震动等因素有关。

    

人为因素  

由于对影响边坡稳定的因素认识不足，在生产中往往人为地促使边坡破坏。如在边坡上堆积废石和设备以及建筑房屋等，加大了边坡上的承重，增加了岩体的下滑力；或挖掘坡脚，减小了岩体的抗滑力，这些都会使边坡稳定条件恶化，甚至导致边坡破坏。

2  边坡破坏类型

边坡破坏类型，主要是受岩体的工程地质条件特别是岩体结构面的控制。常见的破坏形式有以下四种： 

  

平面破坏  

边坡沿一主要结构面如层面、节理、断层或层间错动面发生滑动（下图a）。边坡中如有一组结构面与边坡倾向相近，且其倾角小于边坡角而大于其摩擦角时，容易发生这类破坏。

楔体破坏  

一般发生在边坡中有两组结构面与边坡斜交，且相互交成楔形休。当两结构面的组合交线倾向与边坡倾向相近，倾角小于坡面角而大于其摩擦角时，容易发生这类破坏（下图 b）。坚硬岩体中露天矿台阶大多是以这种形式破坏的。

圆弧形破坏  

滑动面为圆弧形。土体滑坡一般是此种形式，散体结构岩体或坡高很大的碎裂岩体边坡也可以此种形式破坏（下图c）。   

以上三种形式破坏的机理主要是剪切破坏。

   

倾倒破坏  

当岩体中结构面或层面很陡时，岩体发生倾倒破坏（下图d）。其破坏机理与以上三种不同，它是在重力作用下岩块向外向下弯曲塌落。

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