Vol.26 No.5 乔兰等：露天矿山高陡边坡变形破坏的工程地质模型 ·463· 2高陡边坡工程地质模型及变形 在采场境界内外边坡上部，以及地表低洼、冲积 等部位，后者为碎石、砂、土等松散颗粒物，来源 破坏 为采场排弃的岩土物料，碎石成分复杂，大小及 采场边坡岩体结构构造现场勘查显示，自投 含量不均，因排放顺序而形成岩土颗粒自然堆积 产以来，边坡断续发生100多处滑塌和边坡失 韵律，土质松散，厚一般为540m,最厚可达100 稳，其中规模较大的滑塌6处，台阶边坡破坏近 以上，呈散体结构，稳定性极差，采场已发生台 百处.近年来已发生有代表性的较大滑坡有两 阶边坡局部坍塌、小型冲沟石流痕迹及土体滑 处，主要发生于紧邻矿体上、下两盘的边坡上，沿 动，其滑坡形式属于弧形破坏 单个节理面（俗称大光面）破坏，或沿多组节理面 由此可见，矿区边坡破坏模式与结构面发育 组合形成三维楔体破坏.平面（大光面）和楔体破 状况有关： 坏特征明显.如： (1)平面破坏.当边坡岩体中发育着一组走向 (1)9244m标高边坡滑坡.边坡影响长度约 与边坡平行、倾向与边坡倾向一致、倾角与边坡 6070m,滑体最大垂高72m,滑面为与坡面平行 相近的不连续结构面，且边坡受到外力作用时将 的同一组节理面，滑面倾向南东，产状为 会形成平面破坏，边坡岩体会沿上述不连续面产 136~161°∠63-85°，滑体发生在第三系砾岩夹泥 生变形破坏.本发生平面破坏的滑面，一般均 岩（火山角砾岩）中.此岩层构成的边坡，由于砾 为平整光滑的大节理面（俗称大光面）， 岩与泥岩形成夹层，砾岩结构松散，基质易风化， (2)弧形破坏.当边坡岩体呈散体结构或岩体 泥岩遇水崩解，强度低，支持不住上部厚层状砾 破碎、岩块间有较多泥质及其他碎屑物质充填、 岩的重量，而此边坡沿走向方向又发育有大型节 块间并无紧密结合时，边坡沿弧形破坏面发生滑 理面，形成潜在断裂面（滑面），故极易发生平面 动，形成圆弧型破坏. 滑坡， (3)楔形破坏.由4组甚至4组以上结构面和 (2)80-~34m平台变形破坏.此滑坡在边帮部 临空面构成，其中必有2个滑动面倾向不同，且 位形成一弧形沉降区，在68m平台发生整体破 其交线的倾伏方向与边坡倾向一致，倾角小于台 坏，56m平台形成龟裂区并有局部岩体滑落.该 阶坡面角，即可引起三维楔形破坏.采场此类破 处滑坡连续长度近200m,垂高36m,滑面为弧形 坏发生普遍，一般为台阶边坡破坏，规模不大，超 弯曲的光滑节理面，滑面产状为320°∠55°，与该 过1个台阶高度的楔体破坏并不多见 段边坡走向大体平行.现场地质调查显示，该处 (4)倾倒破坏.在块状结构的岩体中，发育着 有一组节理面与大光面平行发育，长度连续延伸 陡倾角节理面或片理面，且存在着与此结构面平 几十米，深可达3~5个台阶.分析此滑坡机理，该 行的边坡临空面，使边坡岩体沿不连续面逐步变 区地质构造复杂，断层发育，特别在34~22m台阶 形倾倒，一般规模不大，多为台阶边坡破坏 有F,断层切割，断层带内被强烈蚀变的基性岩脉 (5)崩塌破坏，发生在下部的软弱垫层与上部 充填，岩性易风化，强度低，形成了此段边坡的软 的坚硬盖层构成的层状或似层状边坡岩体中，层 弱基底，构成边坡的岩体主要为紫苏黑云斜长片 状结构的岩体，其下部强度低的软岩发生变形崩 麻岩，岩体蚀变强烈，节理裂隙极为发育，特别是 解，引起坡顶盖层岩体产生张裂、悬空和块体崩 与边坡平行的这组节理面，表面光滑平整，平行 落，采场北帮第三系地层构成的露天边坡可见此 发育，构成不稳定体的自然滑面，更受隧道掘进 类破坏， 爆破和下部采场生产爆破震动的影响，致使该段 3结论 边坡失稳，形成规模较大的单一平面滑坡.同时， 错综发育的侧向节理则成为滑体的侧向断开面， 矿区复杂的构造条件是采场边坡变形破坏 形成滑体的侧向边界，与该组顺层节理组合形成 的主要控制因素.边坡变形破坏的工程地质模型 三维楔体破坏. 与地质构造特征、边坡岩体结构面发育及其组合 (3)分布在将军墓岭及采场北部的松散岩组， 特征关系非常密切.采场边坡受北山复向斜构造 主要为第四系残、坡、洪积物以及松散碎石土堆 控制，向斜轴面走向NE45°，与采场长轴方向一 积物.前者成分为砂砾石、亚砂土、亚粘土，分布 致，上、下两盘边坡处于向斜两翼，均呈顺坡向分V b】 . 2 6 N o . 5 乔兰 等 : 露天 矿 山高 陡边 坡 变形破 坏 的工 程地 质模 型 2 高陡 边 坡 工 程 地 质模 型 及 变 形 破坏 采场 边 坡 岩体 结 构构 造 现场 勘 查显 示 , 自投 产 以来 , 边 坡 断 续 发 生 10 多 处 滑塌 和边 坡 失 稳 , 其 中规 模较 大 的滑 塌 6 处 , 台 阶边 坡破 坏 近 百处 . 近 年来 已 发 生 有 代 表 性 的较 大 滑 坡 有 两 处 , 主 要发 生于 紧邻 矿 体上 、 下 两盘 的边 坡 上 , 沿 单 个节 理面 ( 俗 称大 光面 ) 破 坏 , 或 沿 多组 节理 面 组 合形成 三 维楔 体破 坏 . 平 面 ( 大光 面 ) 和 楔体 破 坏特 征 明显 . 如 : ( 1) 9 2一4 4 m 标 高 边坡 滑 坡 . 边 坡 影 响长 度 约 6 0一 7 0 m , 滑 体 最大 垂 高 72 m , 滑 面 为 与坡 面 平 行 的 同 一 组 节 理 面 , 滑 面 倾 向 南 东 , 产 状 为 13 6一 16 1 “ 乙 6 3一 8 5 “ , 滑 体 发 生在 第 三 系砾 岩 夹泥 岩 ( 火 山 角砾 岩 ) 中 . 此 岩层 构 成 的边 坡 , 由于砾 岩与 泥岩 形成 夹层 , 砾 岩 结构 松散 , 基 质 易风 化 , 泥岩 遇 水崩 解 , 强度 低 , 支 持不 住 上部 厚 层 状砾 岩 的重量 , 而 此边 坡 沿走 向方 向又发 育 有大 型节 理面 , 形 成潜 在 断 裂面 ( 滑 面 ) , 故 极 易发 生平 面 滑 坡 . (2 ) 8 0一3 4 m 平 台变 形破 坏 . 此滑 坡 在 边 帮部 位 形 成一 弧 形沉 降区 , 在 68 m 平 台发 生 整体 破 坏 , 56 m 平 台形 成 龟 裂 区 并 有局 部 岩 体滑 落 . 该 处 滑坡 连 续长 度近 2 0 m , 垂 高 36 m , 滑 面 为弧 形 弯 曲的光 滑 节理 面 , 滑 面产 状 为 3 2 0 艺 5 50 , 与 该 段 边坡 走 向大体 平 行 . 现 场 地质 调 查 显 示 , 该 处 有 一组节 理 面 与大光 面 平行 发育 , 长度 连 续延 伸 几 十米 , 深 可 达 3一 5 个 台阶 . 分 析此 滑 坡机 理 , 该 区 地 质构 造 复杂 , 断层 发育 , 特 别在 34 一 2 m 台阶 有 F , 断 层切 割 , 断层 带 内被 强烈 蚀变 的基性 岩脉 充填 , 岩 性 易风化 , 强度 低 , 形成 了此段 边坡 的软 弱基 底 . 构 成边 坡 的岩 体主 要 为紫 苏黑 云斜 长 片 麻岩 , 岩 体蚀 变 强烈 , 节 理裂 隙极 为 发育 , 特 别是 与边 坡平 行 的这组 节 理 面 , 表 面 光滑 平 整 , 平 行 发育 , 构成 不 稳 定体 的 自然 滑 面 , 更受 隧 道 掘进 爆 破和 下 部采 场生 产爆 破 震动 的影 响 , 致 使 该段 边 坡 失稳 , 形成 规模 较 大 的单一 平 面滑 坡 . 同时 , 错 综发 育的侧 向节 理则 成 为滑 体 的侧 向 断开面 , 形 成滑 体 的侧 向边 界 , 与 该组 顺层 节理 组 合形 成 三 维楔 体 破 坏 . (3 )分 布在 将军 墓岭 及采 场 北部 的松 散 岩组 , 主 要 为第 四 系残 、 坡 、 洪 积 物 以及 松 散碎 石 土 堆 积 物 . 前者 成 分 为砂 砾石 、 亚 砂 土 、 亚粘 土 , 分 布 在采 场 境 界 内外 边坡 上 部 , 以及 地表 低 洼 、 冲 积 等部 位 . 后 者 为碎 石 、 砂 、 土等 松 散颗 粒物 , 来 源 为采 场 排 弃 的岩 土物 料 , 碎 石成 分 复杂 , 大 小及 含 量 不均 , 因排 放顺 序 而形 成岩 土颗 粒 自然堆 积 韵律 , 土 质松 散 , 厚一 般 为 5一 40 m , 最 厚可 达 10 0 m 以上 , 呈散 体 结构 , 稳 定性 极 差 , 采场 已 发 生台 阶边 坡 局 部 坍 塌 、 小 型冲 沟 石 流 痕迹 及 土 体 滑 动 , 其 滑坡 形 式 属于 弧 形破 坏 . 由此 可见 , 矿 区边 坡破 坏模 式 与结 构面 发 育 状 况 有 关 : ( l) 平 面破 坏 . 当边坡 岩体 中发育着 一组 走 向 与 边 坡平 行 、 倾 向与 边坡 倾 向一致 、 倾 角与 边坡 相 近 的不 连续 结构 面 , 且 边坡 受 到外力 作用 时将 会 形成 平 面破 坏 , 边坡 岩 体会沿 上 述不 连续 面产 生 变 形破 坏 . 本矿 发 生平 面 破坏 的滑 面 , 一般 均 为 平 整光 滑 的大 节 理 面 ( 俗 称大 光 面 ) . (2 )弧 形破 坏 . 当边 坡岩 体呈 散 体结 构或 岩体 破 碎 、 岩 块 间 有较 多 泥质 及 其他 碎 屑物 质 充填 、 块 间并 无紧 密 结合 时 , 边坡 沿弧 形破 坏 面发 生滑 动 , 形 成 圆 弧型 破坏 . (3 ) 楔 形破 坏 . 由 4 组甚 至 4 组 以上 结 构面 和 临 空面 构 成 . 其 中必 有 2 个滑 动 面倾 向不 同 , 且 其 交 线 的倾伏 方 向与边坡 倾 向一 致 , 倾 角小于 台 阶坡 面 角 , 即可 引起 三 维 楔形 破坏 . 采 场此 类破 坏 发 生普 遍 , 一般 为 台阶边 坡 破坏 , 规模 不 大 , 超 过 1 个 台阶 高度 的楔 体 破 坏 并不 多见 . (4 )倾 倒 破坏 . 在块 状 结 构 的岩体 中 , 发 育着 陡倾 角节 理面 或 片理面 , 且存 在着 与此 结 构面平 行 的边 坡 临空 面 , 使边 坡 岩体 沿不 连续 面逐 步变 形 倾 倒 , 一 般 规模 不 大 , 多 为 台阶 边坡 破 坏 . ( 5) 崩 塌破 坏 . 发 生在 下部 的软 弱垫 层与 上部 的 坚硬 盖层 构 成 的层状 或似 层状 边坡 岩 体 中 . 层 状 结构 的岩 体 , 其 下部 强度 低 的软岩 发 生变 形崩 解 , 引起 坡 顶盖 层 岩 体产 生 张裂 、 悬 空和 块体 崩 落 . 采 场北 帮第 三 系地 层构 成 的露天 边坡 可 见此 类破 坏 . 3 结论 矿 区 复杂 的构 造 条 件 是 采 场 边 坡 变 形 破坏 的主 要控 制 因素 . 边 坡变 形破 坏 的工程 地质 模 型 与地质 构 造特 征 、 边 坡岩 体 结构面 发育 及其 组合 特 征 关系 非常 密切 . 采 场 边坡 受北 山 复 向斜 构造 控 制 , 向斜 轴 面走 向 N E 4 5o , 与采 场 长轴 方 向一 致 , 上 、 下两盘 边 坡处 于 向斜两 翼 , 均呈 顺坡 向分