Vol.26 No.5 蔡美峰等：深凹露天矿高陡边坡稳定性分析与设计优化 ·467· 分析，矿区边坡存在以下主要破坏模式， 行的边坡临空面，使边坡岩体沿不连续面逐步变 ①平面破坏.这是采场最普遍发生的一种破 形倾倒，一般规模不大，多为台阶边坡破坏. 坏类型.其特点是边坡岩体中发育着一组走向与 ⑤崩塌破坏，发生在下部的软弱垫层与上部 边坡平行、倾向与边坡倾向一致、倾角与边坡相 的坚硬盖层构成的层状或似层状边坡岩体中.层 近的不连续结构面，当岩体沿上述不连续面滑动 状结构的岩体，其下部强度低的软岩发生变形崩 时即构成平面破坏，根据滑面形态特征的不同， 解，引起坡顶盖层张裂、悬空和块体崩落. 平面破坏又可分为简单平面破坏和复合型平面 (⑤)边坡工程地质分区.水厂铁矿为大型露天 破坏、多平面阶梯状破坏、波状平面破坏. 铁矿，规模大，范围广，由于采场不同部位工程地 ②圆弧型破坏.当边坡岩体呈散体结构或岩 质岩组分布不同，边坡方位设计参数不同，岩体 体破碎、岩块间有较多泥质及其他碎屑物质充 变形类型不同，为确切反映各区段边坡的客观实 填、块间并无紧密结合时，边坡沿弧形破坏面发 际，必须根据采场边坡工程条件的实际特征，结 生滑动 合采场边坡设计方案，将采场边坡分成若干个不 ③楔形破坏，由4组甚至4组以上结构面和 同区段，进行工程地质分区，据此再建立各分区 临空面构成.其中必有2个滑动面倾向不同，且 相应的地质模型和边坡结构模型，为边坡的稳定 其交线的倾伏方向与边坡倾向一致，倾角小于台 性计算提供基础依据，工程地质分区划分依据如 阶坡面角，即可引起三维楔形破坏，采场此类破 下：工程地质岩组特征：岩体结构特征；岩体不连 坏发生普遍，一般为台阶边坡破坏，规模不大，超 续面特征：采矿设计及边坡方位特征 过1个台阶高度的楔体破坏并不多见 依据上述原则，将采场边坡划分为I~V5个 ④倾倒破坏.在块状结构的岩体中，发育着 工程地质区，其中I区又分为I-A、I-B2个亚 陡倾角节理面或片理面，且存在着与此结构面平 区（见图2）. KD 么 图2水厂铁矿边坡工程地质分区 Fig.2 Engineering-geological zoning of slope in Shuichang open-pit mine 22矿区边坡水文地质调查与渗流场 大的地表水系.矿床处于滦河中游，河床宽度一 ()矿区水文地质条件.矿区属高山地区，位 般在1000m以上，水位标高一般在67m左右，最 于燕山支脉南麓，地势西、南高，东、北低，西部为 高洪水位达94m. 将军墓岭，标高332.9m,南部与东长峪山岭毗邻， 矿区属温带大陆性气候，年平均降水量605.5 标高为446.3m,是本区最高的地表分水岭：矿区 mm,最大年降水量1152mm,最大日降水量344.8 中部和东部为低山丘陵，与滦河阶地相接.矿区mm,最大时降水量172mm,多集中在7月，约占 从地貌景观水系分布构成了一个半封闭式水文年降雨量的80%. 地质单元. 矿区水文地质条件属中等类型，地下水主要 滦河从矿区的北部和东部经过，为矿区内最 为基岩裂隙潜水.矿区岩层含水层的富水性多属从, 1 . 2 6 N 0 . 5 蔡 美峰 等 : 深 凹 露 天矿 高陡边 坡 稳定 性 分析 与设 计优 化 分 析 , 矿 区 边 坡 存在 以下主 要 破 坏模 式 . ① 平 面破 坏 . 这 是 采场 最 普遍 发 生 的一 种破 坏类 型 . 其特 点 是边 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 , 当岩 体沿 上述 不 连 续面 滑动 时 即构成 平 面 破坏 . 根 据 滑面 形 态特 征 的不 同 , 平面 破 坏 又 可 分 为简 单 平 面 破坏 和 复合 型 平 面 破坏 、 多平 面 阶梯 状 破坏 、 波 状 平面 破 坏 . ② 圆弧 型破 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 . 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 张裂 、 悬 空和 块 体 崩落 . ( 5) 边坡 工 程地 质分 区 . 水 厂铁矿 为 大型 露天 铁矿 , 规模 大 , 范 围广 . 由于采 场不 同部 位工 程地 质 岩 组 分布 不 同 , 边坡 方 位 设计 参数 不 同 , 岩 体 变形 类 型不 同 , 为确 切 反映 各 区 段边 坡 的客观 实 际 , 必 须 根据 采 场边 坡 工 程条 件 的 实 际特 征 , 结 合采 场边 坡 设计 方案 , 将 采 场边 坡分 成 若干个 不 同 区段 , 进 行 工 程地 质 分 区 , 据 此 再建 立 各分 区 相 应 的地 质模 型 和边 坡结 构模 型 , 为边坡 的稳 定 性 计 算提 供基 础 依据 . 工 程 地质 分 区划 分依据 如 下 : 工程地 质 岩组 特征 ; 岩 体 结构特 征 ; 岩 体不 连 续 面 特 征 ; 采矿 设计 及 边坡 方 位特 征 . 依据 上 述 原则 , 将 采场 边坡 划分 为 I 一 V S 个 工 程 地质区 , 其 中 I 区又 分 为 I 一 、 I 一 2 个 亚 区 ( 见 图 2) . 14 u 匆 I -B 1 一不了份 广 遥) 载长 朴 、一l 厂 、 、 、、 `` 乡 、、 .-lf 汽火丫 灯 \厂 缸 , ” ` 图 2 水厂 铁矿 边 坡工 程地 质 分 区 F ig · 2 E o ig n e e r i n 合g e o l o ig c a l Z o n i n g o f s l o P e i o s h u i e 卜a n g o P e n · Pi t m i n e .2 2 矿 区边 坡 水文 地 质调 查 与渗 流 场 ( l) 矿 区 水 文 地质 条 件 . 矿 区 属 高 山地 区 , 位 于燕 山支 脉南 麓 , 地 势西 、 南高 , 东 、 北 低 , 西 部 为 将 军 墓岭 , 标 高 3犯 .g m , 南 部与 东长 峪 山岭 毗邻 , 标 高 为 4 4 .6 3 m , 是 本 区最 高 的地 表 分 水岭 ; 矿 区 中部 和 东部 为低 山丘 陵 , 与 滦 河 阶地 相 接 . 矿 区 从 地 貌 景 观 水 系分 布 构 成 了一 个 半 封 闭式 水 文 地 质 单元 . 滦 河从 矿 区 的北 部和 东 部 经 过 , 为矿 区 内最 大 的 地表 水 系 . 矿 床 处 于滦 河 中游 , 河 床 宽度 一 般 在 1 0 0 m 以上 , 水 位 标 高 一般 在 67 m 左 右 , 最 高 洪 水位 达 94 m . 矿 区属温 带 大 陆性气 候 , 年平 均 降水量 605 . 5 m m , 最大 年 降水 量 1 15 2 m m , 最大 日 降水量 34 4 . 8 m m , 最 大 时降水 量 172 m m , 多集 中在 7 月 , 约 占 年 降雨 量 的 80 % . 矿 区 水 文地 质 条件 属 中 等类 型 , 地 下 水主 要 为基 岩 裂 隙潜 水 . 矿 区 岩层 含水 层 的富水 性 多属