第3期 蔡美峰等：大顶铁矿露天采场边坡稳定性分析与优化设计 ·241· 构.碎裂结构边坡主要由石英粉砂岩和细砂岩夹泥 坡面，倾角与坡角相近或稍缓于坡角的节理面滑落 岩构成.岩体受层面、节理等不连续面交错切割呈 的组合块体破坏，其特点是节理面常形成大光面，见 碎块状，强度较低。采场大部分东帮边坡为此类型 图3(c). 结构，见图2(b).(3)散体结构.散体结构边坡主 综合采场边坡已形成的边坡破坏，以及对矿区 要由泥岩夹粉砂岩构成.采场东南帮及局部东帮边 实际地质资料的分析，预测大顶铁矿采场边坡潜在 坡为此类型结构，见图2(c). 破坏模式主要有以下三种：(1)弧形破坏，主要发生 2.1.4边坡破坏模式调查与分析 在散体结构类型和碎裂结构类型边坡.(2)复合型 根据现场调查，采场东南帮和东帮局部散体结 平面破坏，主要发生在块状结构类型边坡.其中，台 构边坡破坏较多，破坏形式主要为圆弧形坍塌破坏， 阶边坡多形成沿单一节理面破坏，总体边坡可形成 见图3(a).另一种出现较多的破坏为楔性破坏，多 组合块体破坏，通常称为复合型平面破坏.(3)楔形 形成于块状结构边坡中，见图3(b).此外，在北帮 破坏，主要发生于块状结构类型边坡。楔形体两侧 块状结构边坡中，常见沿一组平行于边坡走向，倾向 由两组交叉节理切割坡体形成. b 图2采场边坡岩体结构类型.(a)块状结构：(b)碎裂结构：()散体结构 Fig.2 Rock mass structures of the open-pit slope:(a)block structure:(b)fractured structure:(c)discrete structure 图3边坡破坏模式.(a)圆弧形坍塌破坏：(b)楔形破环：()组合块体破坏 Fig.3 Failure patterns of the slope:(a)circular sliding failure:(b)wedge shaped failure;(c)combined block failure 2.1.5边坡工程地质分区 依据上述原则，将大顶铁矿边坡分为I、Ⅱ 由于矿区不同部位工程地质岩组分布特征不 和Ⅲ三个工程地质区，如图4所示.I区位于西 同，边坡要素及方位不同，岩体变形破坏类型也不 北帮，边坡最大标高690m,边坡垂直高度216m; 同，为确切地反映各区段边坡的客观实际，显然不 岩体以块状结构为主，节理裂隙发育，局部节理 能只用单一的地质模型和边坡结构模型来进行边 贯通性强，中上部岩体中存在风化软弱夹层，易 坡稳定性计算和分析，必须根据采场边坡岩体各 形成组合块体平面滑移破坏.Ⅱ区位于东帮，边 区段的实际特征，结合采场边坡设计方案，将不同 坡最大标高762m,边坡垂直高度288m;岩体以 地质结构和不同岩体结构的边坡加以区分.根据 碎裂结构为主，局部为散体结构，易形成台阶坍 工程地质分区，可以建立各分区相应的地质模型塌破坏.Ⅲ区位于东南帮，边坡最大标高702m, 和边坡结构模型，为边坡稳定性计算提供基础边坡垂直高度228m;岩体上部以散体结构为主， 依据圆 易形成小规模圆弧形滑移破坏，下部为块状结 具体的工程地质分区依据如下四个指标：(1) 构，除边坡中部存在规模不大的风化软弱夹层， 工程地质岩组特征：(2)岩体结构特征：(3)岩体不 其完整性较好，层面与边坡面反顷或斜交，不会 连续面分布特征：(4)采矿设计及边坡方位的变化. 直接构成边坡滑动面.第 3 期 蔡美峰等: 大顶铁矿露天采场边坡稳定性分析与优化设计 构． 碎裂结构边坡主要由石英粉砂岩和细砂岩夹泥 岩构成． 岩体受层面、节理等不连续面交错切割呈 碎块状，强度较低． 采场大部分东帮边坡为此类型 结构，见图 2( b) ． ( 3) 散体结构． 散体结构边坡主 要由泥岩夹粉砂岩构成． 采场东南帮及局部东帮边 坡为此类型结构，见图 2( c) ． 2. 1. 4 边坡破坏模式调查与分析 根据现场调查，采场东南帮和东帮局部散体结 构边坡破坏较多，破坏形式主要为圆弧形坍塌破坏， 见图 3( a) ． 另一种出现较多的破坏为楔性破坏，多 形成于块状结构边坡中，见图 3( b) ． 此外，在北帮 块状结构边坡中，常见沿一组平行于边坡走向，倾向 坡面，倾角与坡角相近或稍缓于坡角的节理面滑落 的组合块体破坏，其特点是节理面常形成大光面，见 图 3( c) ． 综合采场边坡已形成的边坡破坏，以及对矿区 实际地质资料的分析，预测大顶铁矿采场边坡潜在 破坏模式主要有以下三种: ( 1) 弧形破坏，主要发生 在散体结构类型和碎裂结构类型边坡． ( 2) 复合型 平面破坏，主要发生在块状结构类型边坡． 其中，台 阶边坡多形成沿单一节理面破坏，总体边坡可形成 组合块体破坏，通常称为复合型平面破坏． ( 3) 楔形 破坏，主要发生于块状结构类型边坡． 楔形体两侧 由两组交叉节理切割坡体形成． 图 2 采场边坡岩体结构类型 . ( a) 块状结构; ( b) 碎裂结构; ( c) 散体结构 Fig． 2 Rock mass structures of the open-pit slope: ( a) block structure; ( b) fractured structure; ( c) discrete structure 图 3 边坡破坏模式 . ( a) 圆弧形坍塌破坏; ( b) 楔形破坏; ( c) 组合块体破坏 Fig． 3 Failure patterns of the slope: ( a) circular sliding failure; ( b) wedge shaped failure; ( c) combined block failure 2. 1. 5 边坡工程地质分区 由于矿区不同部位工程地质岩组分布特征不 同，边坡要素及方位不同，岩体变形破坏类型也不 同，为确切地反映各区段边坡的客观实际，显然不 能只用单一的地质模型和边坡结构模型来进行边 坡稳定性计算和分析，必须根据采场边坡岩体各 区段的实际特征，结合采场边坡设计方案，将不同 地质结构和不同岩体结构的边坡加以区分． 根据 工程地质分区，可以建立各分区相应的地质模型 和边坡 结 构 模 型，为边坡稳定性计算提供基础 依据［8］． 具体的工程地质分区依据如下四个指标: ( 1) 工程地质岩组特征; ( 2) 岩体结构特征; ( 3) 岩体不 连续面分布特征; ( 4) 采矿设计及边坡方位的变化． 依据上述 原 则，将 大 顶 铁 矿 边 坡 分 为Ⅰ、Ⅱ 和Ⅲ三个工程地质区，如图 4 所示． Ⅰ区位于西 北帮，边坡最大标高 690 m，边坡垂直高度 216 m; 岩体以块状结构为主，节理裂隙发育，局部节理 贯通性强，中上部岩体中存在风化软弱夹层，易 形成组合块体平面滑移破坏． Ⅱ区位于东帮，边 坡最大标高 762 m，边坡垂直高度 288 m; 岩体以 碎裂结构为主，局部为散体结构，易形成台阶坍 塌破坏． Ⅲ区位于东南帮，边坡最大标高 702 m， 边坡垂直高度 228 m; 岩体上部以散体结构为主， 易形成小规模圆弧形滑移破坏，下 部 为 块 状 结 构，除边坡中部存在规模不大的风化软弱夹层， 其完整性较好，层面与边坡面反顷或斜交，不会 直接构成边坡滑动面． ·241·