广西某大型露天矿边坡稳定性分析与评价

广西某大型露天矿边坡稳定性分析与评价

随着西部大规模开发的推进，西部地区开展了大规模的经济发展。随着土木工程和土木工程项目的日益突出，迫切需要进行定量研究，为工程灾害和防灾服务。刘伟强通过岩土工程原位测试试验和室内岩土试验确定计算参数,通过采用传递系数法对开挖后斜坡进行稳定性验算分析。陈泽松、羊建波等开展了公路路堑边坡开挖稳定性评价研究。颜克诚等开展了矿山边坡破坏模式与稳定性评价研究。依据广西田阳某水泥厂路堑边坡,针对边坡稳定性问题,在工程地质条件和现场调查的基础上,采用圆弧滑动法和折线滑动法对其路堑两侧边坡的稳定性进行了分析与评价,结果可为防治方案提供依据。1项目背景1.1道路边坡的防护工程地点位于广西田阳县那坡镇,由于矿石长皮带输送工程的兴建,形成了4个由人工开挖切坡形成的路堑边坡,边坡安全等级为二级。为了确保工程运营的安全,亟需开展边坡的稳定性分析与评价。1.2工程区内地层及工程地质研究区皮带通廊所经位置海拔标高135m~291m,相对高差约为156m。拟建区内无河流,有季节性溪流。研究区年平均气温18℃~22℃,年无霜期为307d~352d,降水量平均在1100mm~1350mm。雨季一般开始于5月中旬,结束于9月中旬,雨量占全年的75%以上,降水比较集中。根据现场调查、现场钻探揭露和已有资料,工程区内分布的地层主要为第四系耕植土、第四系残坡积粘土层、下第三系泥岩和灰岩和二叠系下统灰岩。研究区的区域构造线方向主要为北东向,根据国家标准GB50011-2001建筑抗震设计规范(2008年版)研究区场地抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g。2基性残坡积砂岩水泥生产线矿石皮带输送工程边坡主要有第四系耕植土、第四系残坡积粘土层、下第三系那读组泥岩、中风化泥岩和下第三系那读组中风化灰岩。根据试验成果和参数反演,可综合确定各岩土层的设计参数。3边坡稳定性评价和分析3.1结构岩质高切坡1)圆弧滑动法。综合结合GB50021-2001岩土工程勘察规范(2009年修订版)和GB50330-2002建筑边坡工程技术规范,土质高切坡和碎裂结构岩质高切坡采用圆弧滑动法进行计算。圆弧滑动法宜采用瑞典条分法,其稳定性系数通用计算公式见参考文献。2)折线滑动法。综合结合GB50021-2001岩土工程勘察规范(2009年修订版)和GB50330-2002建筑边坡工程技术规范,对可能产生折线滑动型的边坡应采用推力传递系数法进行计算,在应用此方法进行计算时,视岩土体为刚体,以平面二维问题来处理,即沿滑面走向取单位宽度的滑体进行计算,不考虑两侧滑体的摩擦力及其之间的挤压力。传递系数法的基本公式见文献。3.2边坡破坏模式因为本次勘察布设剖面数量较多,故根据每一段边坡各选取代表性剖面进行边坡的稳定性计算,具体为1号边坡选取剖面2—2',2号边坡选取剖面9—9',3号边坡选取剖面16—16',4号边坡选取剖面24—24'进行分析,分别构建了边坡地质模型。计算工况为天然工况和饱水工况。根据现场勘探成果2—2'剖面可知,该剖面可能发生滑动的破坏面有两种(见图1):其一是沿第四系残坡积物与强风化泥岩的接触面滑动,即图1中所示hm1;其二是由于强风化泥岩属于软岩,又较破碎、强度低,可能会沿圆弧滑动面产生整体滑移,从坡脚剪出,即图1中所示hm2。根据现场勘探成果图2中的9—9'剖面,第四系残坡积物与泥岩接触面倾角非常平缓,比较稳定。而由于强风化泥岩较破碎,强度低,边坡可能的破坏模式有两种:其一会沿强风化泥岩和中风化泥岩的接触面产生滑移,即图2中所示滑面hm1;其二是可能会沿在坡脚剪出的圆弧滑动面产生整体滑移,即图2中所示滑面hm2。根据现场勘探成果3号边坡图3中的16—16'剖面可知,第四系与泥岩的接触面倾角较缓,比较稳定。而由于强风化泥岩属于软岩,又较破碎、强度低,可能会沿圆弧滑动面产生整体滑移,从坡脚剪出,即图3中所示滑面。根据现场勘探成果可知,4号边坡地层主要共分为三层,依次为第四系耕植土层(Qpd)、第四系残积+坡积层(Qel+dl)和下第三系那读组强风化泥岩(E2n)。根据图4中的24—24'剖面可知,第四系残坡积物与强风化泥岩的接触面倾角较缓,稳定性较好。而由于强风化泥岩较破碎,强度低,所以边坡有可能会沿在坡脚剪出的圆弧滑动面产生整体滑移,即图4中所示滑面。3.3边坡稳定性分析采用上述圆弧滑动法和折线滑动法计算公式,代入各岩土体计算参数,各计算工况条件下的边坡稳定性系数如表1所示。根据GB50330-2002建筑边坡工程技术规范规定,若按照圆弧法进行稳定性计算,二级边坡的安全系数取1.25,若按照折线滑动法进行稳定性计算,二级边坡的安全系数取1.30。对比稳定性系数和安全系数,表明现状条件下边坡整体基本稳定,但安全的储备不足;且在饱和工况下边坡稳定性系数小于1.0,属于不稳定的状态,具体各剖面的评价结果详见表1。根据稳定性计算成果,有必要对此采取工程加固措施。4边坡稳定性分析1)工程研究区位于广西田阳县那坡镇,由于矿石长皮带输送工程的兴建,形成了4个由人工开挖切坡形成的路堑边坡,边坡安全等级为二级。为了确保工程运营的安全,亟需开展边坡的稳定性分析与评价。2)在区域地质资料分析和现场调查的基础上,构建了边坡地质模型,并进行了条分,采用规