稀土矿山土质边坡稳定性分析

广西某稀土矿山土质边坡坡度为 20°～40°。边坡场地分布的地层有：第四系坡残积层，残积层分为粉质粘土、第四系坡残积粘性土、第四系坡残积砂质粘性土，下伏基岩主要为下燕山期早期侵入的花岗岩，花岗岩分为全风化花岗岩、强风化花岗岩及中风化花岗岩。

根据现场调查可知，场地附近地表水系主要为位于坡底的积液沟内的积水，北侧及东侧的小河道， 属大陂河支流，其流量及水位随季节性变化。边坡底部及顶部无截排水沟。地下水类型主要为基岩裂隙水，主要赋存于全风化、 强风化花岗岩的风化裂隙中。地下水位埋深总体上也与地形变化一致。地下水主要靠大气降水补给，地下水位变化幅度受降雨量控制。稳定水位埋深为 12.60 m，标高为 83.58 m。

稀土矿山山体含水量长时间处在饱和状态，易引发采场滑坡灾害。滑坡一旦发生，将造成稀土资源损失和地质环境破坏，给矿山生产经营和环境水土保持带来极大隐患，甚至威胁矿区居民的生命财产安全。因此初步评价矿区现有山体边坡的稳定性，为后续的开采安全措施提供设计依据，是 1 项十分必要的工作。

1 极限平衡分析

1.1 计算工况

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)( 2016 版)与《中国地震动参数区划分》(GB18306-2015)规定[1-2]，矿区建筑抗震设防烈度为 VI 度，设计基本地震加速度值为 0.05g。根据《有色金属采矿设计规范》(GB50771-2012)要求[3]，地震烈度为 VI 度及以上地区，应分析地震对边坡稳定性的影响。为分析稀土矿山土质边坡的稳定性，依据矿山实际情况，在分析边坡稳定性时考虑地下水以及地震力的影响作用，设计了以下两种计算工况：I：自重+地下水;II：自重+地下水+地震力。

1.2 许用安全系数

许用安全系数的确定是评价边坡稳定性的主要指标，是 1 个很复杂的系统工程问题，本次许用安全系数采用有关设计规范[4]来确定。根据稀土矿山土质边坡的工程地质、水文地质、边坡高度等特点，边坡工程安全等级为 II～III 级，确定两种工况下的许用安全系数[K]分别为[5-6]：自重+地下水：[K]=1.15;自重+地下水+地震力：[K]=1.10。

1.3 分析方法

极限平衡法分析方法根据边坡潜滑面的形状及对条块间作用力的假设而分为很多种方法[7-8]，主要有：瑞典条分法(或 Fellenius 法)、简化 Bishop(毕晓普)法、Janbu(简布)简化法、Spencer(斯宾塞)法、Morgen-Prince(摩根斯坦—普赖斯)方法等。

由于简化 Bishop 方法所求的边坡圆弧破坏的安全系数值可反映边坡稳定性的实际状态，具有计算速度快且结果可靠等优点，本次采用该方法计算边坡的安全系数。

1.4 力学参数

在边坡位置开展工程勘察，开展了室内试验，对采取的岩、土试料依据国家、行业及地方相关规范规程进行室内分析试验，测试各岩土层的物理力学性质。

2 结果分析

采用 Roc-slide 极限平衡分析软件计算了在工况 I：自重+地下水条件下的边坡安全系数，，Roc-slide 计算边坡安全系数为1.230，大于许用安全系数 1.15，说明在自重+地下水条件下边坡属于稳定状态。

3 边坡防护措施

3.1 加强排水

基于多孔介质的渗流理论，收液巷道能在山体内部形成负压，将山体内部雨水导出。可考虑在采场山脚处增加收液巷道的布置，在每条积液沟末端巷道口挖一个沉砂池，沉砂池用管道连接至液氨母液中转池，巷道内用填充物填充。

3.2 设置保安矿体

保安矿体起到压坡脚的作用，充分利用山脚重力支撑作用，增大山体抗滑力。对于坡度大于 40°、表土层厚度大于 3 m、且矿体品位较低的山脚局部及采场陡崁上部边缘，可考虑将山脚沿坡面向上的一定深度的坡体作为保安矿体，利用自重增大滑阻力，减弱山脚蠕变程度，防止采场滑坡发生。

3.3 采场人工加固

人工加固是滑坡防控的重要工程措施，抗滑桩适用于浅中层滑坡，结合稀土矿区采场岩土工程环境，可通过施加外部抗滑作用力，加固采场下部临空面，起到稳定采场的作用。

4 结 论

为了得到某稀土矿山土质边坡的稳定性，采用Roc-slide 极限平衡分析软件，分析了边坡在“自重+地下水”、“自重+地震+地下水”2 种工况条件下的稳定性。得到了以下结论：

(1)根据工况 I 边坡稳定性计算结果，Rocslide 计算边坡安全系数为 1.230，大于许用安全系数 1.15，说明在自重+地下水条件下边坡属于稳定状态。

(2)根据边坡稳定性计算结果，边坡在自重+地震力+地下水工况下的稳定性系数为 1.103，大于许用安全系数 1.10，但安全系数与许用安全系数非常接近，说明该边坡在地震力作用下基本稳定，有发生灾害的可能，需要进一步采取防护措施。

(3)为防止边坡产生滑坡灾害，推荐了加强排水、设置保安矿体以及采场人工加固等 3 种方法。