采石场双面边坡稳定性分析
边坡失稳通常发生在一定的地质背景条件下的，是由于某些诱发
因素的激发而导致的。尤其是在天气恶劣的情况下和地质活动很频繁的时期，大量的降水和地震是通常造成边坡失稳的主要原因。“5.12”汶川地震及降雨中诱发的各种滑坡灾害，这也促使降雨及地震条件边坡稳定性分析与安全评价日益成为国内外岩石工程与防灾减灾工程研究的热点。鉴于此，本项目主要做的是对砖厂进行安全评价，重点在对其周围的边坡稳定性分析，尤其是在降雨和人工爆破的情况下对边坡稳定性的分析计算。结合该砖厂的具体工程实践提出在降雨或者人工爆破震动的情况下对边坡稳定的防治方案。 【案例分析】
某采矿场边坡坍塌 埋死3人
2003年10月31日16时10分，位于大连市甘井子区的大连FH石材厂，发生边坡坍塌，3名正在作业的矿工被坍塌的矿石掩埋致死。 一、事故详细经过：
2003年10月31日上午，某采矿场，郝AA安排矿工陈＊清理采矿场二层台面的运输道，董＊在同一层操作潜孔钻机打眼，凿岩工刘＊、朗＊清理采场坡面的浮石，陈＊驾驶挖掘机在三层台面清理矿石。当工作进行到16时10分左右，凿岩工刘＊、朗＊正在清理浮石的第二台阶与第三台阶之间的边坡突然坍塌（坍塌的矿石约4800立方米），将两人和正在坡面下方第三台阶进行作业的陈＊及驾驶的挖掘机一同埋在矿石中。事故发生后，经全力抢救，在坍塌的矿石中
找到了陈＊、刘＊、朗＊三人的尸体。 二、事故原因分析 （一）直接原因
1．FH石材厂采矿场的南部，矿岩节理比较发育，小的断层较多，而发生坍塌的梯段坡面因接近地表风化作用强，在断层面上沉积的泥质填塞物，因潮湿而减小断层面的粘着力，加上坍塌岩体断层面的坡角为35度，较岩层的倾角（20度）大，其在横断面上的重心与其在台阶坡面上支撑点间的坡角约50度左右，远大于岩石的自然安息角（37－38度），致使这部分矿岩产成自然下滑的作用力，当该力大于断层面上的粘着力时，使矿岩产生顺层滑动，是造成此起重大死亡事故发生的直接原因。
2．FH石材厂在采石场南部的的采矿活动，将发育的矿岩小的断层揭露了出来，在断层下方进行正常的采矿和爆破作业破坏了岩体的支撑，在潜孔机钻孔和挖掘机铲装作业的振动下，加速了处于不稳定的矿岩发生了顺层滑动，是造成此起重大死亡事故发生的另一直接原因,也是事故发生的主要原因。 （二）间接原因
1．FH石材厂缺乏矿山地质、采矿、爆破的专业技术人员，对坍塌部分地质构造情况比较特殊，可能发生边坡坍塌事故，认识不足，重视不够。也没有制定边坡安全管理的规定和防止边坡坍塌事故发生的措施。
2．FH石材厂对采矿现场的安全管理有漏洞。
3．YG村村民委员会在将富华石矿租赁经营后，对矿山开采的安全生产工作监管不到，使所属矿山近几年多次发生伤亡事故，也是造成此起重大死亡事故发生间接原因之一。
结论：由此，我们看出，采石场边坡的稳定性是十分重要的，它关系到财产和人员的安全问题，不容忽视。 A.该砖厂的环境地质条件
本项目所在地什邡市位于德阳市西南部，成都市西北部之间，距成都市60公里、德阳市20公里。南距成都市50km余，该厂周围主要是双面边坡，属双层边坡，层岩质边坡坡底线至第一层坡顶线高 H = 7.5 m;第一层坡顶线距离第二层坡顶线高H = 7.5 m坡角β=60°边坡岩体为白云质灰岩 ,坡脚底一层得层理面倾角为 α =20°，第二层的层里面倾角α =38°
边坡岩体力学参数和层间力学参数分别见表 1,表 2。
表 1 边坡岩体力学参数
表 2 层间力学参数
该采石场的边坡的简单结构图
B.初步分析
上面的滑动面的倾角?1大于结构面内摩擦角?1，即?1??1，设c1?0，则其上岩块体有下滑的趋势，因为两个滑动面相互接触，从而通过接触面将力传递给下面的块体，今称上面的岩块体为主动滑块体。再分析下面边坡滑块，下面的潜在滑动面的倾角?由于受到水的影响，其值具有很大的不确定性，很大程度上与结构体受水的侵入程度影响，其值可能处在摩擦角?2，即??2在大小上具有不确定性，按原理下面的块体是致滑动的或者不可滑动再有就是临界状态，但是它受到了上面滑动块体传来的力，使可能滑动的可能性加大，今称下面的岩块体为被动滑块体。为了使岩体保持平衡，必须对岩体施加支撑力Fb，该力与水平线成?角。假设主动块体与被动块体之间的边界面为垂直，对上、下两滑动体分别进行图所示力系的分析，可以得到为极限平衡而所需施加的支撑力： W1sin??1??1?cos??2??2??3??W2sin??1??1??3?22Fb? cos??2??2???cos??1??1??3? 式中?1、?2、以及?3分别为上面滑动面、下滑动面以及垂直滑动面上所α1用的摩擦角；W1和W2分别为单位宽度主动和被动滑块体的重量。 为了简单起见，假定所有摩擦角θα2是相同的，即?1??2??3??。 W1、W2、?1和?2之值， 如果已知Fb、则可以用下列方法确定岩坡的安全系数：将岩体结构面上的设计彩的Fs?内摩擦角值?available(或?采用)与之比较，用下列公式确定安全系数： tg?availabletg?required
C.模型建立及计算 M1M2M3 如上图所示，该采石场是属于双面坡结构，对于该模型进行初步分析，我们按照如图所示将该双面坡分分为M1、M2、M3这三个小的滑块，对于这三个共同作用的滑块，之间的互相作用，可以用一下简化的计算方式得出：
首先，对于该模型，边坡岩体为白云质灰岩，分为三个小的相互作用的滑块，其面积记为：S1=36㎡ S2=48.17㎡ S3=46.33㎡ 取该岩石的容重γ=24.6 KN/m3，我们为了方便，假设该模型的横向宽度为单位一，那么可以计算出每个滑块的重力为：W1=885.6KN W2=1184.98KN W3=1139.72KN , 假设这个模型具有相同的摩擦角， 即Φ1=Φ2=Φ3=27.5°则，摩擦系数tanΦ=0.52，同样我们取岩体滑面的内聚力相同即，C1=C2=C3=0.04MPa ，滑动面长度L1=12.18m L2=9.59m L3=12.34m，对于该模型的边坡结合该采石场的作业特点，总共存在四个比较突出的工况点，对于每个工况点都是该采石场的危险状态，我们只要对这四个危险状态下采石场边坡的稳定性进行分析，我们就可以得出该采石场边坡所处的状态，也更能够反映该采石场边坡是否构成危险源，是否应该采取必要的安全措施来保证作业的安全。 工况点一：对于边坡，处于自然状态下，即，没有外界的干扰下，对于该边坡是否处于稳定状态呢？这个是最核心的一种状态，如果在自然条件下都不是稳定的状态，那么在外界的干扰破坏下，这个边坡基本无法维持其状态，必然发生边坡的滑动，造成巨大的财产损失和