郭昂青

黑龍江省齊齊哈爾礦產(chǎn)勘查開發(fā)總院，黑龍江齊齊哈爾161006

內(nèi)蒙古烏努格吐山銅鉬礦露天采場邊坡工程地質(zhì)特征及破壞類型

郭昂青

黑龍江省齊齊哈爾礦產(chǎn)勘查開發(fā)總院，黑龍江齊齊哈爾161006

通過對烏努格吐山銅鉬礦露天采場邊坡自然背景條件、巖體結(jié)構(gòu)類型、巖石力學(xué)參數(shù)、工程地質(zhì)巖組特征、結(jié)構(gòu)面特征、邊坡工程地質(zhì)分區(qū)、邊坡穩(wěn)定性評價、邊坡破壞類型及規(guī)模等論述，闡明了露天采場邊坡工程地質(zhì)特征.邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果表明，A區(qū)A-A′剖面、C區(qū)E-E′剖面穩(wěn)定性計算結(jié)果不能滿足安全系數(shù)的要求，其他區(qū)邊坡總體穩(wěn)定性較好.露天采場現(xiàn)處于生產(chǎn)建設(shè)階段，邊坡正處于剝離形成過程中，邊坡幾何形態(tài)保存較完整，僅局部出現(xiàn)小型崩塌、垮塌、粒狀解體、楔形破壞、地裂縫和大氣降水沖刷等.尚未出現(xiàn)較大規(guī)模破壞，現(xiàn)狀邊坡總體穩(wěn)定，基本可代表未來邊坡的破壞類型和穩(wěn)定狀態(tài).

露天采場；邊坡；工程地質(zhì)特征；破壞類型；烏努格吐山；內(nèi)蒙古

1 礦區(qū)概況

1.1 基本概況

烏努格吐山銅鉬礦區(qū)位于內(nèi)蒙古滿洲里市西南24 km，距新巴爾虎右旗146 km，行政區(qū)劃屬內(nèi)蒙古新巴爾虎右旗呼倫鎮(zhèn)管轄，礦區(qū)面積9.84 km2.銅金屬儲量300×104t，鉬金屬儲量60×104t，為我國第四大銅鉬伴生礦床.礦山二期工程建成投產(chǎn)后，企業(yè)將發(fā)展成為日處理礦石量7.5×104t，年產(chǎn)銅金屬7×104t，鉬金屬7500 t，實現(xiàn)年產(chǎn)值近40億元.

烏努格吐山銅鉬礦為露天開采，露天采場設(shè)計東幫邊坡最高標高858.00 m，采場坑底標高225.00～ 240.00 m，設(shè)計終了邊坡最大高差約為578 m，屬于高陡邊坡.露天開采終了境界圈定的采場尺寸為：上口3640m×1330m，下口1360m×160m，封閉圈標高735m.露天采場目前最低開采水平為735 m，最高開采標高為855 m，形成高15 m的10個臨時臺階（735、750、765、780、795、810、825、840、855和870 m），現(xiàn)露天采坑深135 m.

1.2 氣候特征

礦區(qū)地處中緯度地區(qū)，屬于溫帶半干旱大陸性氣候.據(jù)滿洲里氣象站53年資料（1957～2009年），年平均降水量287.70 mm，降水多集中在6～8月份，占全年的74.3%，最大一日降水量97.5 mm（1995年）；年平均蒸發(fā)量為1457.10 mm，是降水的5.1倍；年平均氣溫為-0.70℃；絕對平均濕度為5.4 mm；季節(jié)凍土最大深度為3.89 m；風(fēng)向多為西南風(fēng)，月平均風(fēng)速4.9 m/s.

1.3 地形地貌特征

礦區(qū)地處低山丘陵區(qū)，山勢走向北東，一般標高750 m左右，總體來說山勢平緩，地形開闊.礦區(qū)北段最高為大里圖山889.5 m，礦區(qū)南段烏努格吐山862.8 m，最低處標高650.7 m.山坡自然坡度多在9.2～18.4°之間.由于礦山露天開采，原北礦段的大里圖山已變成深達135 m弓形不規(guī)則凹地.

2 地質(zhì)背景特征

2.1 巖體組成

礦區(qū)表層主要由第四系殘坡積亞黏土和碎石組成，厚度1～38 m.溝谷中分布有亞黏土、砂、礫石等松散堆積物，厚度小于30 m.第四系下部主要由燕山早期和燕山晚期侵入巖組成.

（1）燕山早期侵入巖：廣泛出露于礦區(qū)范圍內(nèi)，稱烏努格吐山巖體，約占礦區(qū)面積的60%以上，鉀-氬法同位素年齡176.9～201.0 Ma.巖體主體巖性為黑云母花崗巖，是礦區(qū)主要含礦圍巖.

（2）燕山晚期侵入巖：①次流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖，燕山晚期第一次侵入形成，屬成礦期前火山碎屑熔巖管道相.出露于礦區(qū)560～640地質(zhì)勘探線北西端，呈北西向略有拉長的陡立巖筒狀產(chǎn)出.地表出露長約800 m，平均寬約600 m，面積0.48 km2.主體巖性為次流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖.②次斜長花崗斑巖，燕山晚期第二次侵入形成，屬成礦期次火山巖管道相，出露于礦區(qū)的中部.地表出露長950m，平均寬470m，面積0.42km2.平面上呈北東延長不規(guī)則的橢圓狀，剖面上為陡立的斜筒狀.主體巖性為次斜長花崗斑巖，是本礦區(qū)主要攜礦巖體.鉀-氬法同位素年齡138 Ma.③次英安質(zhì)角礫熔巖，燕山晚期第三次侵入形成，屬成礦期后次火山侵入角礫巖筒相，出露于礦區(qū)的南部.地表出露長3100 m，平均寬600 m，最寬處1000 m，最窄處僅80 m，面積約1.25 km2.呈陡立巖筒狀產(chǎn)出.巖性以次英安質(zhì)角礫熔巖為主體，對礦體起破壞作用??雷國偉，等.烏努格吐山礦區(qū)銅鉬礦勘探報告.2006..

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)位于中生代陸相火山盆地邊緣的古隆起部位.區(qū)域性北東向額爾古納-呼倫深斷裂在礦區(qū)東側(cè)約25 km處通過.受其影響，旁側(cè)次一級斷裂構(gòu)造十分發(fā)育.礦區(qū)主要斷裂系統(tǒng)為北東向、北西向和近東西向3組.從形成時間和穿插關(guān)系來看，北東向斷裂形成早，近東西向斷裂形成晚于北東向斷裂，早于北西向斷裂，北西向斷裂形成較晚??張鵬程，等.烏努格吐山礦區(qū)銅鉬礦南礦段補充勘探報告.2010..

（1）北東向斷裂：為礦區(qū)主要斷裂，屬壓扭性，具長期繼承發(fā)展特點.早期北東向斷裂與北西向斷裂交匯部位不僅控制火山機構(gòu)的形成，而且為次斜長花崗斑巖侵入提供了構(gòu)造空間.北東向斷裂有F1、F2、F3、F4、F5、F6、F10、F11、F12、F16、F18、F19、F20.

（2）近東西向斷裂：位于溝谷中，走向長2800 m，傾向350～20°，傾角70～80°，屬于張扭性平移正斷層，破壞了環(huán)形礦帶的連續(xù)性.以F7斷層為界，分為南北2個礦段.根據(jù)巖石蝕變帶及礦體被錯斷的距離，可知南礦段相對向西平移和抬高，北礦段相對向東平移和下降，水平錯距600～700 m，垂直位移不大，有斷層角礫存在.此外，近東西的斷裂還有F9、F13、F14、F15、F17.

（3）北西向斷裂：地貌上為溝谷地形，在南東端地表見斷層角礫巖分布，傾向70°，傾角60～70°，沿走向長大于2000 m，破壞礦體和巖體空間連續(xù)性.北西向斷裂有F8.

（4）環(huán)形斷裂：圍繞火山管道發(fā)育有斷續(xù)環(huán)形斷裂，在北礦段東部出露顯著，產(chǎn)狀變化與火山管道產(chǎn)狀相吻合，傾角65～80°.有次斜長花崗斑巖枝（體）、流紋斑巖和安山玢巖巖脈充填.

2.3 巖石蝕變

礦區(qū)具有典型的斑巖銅鉬礦床蝕變特征.以次斜長花崗巖體為核心，呈環(huán)狀面型蝕變分帶明顯，與礦化關(guān)系極為密切.北礦段蝕變帶長2500～2800 m，寬200～350 m；南礦段長2000～2600 m，寬1000～1800 m.礦區(qū)地表蝕變范圍達7 km2左右.北礦段和南礦段原是一個統(tǒng)一的環(huán)形蝕變帶，被F7平移正斷層、F8斷層和次英安質(zhì)角礫熔巖破壞.

根據(jù)標型蝕變礦物類型、組合特征、連續(xù)發(fā)育程度以及礦化的關(guān)系，將礦區(qū)蝕變劃分為3個帶：（1）石英-鉀長石化帶；（2）石英-絹云母-水白云母化帶；（3）伊利石-水白云母化帶?.

伊利石化、水云母化、鉀長石化蝕變是邊坡巖體強度降低的主要因素，伊利石化、水云母化、鉀長石化強蝕變巖石具有遇水易軟化、崩解、粒狀解體等不良工程地質(zhì)特征，長期暴露地表往往表現(xiàn)為散體狀結(jié)構(gòu).因巖石多成松軟土狀，強度低，其穩(wěn)定性差，露天采場邊坡易發(fā)生圓弧形破壞，對未來相關(guān)區(qū)段邊坡的穩(wěn)定性影響較大.

2.4 水文地質(zhì)條件

2.4.1 地下水類型

（1）第四系孔隙水：主要分布在礦區(qū)北部和西部的溝谷中.含水層由沖洪積砂礫石組成，含水層厚度6.7～17.2 m，水位埋深7.9～8.4 m，水位746.86～736.36 m，水位年變幅1.0 m左右.單位涌水量0.173～0.622 L/s·m，為中等富水性.滲透系數(shù)2.84～7.60 m/d，為良透水.該含水層對露天采場邊坡穩(wěn)定性影響小.

（2）基巖風(fēng)化裂隙水：礦區(qū)均有分布，水位埋深6.45～64.0 m，水位725～798 m，含水層厚度7.4～80.9 m，平均厚38.1 m；單位涌水量0.001～0.235 L/s·m，屬弱富水性—中等富水性.滲透系數(shù)0.002～1.050 m/d，為弱透水—半透水.地下水水位年變幅1.25～3.53 m.該含水層對露天采場邊坡穩(wěn)定性影響小.

（3）構(gòu)造裂隙水：主要分布在構(gòu)造破碎帶及影響帶中，平均厚度8.0～30.3 m，水位729～798 m，單位涌水量0.001～0.780 L/s·m，屬弱富水性—中等富水性.滲透系數(shù)0.005～2.460 m/d，為弱透水—良透水.水位年變幅0.92～1.01 m，為礦床直接充水含水層.從現(xiàn)有露天采場邊坡工程地質(zhì)測繪看，構(gòu)造裂隙水對邊坡的穩(wěn)定性影響很小.

2.4.2 地下水補給徑流排泄條件

區(qū)內(nèi)地表水體極不發(fā)育，大氣降水是礦區(qū)地下水的唯一補給來源.基巖裸露區(qū)和槽探開挖區(qū)，降水通過基巖風(fēng)化裂隙滲入補給地下水.地下水的運動主要受巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌因素的控制，地下水流向總的趨勢是由北東流向南西.地下水的排泄以地下側(cè)向徑流和人工開采為主，其次是露天開采對地下水的疏干.現(xiàn)露天采場邊坡裂隙中只有極少量地下水流出，對露天采場邊坡不構(gòu)成威脅.

礦體大部分位于侵蝕基準面以下，地形有利于自然排水，露天采坑地下水易于疏干.根據(jù)鉆孔地下水水位監(jiān)測資料，地下水類型主要為基巖風(fēng)化帶裂隙潛水，在終了邊坡不存在較高水頭的地下水，即相對靜止水位以下的地下水對邊坡的穩(wěn)定性影響不大.

3 露天采場邊坡工程地質(zhì)特征

3.1 邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型

巖體結(jié)構(gòu)反映巖體的完整性與破碎程度.根據(jù)采場邊坡工程地質(zhì)測繪及工程地質(zhì)孔資料，將巖體劃分為整體狀、塊狀、鑲嵌狀、碎裂狀、散體狀和松散狀6種結(jié)構(gòu)類型［1］.由于露天采場邊坡巖體結(jié)構(gòu)差異性較大，節(jié)理裂隙發(fā)育、分布不均，大部分巖體結(jié)構(gòu)類型介于兩種結(jié)構(gòu)類型之間.因此，除了將散體狀結(jié)構(gòu)和松散狀結(jié)構(gòu)單獨劃分之外，整體狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)難以單獨圈定，采用塊狀-整體狀結(jié)構(gòu)和鑲嵌-碎裂結(jié)構(gòu)兩種過渡類型表示??郭昂青，等.內(nèi)蒙古烏努格吐山銅鉬礦露天采場邊坡巖土工程勘察報告.2011..

3.2 巖石力學(xué)參數(shù)

根據(jù)61組巖石物理力學(xué)樣品試驗測試結(jié)果，經(jīng)綜合分析整理，取其平均值作為本次推薦的巖石力學(xué)參數(shù)指標（見表1）.由表1可以看出，微風(fēng)化帶和未風(fēng)化帶巖石強度高，構(gòu)造破碎帶和蝕變帶巖石強度較低，構(gòu)造破碎帶巖石強度最低.

表1 巖石力學(xué)參數(shù)推薦值一覽表

表1還可以證明相同圍壓下干燥試樣的抗壓強度均高于飽水試樣的抗壓強度這一規(guī)律，這是因為干燥試樣顆粒間的黏聚力和摩擦力較大的緣故.飽水對巖石具有一定的軟化作用，降低了試樣的強度.另外，飽水從一定程度上也降低了巖石的剛度，增加了巖石的柔性［2］.試樣的軟化系數(shù)均小于0.75，軟化性相對強，同時也可以說明其抗凍性和抗風(fēng)化能力相對弱［3］.

3.3 工程地質(zhì)巖組

根據(jù)露天采場巖體巖石的堅硬程度、巖性、完整程度、風(fēng)化、蝕變等特征劃分為4個工程地質(zhì)巖組.

（1）較堅硬—堅硬塊狀整體狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組：該工程地質(zhì)巖組主要分布在微風(fēng)化帶-未風(fēng)化帶巖體中，巖石單軸飽和抗壓強度36.0～88.0 MPa，屬較堅硬—堅硬類巖石.巖體較完整，以塊狀整體狀結(jié)構(gòu)為主，結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，呈閉合狀態(tài)，結(jié)構(gòu)面平均密度2.9條/m.

（2）較軟—較堅硬鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組：主要分布在弱風(fēng)化帶巖體中，巖石單軸飽和抗壓強度21.5～54.6 MPa，屬較軟—較堅硬巖類巖石.巖體不完整，以鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)為主，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，呈閉合狀態(tài)，結(jié)構(gòu)面平均密度3.1條/m.

（3）軟—極軟散體狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組：主要分布在強風(fēng)化帶和構(gòu)造破碎帶中，巖石單軸飽和抗壓強度小于2.15 MPa，屬極軟巖類巖石.巖體不完整，以散體狀結(jié)構(gòu)為主，結(jié)構(gòu)面極發(fā)育，呈閉合-張開狀態(tài)，結(jié)構(gòu)面平均密度8.7條/m.

（4）松散狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組：主要分布在強風(fēng)化帶以上，主要為第四系殘坡積物，厚度1.0～38.0 m，呈松散狀結(jié)構(gòu).上部為粉質(zhì)黏土，具中等壓縮性，承載力特征值200 kPa；下部礫砂或角礫，中密，標準貫入擊數(shù)19.8擊/30 cm，重型動力觸探22.4擊/10 cm，承載力特征值250 kPa??郭昂青，等.內(nèi)蒙古烏努格吐山銅鉬礦露天采場邊坡巖土工程勘察報告.2011..

根據(jù)鉆孔資料，未來終了邊坡下部巖體一般由強度較高和完整性較好的Ⅰ類巖組構(gòu)成，邊坡穩(wěn)定性較好；中部邊坡巖體一般由Ⅱ、Ⅲ類巖組構(gòu)成，夾破碎和強度較低的Ⅳ類巖組構(gòu)成，其邊坡穩(wěn)定性一般，視邊坡的不同部位差異性較大；邊坡上部強風(fēng)化帶巖體強度低，為軟—極軟散體狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組，巖體完整性和均一性差，邊坡穩(wěn)定性較差.總體而言，終了邊坡中上部巖體（因剖面不同標高有所變化）存在似圓弧破壞的可能.

3.4 結(jié)構(gòu)面特征

露天采場內(nèi)結(jié)構(gòu)面比較發(fā)育，長度大于500 m的劃分為Ⅱ級結(jié)構(gòu)面，在礦區(qū)屬于區(qū)域性構(gòu)造，共有F1、 F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8Ⅱ級結(jié)構(gòu)面.長度在500～20 m的劃分為Ⅲ級結(jié)構(gòu)面，共有F10、F11、F12、F13、F14、F15、F16、F17、F18、F19、F20、F21Ⅲ級結(jié)構(gòu)面.長度小于20 m的劃分為Ⅳ結(jié)構(gòu)面，主要為環(huán)狀結(jié)構(gòu)面.

根據(jù)本次節(jié)理裂隙測量統(tǒng)計，露天采場節(jié)理裂隙優(yōu)勢方位主要是：走向以40～50°、330～340°、70～80°為主，傾向以240～250°、130～140°、290～300°為主，傾角以70～80°、60～70°、80～90°為主.

綜合分析認為，未來終了邊坡面附近分布的Ⅲ級和Ⅳ級結(jié)構(gòu)面是造成邊坡局部破壞的主要因素之一，主要表現(xiàn)為小規(guī)模的單臺階平面破壞、楔形破壞和傾倒破壞等.另外，普遍發(fā)育的節(jié)理裂隙是破壞巖體完整性、降低巖體強度的主要因素，對邊坡穩(wěn)定性的影響較大.

3.5 工程地質(zhì)分區(qū)

根據(jù)露天終了邊坡形態(tài)，并綜合考慮邊坡巖性、巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面（節(jié)理面和斷層）等因素，將露天采場邊坡進行工程地質(zhì)分區(qū).本次將邊坡劃分為5個工程地質(zhì)分區(qū)（見圖1）.

A區(qū)：該區(qū)位于采場東幫，巖性以黑云母花崗巖為主，局部出露花崗斑巖，邊坡面平順，呈南北走向.AA′（見圖2）剖面和B-B′剖面為該區(qū)控制性剖面.F4斷層走向長2000 m，傾向延深840 m，傾向290～325°，傾角75°，沿斷層產(chǎn)生幾米至十幾米寬的擠壓破碎帶，見斷層泥，并有晚期流紋斑巖等脈巖充填.該斷層在該區(qū)出露，位于A-A′剖面和B-B′剖面之間，并且傾向發(fā)生改變，在A-A′剖面控制區(qū)域傾向與邊坡走向近似平行.由于其傾角較陡，不會直接構(gòu)成邊坡滑動面.A-A′剖面+630 m標高以上存在破碎帶，其傾向與邊坡傾向一致，傾角較緩，該處邊坡組合臺階破壞類型受該破碎帶控制，為折線型破壞類型.

B區(qū)：該區(qū)位于采場南幫，巖性以次斜長花崗斑巖和次英安角礫熔巖為主，邊坡總體形狀呈凸形.C-C′剖面和D-D′剖面為該區(qū)控制性剖面.F1斷層走向長1300 m，傾向320°，傾角55～65°，傾斜延深達500 m，沿斷層兩側(cè)有擠壓破碎和流紋斑巖及安山斑巖充填.該斷層在該區(qū)與邊坡面的走向平行，但傾向相反，因此對該邊坡穩(wěn)定不構(gòu)成直接影響.

圖1 烏努格吐山銅鉬礦露天采場工程地質(zhì)略圖Fig.1 Engineering geological sketch map of the open pit of Wunugetushan Cu-Mo mine1—工程地質(zhì)分區(qū)編號（code of engineering geological zone）；2—第四系（Quaternary）；3—黑云母花崗巖（biotite granite）；4—次流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖（sub-rhyolitic crystal fragment tuff lava）；5—次斜長花崗斑巖（sub-plagiogranite porphyry）；6—次英安質(zhì)角礫熔巖（sub-dacitic brecciated lava）；7—脈巖（dike）；8—鉆孔編號（borehole code）；9—工程地質(zhì)分區(qū)界線（boundary of engineering geological zone）；10—斷層及編號（fault and code）；11—破碎帶（fracture zone）；12—破碎帶產(chǎn)狀（occurrence of fracture zone）；13—工程地質(zhì)剖面線（engineering geological section）；14—地質(zhì)界線（geological boundary）；15—蝕變界線（boundary of alteration）；16—露天采場界線（boundary of open pit）；17—現(xiàn)露天采場范圍（present open pit）

C區(qū)：該區(qū)位于采場西南幫，巖性以黑云母花崗巖為主，邊坡總體形狀平順.E-E′剖面和F-F′剖面（見圖3）為該區(qū)控制性剖面.該分區(qū)內(nèi)有F4、F5、F16存在，走向均與邊坡面平行，傾向與邊坡傾向一致.但對該區(qū)最終邊坡可能產(chǎn)生影響的是F4斷層.在E-E′剖面，F(xiàn)4斷層對+220～+385區(qū)域組合臺階邊坡穩(wěn)定可能產(chǎn)生不利影響.E-E′剖面，+530 m標高以上，存在破碎帶，其傾向與邊坡傾向一致，傾角較緩，該處邊坡組合臺階破壞類型受該破碎帶控制，為折線型破壞類型；+220～+385區(qū)域組合臺階邊坡穩(wěn)定受F4斷層的影響，為折線型破壞類型.

D區(qū)：該區(qū)位于采場西北幫，地表出露巖性以黑云母花崗巖為主，邊坡總體形狀呈現(xiàn)凹凸形.G-G′剖面和H-H′剖面為該區(qū)控制性剖面.該分區(qū)內(nèi)有F2、F3、 F7存在，走向均與邊坡面平行或斜交，傾向與邊坡傾向相反，對該區(qū)總體邊坡穩(wěn)定性不構(gòu)成直接影響.

E區(qū)：該區(qū)位于采場北幫，地表出露巖性以次流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖為主，邊坡面平順.J-J′剖面為該區(qū)控制性剖面.從J-J′剖面可見，+690 m標高以下邊坡巖體屬于工程地質(zhì)I組；+690～+760 m標高巖體屬于工程地質(zhì)II組和III組，厚度70 m.F1斷層在J-J′剖面處與邊坡走向近似平行，傾向與邊坡面相反，其不會直接構(gòu)成邊坡滑動面.

4 邊坡穩(wěn)定性評價與破壞類型及規(guī)模

4.1 邊坡穩(wěn)定性評價

根據(jù)烏努格吐山銅鉬礦邊坡巖體的工程地質(zhì)特征，在分析比較的基礎(chǔ)上，選擇簡化Bishop法、Janbu法以及瑞典圓弧法計算邊坡穩(wěn)定性??代永新，等.烏努格吐山銅鉬礦邊坡穩(wěn)定性研究.2012..簡化Janbu法假定條塊間推力水平，幾乎沒有考慮條塊間抗剪強度的發(fā)揮，因而計算結(jié)果略偏保守.Bishop法是圓弧形滑動面普遍使用的穩(wěn)定性計算方法，且滿足所有條塊力的平衡條件.研究表明，簡化Bishop法與精確計算方法的計算成果很接近.因此簡化Bishop法是計算圓弧型破壞最常用的方法，計算精度也較高.瑞典圓弧法適宜于對均質(zhì)的黏性土邊坡進行分析，對于越不均質(zhì)的土體誤差越大.而且瑞典圓弧法由于不計入條間作用力，它的穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果是偏于安全的.為了更接近于真實的邊坡情況，人們考慮到條間作用力又建立了許多新的方法.

計算中考慮影響邊坡穩(wěn)定性的幾種重要因素（如地下水、爆破震動、軟弱結(jié)構(gòu)面以及邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)等），通過分析計算，得出以下主要結(jié)論：①通過對烏努格吐山銅鉬礦露天采場邊坡進行穩(wěn)定性分析研究，其中A-A′、E-E′剖面邊坡總體穩(wěn)定性尚不能達到允許最小安全系數(shù)；②軟弱結(jié)構(gòu)面的存在，大大降低了A-A′、E-E′剖面邊坡的穩(wěn)定性；③爆破震動也是引起邊坡破壞的重要誘發(fā)因素，震動敏感性分析表明，大藥量的爆破震動可使邊坡安全系數(shù)降低6%～10%左右，甚至更多，因此最大程度采取爆破降震措施，對維護邊坡的穩(wěn)定性非常重要；④基于烏努格吐山銅鉬礦未來高陡邊坡正處于大規(guī)模基建剝巖期開始時期，建議礦山采取削坡措施，對A-A′和E-E′剖面放緩總體邊坡角，提高邊坡的穩(wěn)定性.

總之，邊坡穩(wěn)定性分析是在大量的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)等資料的研究基礎(chǔ)上，運用工程界較為通用的極限平衡分析方法，采用滑動面自動搜索和優(yōu)化方法確定邊坡最危險破壞面，對設(shè)計邊坡穩(wěn)定性進行分析計算，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依據(jù)充分，計算模型和分析方法可靠.邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果表明，A區(qū)A-A′剖面、C區(qū)E-E′剖面穩(wěn)定性計算結(jié)果不能達到安全系數(shù)的要求，其他區(qū)邊坡總體穩(wěn)定性較好.

圖3 烏努格吐山銅鉬礦露天采場F-F′號勘探線工程地質(zhì)剖面圖Fig.3 Engineering geological profile along F-F′prospecting line in the open pit of Wunugetushan Cu-Mo mine1—第四系（Quaternary）；2—黑云母花崗巖（biotite granite）；3—花崗斑巖（granite porphyry）；4—次斜長花崗斑巖（sub-plagiogranite porphyry）；5—閃長玢巖（diorite porphyrite）；6—流紋斑巖（liparite）；7—安山玢巖（andesite porphyry）；8—構(gòu)造破碎帶（tectonic fracture zone）；9—松散狀結(jié)構(gòu)（fluffy structure）；10—散體狀結(jié)構(gòu)（granular structure）；11—鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)（mosaic cataclastic structure）；12—塊狀整體狀結(jié)構(gòu)（massive sturcture）；13—較堅硬-堅硬塊狀整體狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組（hard massive sturcture）；14—較軟-較堅硬鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組（soft mosaic cataclastic structure）；15—軟-極軟散體狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組（very soft granular structure）；16—松散狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組（loose structure）；17—地質(zhì)界線（geological boundary）；18—工程地質(zhì)巖組與巖體結(jié)構(gòu)界線（boundary between engineering geological petrofabric and rock mass structure）；19—地下水水位線（groudwater level）；20—含水層底板界線（aquifer bottom）21—強風(fēng)化帶底界（bottom of strongly weathered zone）；22—微風(fēng)化帶底界（bottom of slightly weathered zone）；23—鉆孔編號及標高（borehole number and elevation）；24—鉆孔深度（drilling depth）；25—露天采場開采邊界（open pit boundary）

4.2 邊坡破壞類型及規(guī)模

根據(jù)露天采場邊坡工程地質(zhì)調(diào)查，露天采場內(nèi)巖質(zhì)邊坡現(xiàn)狀是比較穩(wěn)定的，僅局部出現(xiàn)小型崩塌、楔形破壞、垮塌等類型的小規(guī)模邊坡破壞.陡傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)育是引發(fā)邊坡崩塌傾倒破壞的主要因素；強風(fēng)化、強蝕變是引發(fā)邊坡粒狀解體的主要因素；兩組緩傾角“X”節(jié)理相交與邊坡面的不利組合是小型楔形破壞的形成要素.土質(zhì)邊坡主要以地裂縫破壞為主.

根據(jù)工程地質(zhì)鉆孔揭露，未來終了邊坡上部強風(fēng)化帶巖體強度低，為軟—極軟散體狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組，巖體完整性和均一性差，有產(chǎn)生較小規(guī)模圓弧滑動破壞的可能.弱風(fēng)化帶巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖石力學(xué)強度相對低，巖體結(jié)構(gòu)為鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，為較軟—較堅硬鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組，邊坡巖體的穩(wěn)固性一般，產(chǎn)生大規(guī)模邊坡破壞的可能性不大，受不利結(jié)構(gòu)面影響，局部產(chǎn)生小規(guī)模的單臺階楔形破壞、崩塌破壞的可能性較大.微風(fēng)化帶和未風(fēng)化帶巖體結(jié)構(gòu)面一般不發(fā)育，結(jié)構(gòu)面偶見褐鐵礦化，巖石力學(xué)強度較高，巖體結(jié)構(gòu)多為塊狀整體狀結(jié)構(gòu)，為較堅硬—堅硬塊狀整體狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組，邊坡巖體的穩(wěn)固性較好，產(chǎn)生大規(guī)模邊坡破壞的可能性不大.

現(xiàn)狀露天采場僅限于北礦段東部和中部開采，且尚未形成封閉圈.目前采礦坑底標高最低為735 m，最大開采深度135 m，單臺階邊坡高度15 m左右，邊坡角45~75°，露天采場邊坡比較穩(wěn)定，僅局部出現(xiàn)小型崩塌、楔形破壞、沖刷、垮塌和地裂縫等類型的小規(guī)模邊坡破壞.綜合分析認為，未來終了邊坡可能出現(xiàn)的較大規(guī)模的邊坡破壞主要有似圓弧破壞和折線型破壞，前者主要是由低強度邊坡體失穩(wěn)所致，后者主要是由傾向與邊坡傾向一致，傾角較緩的軟弱結(jié)構(gòu)面引致.

5 結(jié)論

（1）露天采場邊坡主要由燕山期侵入巖組成，巖體相對完整，強度相對高.地下水以基巖裂隙水為主，分布極不均勻，富水性相對弱.在邊坡中不存在較高水頭的地下水，地下水對露天采場邊坡的穩(wěn)定性影響小.

（2）邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型：除表層為松散狀結(jié)構(gòu)、強風(fēng)化帶和構(gòu)造破碎帶為散體狀結(jié)構(gòu)外，主要為塊狀-整體狀結(jié)構(gòu)和鑲嵌-碎裂結(jié)構(gòu).

（3）工程地質(zhì)巖組由上至下為：①松散狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組；②較軟—較堅硬鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組；③較堅硬—堅硬塊狀整體狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組；④軟—極軟散體狀結(jié)構(gòu)工程地質(zhì)巖組，只分布在強風(fēng)化帶和構(gòu)造破碎帶中.

（4）邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果表明，A區(qū)A-A′剖面、C區(qū)E-E′剖面穩(wěn)定性計算結(jié)果不能達到安全系數(shù)的要求，其他區(qū)邊坡總體穩(wěn)定性較好.

（5）露天采場邊坡現(xiàn)階段破壞類型主要有小型崩塌、粒狀解體、楔形破壞、地裂縫和大氣降水沖刷等，尚未出現(xiàn)較大規(guī)模的邊坡破壞，邊坡現(xiàn)狀總體是穩(wěn)定的，可基本代表未來邊坡的破壞形式和穩(wěn)定狀態(tài).

［1］工程地質(zhì)手冊編委會.工程地質(zhì)手冊（4）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007:18.

［2］劉廷，張家銘，徐曉波，等.三軸壓縮下云母片巖強度和變形特征試驗研究［J］.工程勘察,2013,41（1）:8.

［3］李智毅，楊裕云.工程地質(zhì)學(xué)概論［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 1994:56.

GUO Ang-qing

Qiqihar Institute of Mineral Resources Exploration and Development,Qiqihar 161006,Heilongjiang Province,China

The engineering geological characteristics of the open pit slope of Wunugetushan Cu-Mo mine are analyzed in respect to the natural background conditions,structural types of rock mass,rock mechanics parameters,engineering geological petrofabric features,slope engineering geological zoning,slope stability evaluation,slope failure type and size. Calculation of the slope stability shows that the A-A′profile in A zone and the E-E′profile in C zone cannot reach the requirement of safety factor.The slope stabilities in other zones are well.At present,the open pit is under construction.The slope is in the process of stripping and formation,in which the geometric shape is well kept,with only local small-scale collapse,granular disintegration,wedged failure,ground fissures and atmospheric precipitation erosion.As ofnow,the slope is generally stable,withoutsignificant damage,which can basically represent thefutureslope failure type and stability state. Key words：open pit;slope;engineering geology;failure type;Wunugetushan;Inner Mongolia

2015-06-03；

2015-11-02.編輯：李蘭英.

郭昂青（1960—），男，高級工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)勘察研究工作，通信地址黑龍江省齊齊哈爾市建華區(qū)中華西路208號，E-mail//gaq-sky@163.com