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边坡岩体的治理工程方案设计

边坡岩体的综合分区及稳定性评价

1边坡岩体的综合分区

根据现场工程地质测绘资料,结合边坡危岩体评价结果,对场地地质灾害分布情况进行了分区[1]。1)Ⅰ区(浅层滑坡分布区)属于滑移式危岩。在勘测区内存在3处,受197°~213°∠42°~75°结构面控制。该结构面呈舒缓波状,无充填,贯通性好,倾角变化较大,与坡面形成顺向坡,产生滑移式破坏,其中以1070m平台形成的滑坡最为典型,破坏规模最大。2)Ⅱ区(松散崩塌堆积体)为松散岩块分布区。主要分布在各级开挖平台边缘、边坡上部,以孤石、坠石和落石为主,该区分布广泛,破坏规模不大但危害极大。3)Ⅲ区(碎裂岩体)以倾倒式危岩和坠落式危岩为主,在各级边坡已产生明显位移和松动。4)Ⅳ区(层状、块状岩体区)为相对稳定区,只有局部有坠落式危岩存在,危险较小。

2边坡岩体的稳定性评价

根据已揭露的边坡及附近的地质情况综合分析,矿体位于向斜构造的核部,围岩倾角较大;围岩体节理裂隙较发育,大多比较破碎,现场可以看出,岩层中各级结构面发育,节理、小断层以及软弱岩层夹层都有出露,对边坡的开挖以及以后的稳定造成了一定的影响。边坡危岩体以块状~碎裂状结构岩组为主,含构造破碎带,蚀变破碎带,岩体多见角闪变粒岩,其强度相对较高,风化带、裂隙破碎带的分布较集中。总体而言,边坡危岩体稳定性较差。边坡可能的破坏模式有沿大倾角结构面的局部崩塌破坏、浅表层的滑动破坏、近圆弧的复合破坏等。由于危岩体的节理裂隙非常发育,在人工爆破振动力、暴雨、暴晒冻胀等外部因素的作用下,发生较大规模的整体滑移式倾倒、坠落崩塌的可能性较大。

边坡治理工程设计参数的选取

边坡稳定性分析计算所采取的抗剪强度指标是依据《富蕴蒙库铁矿边坡地质灾害勘查报告》[1]来进行选取的,设计参数选取表见表1。

边坡综合治理工程方案设计

1Ⅰ区治理工程设计

1)治理工程措施的选择。Ⅰ区部分地段沿岩体的软弱结构面产生过顺层滑动,采用岩质边坡平面滑动稳定分析计算模式[2],计算方法为极限平衡法。本段边坡的治理采用预应力锚索进行支护[3]。2)锚索工程措施设计。a.按1∶0.75的边坡坡度修整坡面,使坡面达到一定的平整度。b.素喷C20细石混凝土一层,厚度5cm,挂8@200mm×200mm的钢筋网,再喷射厚度为5cm的C20细石混凝土一层[4]。c.锚索在坡面上的水平间距为3.0m,竖向间距为4.0m。d.锚索由8束15.2mm的1860MPa高强低松弛钢绞线组成,自由段采用外套22mm聚乙烯管作防腐处理,其锚固段长为8.0m,每根的最大抗拉力为11.8t,每个锚索孔的抗拉力为93.8t。锚索张拉力按抗拉力的75%考虑,即张拉力为70.4t。e.锚索孔直径为130mm,锚索与水平线的夹角为20°,锚索孔所灌注浆液采用纯水泥浆液,浆液水灰比为0.35~0.40。f.锚具采用OVM锚具系统,该锚具由锚环、夹片、锚板和螺旋筋组成。1000kN级锚索采用OVM15-8型锚具,张拉千斤顶用YCW150型。g.锚索承压板为正方形,宽度为1.0m,厚度为20cm,内配Φ14mm钢筋网一层,C30混凝土浇筑而成。h.锚墩上台面400mm×400mm,与锚索轴向垂直,高400mm(含承压板厚度),锥角35°,采用C30混凝土,锚墩内设8mm间距为80mm的圆形钢筋圈3层,钢筋两端采用搭接焊。i.钢筋混凝土面板设置泄水孔,其水平间距3.0m,竖向间距4.0m,呈梅花形布设。泄水孔直径为49mm,深10.0m,下倾15°,孔内插42mmPVC花管。

2Ⅱ区治理工程设计

Ⅱ区所采取的工程措施为一次性清除处理,其清除施工工序和方法如下:1)采用人工或机械设备一次性清除松散崩塌堆积体。2)施工时先从边坡顶部的1150m平台开始,从上到下依次对各级平台以及平台边缘进行清理。3)对于大块的岩石需就地进行机械或静态爆破解体后方可运出。4)清除堆石时,严禁乱清乱堆,能通过边坡平台及时运走的,不得清推到下一级边坡平台,以免滚石伤人。5)岩块石的清理应分区分段进行,清理工作应做到合理有序、互不干扰。

3Ⅲ区治理工程设计

Ⅲ区为碎裂岩体区,在清除边坡体坡面上的部分已松动岩块的基础上,进行边坡坡面的修整,然后,采用喷锚网支护措施对边坡进行加固治理[4]。1)边坡按1∶0.45的坡率进行刷坡;岩石边坡体潜在破裂面按50°考虑。2)锚杆为1Φ32钢筋,C20细石混凝土的厚度为150mm[4]。3)锚杆采用1Φ32Ⅱ级热轧螺纹钢筋制作,每根锚杆的长度为4.5m~9.5m,边坡剖面斜面上共布设锚杆9排~10排。4)锚杆倾角为15°,采用矩形排列,锚杆横向间距2m,竖向间距2m,均为全长粘结性锚杆。5)锚杆孔直径为90mm;锚杆孔水平方向的孔距偏差不大于50mm,垂直方向的孔距偏差不大于100mm。6)锚杆孔采用M30水泥砂浆灌注,注浆直到孔口冒浆时为止。7)面板采用单层配筋,钢筋直径为8mm,钢筋间距为200mm,钢筋保护层厚度不小于25mm。8)坡面泄水孔采用42mmPVC花管,间距4.0m×4.0m,深10.0m,下倾15°,梅花形布设。9)C20细石混凝土厚度为15cm,分2次进行喷射,所形成的素混凝土面板每间隔20m左右设置竖向伸缩缝一道,伸缩缝宽度为3.0cm左右[4]。

4Ⅳ区治理工程设计

Ⅳ区治理措施以危岩清除为主,辅以坡面清理。对清理过程中所形成的岩腔用C20细石混凝土嵌补,部分节理裂隙发育地段素喷C20细石混凝土进行岩面封闭处理。Ⅳ区边坡坡脚均在61°~64°之间,刷坡坡率应控制在1∶0.50~1∶0.55之间。

结语

1)蒙库铁矿露天矿北帮边坡目前已经进行了综合治理,从根本上解决了边坡变形给安全生产带来的隐患,实现了企业经济效益和社会效益的良好组合。2)高边坡综合治理工程应在保证安全的前提下,兼顾技术可行,经济合理,便于施工。3)对于大型高边坡治理工程,首先通过现场实际情况分析,确定不同的区域,然后针对不同的稳定区域,进行分区治理。4)露天矿生产爆破是对边坡稳定性产生影响的主要因素之一,良好的控制爆破措施可以提高边坡稳定性,并且减少边坡维护费用。5)高边坡危岩崩塌整治设计必须在充分分析研究地质资料和现场条件后进行设计,并需进行“动态设计”,以达到最佳治理效果。(本文作者:张红旗、李国祥、常永兴 单位:中冶集团武汉勘察研究院有限公司)