0 引言

过去的几十年间，国家经济迅速发展，矿产资源的需求量逐年提升，大大小小的露天矿坑涌现出来，随着矿坑的不断扩大，如何保证露天矿山开采过程中的安全性成为近几年学者们关注的焦点。对于一些稳定性差的矿山边坡，在外界荷载作用下极易发生滑坡等地质灾害（胡航等，2022）。

大量学者对于各种地质条件下的边坡稳定性进行了深入分析研究。陈权川等（2022）在含软弱夹层的边坡稳定性方面，提出了一种理论分析方法，采用基于尖点突变理论的突变级数法，研究软弱夹层对缓倾顺层岩质边坡稳定性的影响，突破了传统的理论方法局限性，并通过了实际工程的验证；黄亚军等（2023）利用三维离散元软件PFC3D模拟不同条件下的复合岩样标准三轴试验，结合 FLAC3D建立三维模型分析了考虑露天矿山软弱夹层的蠕变特性情况下边坡的稳定性。部分学者考虑岩层地质构造分析边坡稳定性，尤其是断层的存在对边坡稳定性的影响很大。牟义等（2023）以鄂尔多斯某露天矿西部端帮受棋盘井断层影响为例，通过有限差分法进行进行边坡变形破坏机理分析； 张莹等（2023）研究认为岩层节理裂隙的发育对边坡稳定性同样有较大影响，通过力学试验的方法和 FLAC3D 数值模拟技术相结合，分析了地质条件复杂，节理裂隙发育情况下边坡稳定性和矿山开采中滑坡危险性；黄文洪等（2020）针对软弱节理构造岩层方面的研究，以福建某抽水蓄能电站右岸含陡倾软弱破碎带边坡为研究对象，采用离散单元强度折减法对边坡破坏模式及稳定性进行了分析，得出岩体朝向河谷方向的变形量值较大的结论。

颜红迪等（2023）认为受降雨影响，岩土体的各项参数会被弱化，在降雨静水压力与动水压力的影响下，边坡的稳定性下降；陈结等（2024）通过室内声学测试与力学测试的方法定量分析了干燥与饱水两种状态下岩样破坏的声发射特征与其破坏形式，得出了降雨作用下边坡更易破坏的结论；刘俊新等（2010）从流固耦合方面出发，研究降雨对边坡稳定性的影响；郭子正等（2023）提出了一种可用于降雨诱发浅层滑坡危险性快速评估的模型FSLAM，研究降雨导致的边坡破坏的概率，反映滑坡危险性；高庆等（2023）针对降雨和爆破扰动两种条件下边坡稳定性进行了研究，对该顺层边坡的优化设计具有一定科学意义。

顺层边坡的稳定性一直以来都是一个比较棘手的问题，也是国内外学者研究的重点问题。尤其高陡顺层岩质边坡稳定性方面的研究，对矿山边坡安全具有较高的意义。陈茜等（2023）研究了爆破扰动下顺层岩质破碎高陡边坡的稳定性；李健 （2015）研究了大型顺层边坡稳定性分析方法。关于边坡的研究还有许多方面，像稳定性分析方法方面，早期，瑞典人彼德森于 1916 年提出了极限平衡法，后来提出瑞典圆弧法（Fellenius，1947），Bishop （1955）则对传统的瑞典圆弧法作了重要改进，提出了安全系数的定。Morgenstern and Price（1965）通过 Newton-Raphson 迭代法进行安全系数的求解。 Janbu（1973）提出同时满足力和力矩平衡“通用条分法”，将此方法应用于边坡中，提出了适用于边坡的一种通用分条法（Fredlund and Krahn，1977）。随着科技的发展，三维极限平衡理论进一步发展，涌现出了大量学者在理论计算方面做出了杰出贡献（郑宏，2007；朱大勇和钱七虎，2007）。

无论在理论还是试验和数值模拟方面，国内外学者已经做了大量的研究，也分析了降雨、爆破等工况下边坡的稳定性，边坡的稳定性不仅受到其内部节理构造的影响，外部荷载的作用影响也很大，通过研究包含降雨和爆破的外荷载下边坡的变形规律，从而研究其稳定性，对保障矿山边坡的安全具有科学意义。

1 边坡地质概况

福建省西南部地区某金属露天矿山，系属武夷山脉南段东列山地，地形属中低山构造侵蚀山地，强烈的侵蚀作用造成深沟峡谷纵横，悬崖常高达百米以上，山脉走向北东，地形自北西向南东倾斜，区内中部最高标高＋1063 m，西侧为汀江河，东侧旧县河最低标高＋198 m，最大高差 865 m。主峰麒麟顶位于矿区中部，呈“S”形蜿蜒，为旧县河与汀江的分水岭。矿段地形切割强烈、地形陡峻，基岩裸露，山坡自然坡度多为 25°～50°。由于矿山露天开采，原耸立的山峰现已变成最深达 568 m 近似圆形的凹地。

区内气候较为复杂，夏秋季常有狂风暴雨，春季多雨、雾，冬季有短期冰冻和降雨。区域水系发育，各溪流呈树枝状分布，绝大部分属汀江水系。

区内断裂构造较发育，存在4处断裂带，北东向 F1 断裂，岩心较破碎，具强碎裂状。北西向 F2 断裂，斜切不同构造单元，属硅铝层断裂。东西向 F3 断裂，西侧为白垩系英安玢岩，东侧为燕山早期第三阶段第三次侵入中细粒花岗岩，属压扭性断裂构造。北北东向F4断裂，围岩为中风化地开石化铁染中细粒花岗岩，属挤压性正断层。断裂构造图如图1所示。

a—F1断裂构造；b—F2断裂构造；c—F3断裂构造；d—F4断裂构造

2 边坡稳定性影响因素

影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素 2 个方面。内在因素有组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等，通常起着主要的控制作用，外在因素有地表水和地下水的作用，地震、风化作用，人工挖掘，爆破以及工程荷载等。

2.1 内在因素

该矿区节理裂隙发育，裂隙产状复杂多样，部分边坡台阶上有堆积的滑落散体并且散体的粒度较细，该区域岩体的强度较低。矿区存在优势结构面，部分岩体结构破碎，如图2 所示，可以看出该区域岩层表面破碎，节理分布明显。

综合边坡岩体岩石的坚硬程度、岩性、完整程度、风化、蚀变等特征可将该矿区划分出5个工程地质岩组（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类岩组主要以闭合裂隙为主，裂隙稍微发育，岩体较为完整，以较完整较坚硬岩为主。Ⅳ类岩组以较破碎较软岩体及较完整软质岩体为主，局部为破碎坚硬岩体。岩组总体完整性较差，对边坡总体稳定性影响较大。Ⅴ类岩组以较破碎及破碎软质岩体组为主，局部为极破碎岩体。该岩组完整性极差，对边坡总体稳定性起控制性作用。该岩组主要风化、地开石化蚀变对岩石的强度影响程度很大，如图3所示，通常属于风化和地开石化强烈的岩石。在地表通常表现为岩石粒状解体后呈砂土状。

2.2 外在因素

该矿区边坡稳定性最突出的影响因素为地下水的作用，地震作用影响小，未出现过大于 5 级地震，少部分边坡存在风化现象。

地下水渗流对边坡稳定性的影响，主要表现在：地下水在边坡中通过空隙、裂隙渗透形成孔隙水压力，裂隙水压力存在于边坡体之中，对边坡体产生静、动水压力。静水压力常使岩土体重度减少 （浮重度），从力学角度讲，它降低了岩土体之间的有效应力，从而减小了坡体的抗滑能力；而动水压力则通过渗透作用增加了坡体的下滑力，两者均使边坡稳定性降低。该矿区部分边坡存在渗流点（图4），渗流处岩体呈红褐色，台阶上有大量积水存在。

3 边坡变形规律分析

边坡变形受其自身结构面影响，也受到外荷载的影响，本文研究涉及的外荷载主要有爆破扰动、降雨冲刷和地震作用等。福建省西南部地区地震发生率较低，据有关地震资料记载，本区未发生5级以上破坏性地震，因此，本文研究不考虑地震作用的影响。

3.1 降雨作用下边坡变形规律

福建省西南部地区降雨量集中且充沛，降雨作用下，岩层表面较为松散的堆积物易被冲刷滑落下来，对边坡的稳定性和矿区开采作业带来较大影响。选取福建省西南部地区某金属露天矿山的某区域进行分析，并以集中降雨工况作为切入点进行分析。该地区每年的3—6月为雨季，取2023年5月 7日 0时至 2023年 5月 8日 6时时段进行分析，降雨开始时间为5月7日0时，5月7日3时出现强降雨，5 月 8日 5时左右降雨逐渐变小，降雨冲刷作用下，该区域西北帮 628-652 台阶出现裂隙扩大现象，根据现场监测设备数据进行分析，变形规律如图5所示。

结合降雨情况，从图5 中可以分析得出在降雨作用下，随着时间的推移，边坡变形呈现增长区域，随着降雨量的稳定，边坡逐渐趋于稳定，说明降雨对边坡变形具有一定的影响。

3.2 爆破扰动下边坡变形规律

除降雨的影响外，矿山爆破开采扰动对边坡的变形也具有相应的影响，以该矿区西帮 628-676 台阶区域为研究对象，分析其 2023 年 5 月 15 日 12 时至 16日 12时时段边坡在受到爆破扰动影响下的变化，变形规律曲线如图6所示。该区域15日12时左右存在爆破作业活动，结合该信息和图6数据情况，可以得出爆破扰动影响下，随着时间的变化该区域变形量出现了增大，尤其接近爆破时间的时段，变形更为明显，说明爆破扰动对边坡的变形破坏具有促进作用。

4 结论

（1）影响边坡稳定性的因素有很多，对于露天矿山边坡来讲主要为降雨、爆破作用和岩层内部节理构造，尤其降雨和爆破的作用更为明显。

（2）降雨条件下，边坡变形随着降雨量和时间的变化呈现增长趋势，爆破扰动影响下，扰动区域边坡的变形随时间呈现增大趋势，为研究矿山边坡稳定性提供了支撑，对保障矿山边坡安全具有科学意义。

参考文献