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0 引言
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露天矿山边坡稳定性对于矿山安全生产具有重要意义。一些学者研究表明，边坡稳定性除了受边坡岩体岩性及结构面等内部因素控制外，还受震动作用等外部因素的影响（柯新华，2011；孙金山等，2018）。近年来，不少学者针对边坡稳定性影响因素开展了相关研究（李志国等，2022；吴健康和李小龙，2022，陈明清等，2023）。叶玉熙等（2022）研究表明露天矿山在采用深孔爆破的方式时，爆破产生的震动会在一定程度上影响边坡的稳定性；周成等（2023）研究爆破动荷载作用下岩体的变形特征及动力响应特征；陈茜等（2023）对终了顺层岩质边坡受爆破扰动的作用，对其稳定性进行了研究；厉美杰等（2023）对比了爆破震动对于不同岩性边坡稳定性的影响；任高峰等（2023）研究了爆破作用下岩溶对边坡稳定性的影响；郑丽华（2023）、张莹等（2023） 采用数值模拟的方式对边坡稳定性进行研究。
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本文基于差分干涉 S-SAR技术，以新疆白石湖露天煤矿某土质边坡为例，研究在震动作用下边坡表面位移变化规律，可为深化边坡稳定性影响研究，进一步推动边坡雷达监测技术在露天矿山工程中的应用提供一定参考。
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1 工程背景
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白石湖露天煤矿区位于伊吾县淖毛湖煤田中东北部。矿区东西长约 12.63 km，南北宽约 2.93 km，面积 33. 09 km2。露天矿所在区域属戈壁地貌，海拔高程 288～377 m，相对高差 83 m，地势呈西高东低，南北高中部低的自然趋势，地层倾角较小，属于缓倾地层，断层处倾角较大，岩石裂隙较为发育，结构松散，表面碎石较多，属土质边坡（图1）。
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图1 边坡现场情况
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a—三条区南帮巨厚砂砾石层；b—碎裂后的砂砾石层
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2 震动作用影响边坡稳定性分析
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岩石开挖爆破对边坡的影响主要表现在2个方面：（1）形成的震动惯性力增加了边坡的致滑因素； （2）爆破震动的不断作用使边坡围岩中的剪应力增加，使原生结构面、构造结构面、原有的裂纹裂隙扩展和延伸，甚至产生新的爆破裂纹和微裂纹，使其原有物理力学性能下降，从而影响了边坡的整体稳定性（钟冬望等，2010）。
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在褶皱和断层较多的地质构造中边坡的地质稳定性相对较差。其岩体呈破碎状态，使得边坡易受断裂带反射地震波的影响增大失稳的可能性。大断裂构造分布破碎岩石，岩体抗剪强度、抗变形能力较差，影响了边坡的整体稳定性（叶玉熙， 2022）。
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爆破作用下，震动波经过固体岩石传播到边坡内部，从而导致边坡地质内部的剪切强度降低，导致边坡表面覆盖的岩土松动下滑（包有才，2022）。
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潘荣森等（2023）采用现场爆破震动监测方法，对边坡进行爆破震动监测，研究表明在爆破震动作用下，边坡局部容易出现变形过大而失稳的状况。并且在断层构造的影响下，边坡表面尤其是坡脚和坡顶短时间内变形量较大，非常容易在爆破震动下出现局部滑塌情况。
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3 边坡雷达监测
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采用由中安国泰（北京）科技发展有限公司差分干涉 S-SAR 固定式边坡雷达对边坡表面位移进行全天候监测。雷达部署在边坡东南侧偏南，主要监测 3 条区采场南帮，雷达现场步骤情况如图2 所示，采场南帮东西长约 2300 m，南北宽约 800 m，采深约185 m。
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边坡雷达是以电磁波的相位变化获取目标区域整体的变形信息，全天时、全天候、全覆盖地进行大面积、短周期、长时间序列的监测，通过计算同一像素单元相邻 2 次扫描所监测的位移差值，24 h 实时记录边坡的位移量，通过分析边坡的位移量及位移速率，预判边坡短时间内是否有滑坡风险（王晓雨等，2023）。边坡雷达所处位置标高 1202 m，水平监测角度120°，波束宽度90。数据采集间隔20 min，监测近距为300 m，监测远距为3000 m。
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图2 边坡雷达现场布设
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a—雷达监测房；b—S-SAR边坡雷达
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4 边坡变形量特征分析
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该矿区处于生产阶段，平均 24 h进行一次爆破作业，爆破时间为下午 15：00~15：30。2024年 1月，雷达在当月触发两次蓝色预警。2024 年 1 月 9 日 22：29，发生蓝色预警，预警位置为南帮246～258坡面，预警面积为 251.53 m2。3 天后 1 月 11 日 17：50 再次预警，同样为蓝色预警，预警位置为南帮234～246坡面，面积为166. 00 m2，具体位置如图3所示。
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由矿山边坡安全智能在线监测预警平台导出 246～258 坡面与 234～246 坡面变形曲线如图4 所示。246～258 坡面的变形位移和变形速度以正向位移为主，即靠近雷达视角的变形，而 234～246 坡面的变形位移和变形速度以负向位移为主，即远离雷达视角的变形，具体情况分析如下。
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图3 预警区域位置示意
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（1）位移变形。246～258坡面与234～246坡面预警区域位移变化呈现出先迅速增大后逐渐趋于稳定的趋势。246～258 坡面在 1 月 10 日位移量于凌晨 1：00—2：00达到峰值，最大位移为 61.35 mm； 234～246坡面预警区域在1月11日位移量于14：00 —15：00达到峰值，最大位移为77.75 mm，随后位移均逐渐趋于稳定，位移变化波动相对稳定。
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（2）变形速度。查询时间范围内，变形速度曲线处于上下波动起伏且波动幅度不定的状态。 246～258 坡面于 1 月 9 日 14 时变形速度迅速增大，并于 9日晚上 20：05达到峰值，为 5. 04 mm/h；234～246坡面于1月11日8时变形速度迅速增大，峰值出现于12：42，为5.20 mm/h。
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预警发生后，矿方立即组织巡检人员前往预警位置现场，对边坡情况进行详细检查，反馈检查情况如图5所示，土质边坡较为松散，区域周围存在大量散体碎石颗粒。
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图4 两次蓝色预警区域表面位移变化曲线
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a—246～258坡面；b—234～246坡面
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图5 预警区域的边坡整体检查情况
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a—246～258坡面；b—234～246坡面
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经详细核查反馈，近期采场近日有爆破组作业，爆破后多辆渣土车行驶经过，震动引起该区域土质边坡沉降。经核查未发现大面积滑坡等异常情况。246～258和234～246坡面未发现明显裂缝。土质边坡较为松散，区域周围存在大量散体碎石颗粒。综合分析边坡雷达数据以及巡检情况，预警局部边坡处于稳定状态。
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因现场有爆破作业，另渣土车行驶经过，多种震动作用下，土质边坡表面位移及变形速度较月初缓慢且持续波动性变化趋势，且边坡内部土体松散程度同样受到一定程度的影响，进而影响边坡稳定性。以上分析综合说明，土质边坡表层岩体整体处于稳定状态。
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5 结论
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（1）土质边坡松散度较大，自然状态下，边坡表面沉降变形较为缓慢，边坡稳定相对较低。
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（2）震动作用下，土质边坡变形呈现出持续波动性变化趋势，边监测坡变形量较自然状态下偏大，土质边坡受震动作用影响其边坡稳定性较低。
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参考文献
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包有才. 2022. 露天采矿爆破震动过程中边坡稳定性极限分析［J］. 山东煤炭技术， 40（10）： 136-138.
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陈明清， 陈俊智， 李弘博， 王昊， 王子航. 2023. 露天矿山边坡稳定性影响因子敏感性分析［J］. 化工矿物与加工， 52（4）： 38-42.
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陈茜， 张宁晓， 林智勇. 2023. 爆破扰动下顺层岩质破碎高陡边坡的稳定性监测与数值分析［J］. 矿冶， 32（3）： 11-17.
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柯新华 . 2011. 露天矿高边坡爆破震动效应研究［J］. 铜业工程， 47 （5）： 19-20.
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李志国， 徐涛， 刘永杰， 李敬国， 于海里， 董强， 付腾飞， 赵博 . 2022. 基于监测和数值模拟的白音华凸台边坡变形稳定性分析［J］. 中国矿业， 31（S1）： 84-92.
-
厉美杰， 杜军， 王洪强， 李泽华 . 2023. 爆破震动对露天矿山永久边坡稳定性的影响分析［J］. 爆破， 40（1）： 170-176.
-
潘荣森， 陈浩， 杨砚， 赵奎， 刘连生， 曾鹏 . 2023. 露天高陡型边坡爆破震动监测和稳定性分析［J］. 铜业工程， （2）： 141-146.
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任高峰， 王鑫， 周汉红， 邓德志， 廖兵， 向小东， 胡世士. 2023. 爆破作用下岩溶对边坡稳定性的数值模拟研究［J］. 爆破， 40（4）： 192-200.
-
孙金山， 李正川， 刘贵应， 陈明， 姜清辉. 2018. 爆破震动在边坡岩土介质中诱发的动应力与震动特征分析［J］. 震动与冲击， 37 （10）： 141-148.
-
王晓雨， 帅培， 谢韦峰. 2023. 基于边坡雷达技术的降雨条件下不同岩型边坡的变形规律研究［J］. 中国安全生产科学技术， 19 （S1）： 50-54.
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吴健康， 李小龙. 2022. 金堆城高陡边坡稳定性研究［J］. 现代矿业， 38（1）： 111-114.
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叶玉熙. 2022. 露天矿深孔爆破震动作用下边坡的稳定性分析［J］. 世界有色金属， （7）： 193-195.
-
张莹， 王旭阳， 林智勇. 2023. 某露天矿山破碎岩体高陡岩质边坡稳定性的数值模拟研究［J］. 有色金属（矿山部分）， 75（2）： 100-105.
-
郑丽华 . 2023. 基于 FLAC3D地震及降雨工况下边坡变形破坏特征分析［J］. 地下水， 45（5）： 334-336.
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钟冬望， 吴亮， 陈浩. 2010. 爆炸荷载下岩质边坡动力特性试验及数值分析研究［C］//第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集. 武汉科技大学理学院， 2964-2971.
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周成， 邓涛， 廖元欢， 徐继业， 庞鑫， 万道春， 张成良. 2023. 爆破动荷载作用下露天矿岩质边坡稳定性及支护研究［J］. 有色金属（矿山部分）， 75（5）： 76-82， 106.
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摘要
针对白石湖露天煤矿土质边坡，介绍了边坡的工程背景和现状。结合边坡地质资料，分析了爆破震动作用对边坡稳定性的影响机理，基于差分干涉SAR技术，采取实时监测的方法，利用边坡雷达对边坡沉降变形结果监测数据进行分析。结果表明土质边坡松散度较大，在爆破震动条件下，边坡稳定性较差，表面沉降变形较明显，呈现持续波动上升趋势；而在自然沉降条件下，边监测坡变形量较小，边坡监测变形相对良好。研究结果可为震动作用下的土质边坡变形特征及稳定性研究提供一定参考。
Abstract
In view of the soil slope of Baishihu open-pit coal mine， the engineering background and current situation of the slope were introduced. Combined with the geological data of the slope， the influence mechanism of blasting vibration on the stability of the slope was analyzed， and the real-time monitoring method was adopted based on the differential interferometric SAR technology. The monitoring data of the slope settlement and deformation results were analyzed by using the slope radar. The results show that the soil slope has a large looseness， under the blasting vibration settlement， the stability of the slope is poor， and the surface settlement deformation is obvious， showing a continuous fluctuating upward trend. However， under the condition of natural settlement， the deformation of the side monitoring slope is small， and the monitoring deformation of the slope is relatively good. The research results can provide a certain reference for the study of the deformation characteristics and stability of soil slope under vibration.
Keywords
open-pit mining ； blasting vibration ； slope radar ； deformation feature ； stability of lope
