某?采場松散體邊坡綜合治理工程項目建議書

某采場松散體邊坡綜合治理工程項目建議書

一、總論

    （略）

二、項目建設概況

2.1 項目建設的必要性

通過對該處邊坡的現場踏勘，該部位巖體節理裂隙十分發育，邊坡小規模破壞時有發生，這些小規模的破壞模式主要有楔形破壞、折線形破壞和沿節理裂隙面的平面滑動破壞。同時，邊坡巖體暴露已久，風化十分嚴重，大部分不連續結構面為泥質所充填，由于巖性特殊，遇水部分高嶺土化，強度急劇降低，邊坡安全儲備大大削弱。在大氣降雨、爆破震動等因素作用下，可能發生失穩破壞。

一旦該處邊坡失穩破壞，將會直接堵塞出入采場的道路；而該處路堤邊坡失穩，將會損壞道路，導致生產人員和機械設備無法進出，大部分生產活動將因此停工，直接影響到礦山的生產乃至整個集團公司的經濟效益。

為保障礦山安全有序的生產活動，開展該處松散體邊坡穩定性工程設計、及其綜合治理工程十分迫切而且必要。

2.2 項目建設的意義

該項目的實施，可有效消除該處松散體邊坡對露天采場下部采礦作業所帶來的安全隱患。大大提高邊坡安全儲備，降低滑坡產生的可能性；將對下部作業人員和機械設備帶來生命財產損失的可能性降到最低；減少因該處邊坡發生失穩破壞所帶來的不必要停工和額外支出；有利于礦山的安全生產，有利于企業的經濟效益，有利于職工家庭安全穩定和諧。

2.3 項目建設條件分析

1). 工程地質條件

項目位于整個采礦場的北側，**斷層的南部，主要為泥盆系和志留系的砂巖地層，工程地質條件總體較好。

2). 水文地質條件

由于露采境界已采至***m高程，地下水位得到疏降，***處松散體邊坡內部的水位線大大降低，根據以往資料，邊坡體內地下水與**湖之間沒有很強的水力聯系，該處的水文地質條件較為簡單。

3). 交通運輸條件

此次松散體邊坡綜合治理工程位于采場**處，交通方便，便于施工機械和設備材料的出入。

4). 施工作業條件

坡腳留有較大的安全清掃平臺，便于機械作業和材料堆放，施工人員的作業開展也有很大的空間，作業人員的安全也可以得到保障。

5). 其他條件分析

工程所在位置屬于采礦場工業用地，不存在征地等問題，相應的公用設施如電力、施工用水等也較為容易獲得，只需選取好恰當的施工作業時機，避開雨季作業。

三、工程地質及水文地質條件

略

四、邊坡工程穩定性分析

根據“露天采場工程地質分區圖”，此次穩定性分析對象邊坡屬于**區，該區位于露天采場最終境界東面邊坡的南部，接近南部的邊坡由于有存在巖性顯著變差、發育有溶蝕性堆積物、且有F1斷層通過，該段可能產生圓弧型破壞。**區偏北部邊坡，存在五通組砂巖及紗帽組灰巖的接觸面、棲霞組灰巖與茅口組灰巖的接觸面、以及F1斷層破碎帶的軟弱構造面，可能形成折線型滑動面。同時由于巖體強風化，節理裂隙十分發育，從現場調查來看，已形成多處小規模的楔形破壞。

選取典型剖面進行穩定性分析，根據《******擴建及配套工程初步設計》中所附剖面圖，+38～+62m并段邊坡角為64°，結合****技術人員的描述，“由于該處邊坡工程的特殊性，未形成有利靠幫條件，在實際操作過程中按照比原設計的邊坡角小一度（即63°）操作”，本次按照并段后的邊坡角63°計算。

4.1 計算方法

采用簡化Bishop法，該法穩定系數計算公式如下：

公式略

式中：c、phi分別為有效凝聚力和內摩擦角；b_i、h_i分別為i條塊寬度和高度；γ、γ_w分別為巖土容重和水容重；、h_iw條塊處滑段與水平夾角和水頭高度；W_i、T_i為作用于第i條塊重心上的重力和動力。

4.2 地下水與地震力的影響

由于****沒有地下水的實測資料，地下水位線采用“研究總報告”中的經驗公式：

y=0.5H–a(R₀–X)²  ；且a=H₀/R₀ ，H₀=0.5H，R₀=1.5H。

式中：H為邊坡高度；H₀、R₀分別為地下水穩定水位相對X軸的標高和地下水的影響半徑。

項目所在地區地震烈度為6度，地震系數取0.021。

4.3 參數選取

計算參數主要參考《*******邊坡穩定性研究》（19**年**月），具體見表1.

表1           本次計算采用的物理力學指標

不同礦山，由于各方面條件不同，選用的安全系數亦有所不同。應根據具體情況采用允許安全系數[Fs]值。根據本礦山實際，通過計算分析，參照國內外有關礦山經驗，考慮到水和爆破震動的影響，選取允許安全系數[Fs]=1.15。

4.5 計算結果分析

由于該區暴露時間較長，邊坡淺層部位巖體風化較為嚴重，節理裂隙特別發育，加之資料的限制，只采用圓弧型破壞模式進行搜索計算，這與**院《******設計》中的處理方式一致。計算得安全系數Fs=1.013＜[Fs]=1.15，不能滿足要求。計算結果如下圖所示。

圖略

圖4-1  邊坡穩定性計算結果

五、邊坡工程治理方案

針對此段不滿足安全系數要求的邊坡進行整治，提出如下兩個整治方案。

5.1 方案一：掛網噴錨

掛網噴錨是一種較先進的巖土加固技術，其基本原理是錨桿穿過土體滑動面深固于巖土體內部，形成錨桿、鋼筋網和混凝土層的共同作用機理，通過這三者的共同工作來提高巖土的結構強度和抗變形剛度，減小巖土體的側向變形和坡面沖刷，增強邊坡的整體穩定性。主要適用于巖性較差、強度較低、易于風化的巖石邊坡；或雖為堅硬巖層，但風化嚴重、節理發育、易受自然力影響、導致大面積碎落，以及局部小型崩塌、落石的巖質邊坡；或巖質邊坡因爆破施工，造成大量超爆、破壞范圍深入邊坡內部，路塹邊坡巖石破碎松散、極易發生落石、崩塌的邊坡防護。

此方案設計坡面布置注漿孔，24m高的并段坡面設置5排全長粘結型錨桿，錨桿與水平線夾角下傾15度，從上至下依次為：第一排，錨桿長16m，采用Ф28螺紋鋼筋；第二排，錨桿長15m，Ф28；第三排，錨桿長13.5m，Ф25；第四排，錨桿長12m，Ф25；第五排，錨桿長10m，Ф25。水平間距4m，垂直間距4m。錨桿孔徑為110mm，采用M30水泥砂漿進行壓力注漿，考慮到節理裂隙較為發育，注漿壓力≥0.5MPa。注漿孔呈網格狀布置，間距6.0m×6.0m。在錨桿邊坡端頭設置錨墩，錨墩設計尺寸0.5m×0.5m×0.4m。

坡面噴射混凝土設計為C20細石砼，噴砼厚度15cm，掛網鋼筋Ф6.5（I級鋼），網度250×250mm。設置面層網筋時,必須離開坡面≥5cm ,網筋連接采用點焊或綁扎形式。噴射混凝土配比(重量比)為水泥∶砂∶石 = 1∶2∶2，水灰比0.4，用42.5R早強型普通硅酸鹽水泥，石子粒徑＜10mm。噴射混凝土終凝2h后，應噴水養護7d。網噴混凝土面層伸縮縫間距40m左右，寬5cm。

距坡腳1.5m開始預留泄水孔，水平間距4m，垂直間距4m，梅花型布置，共布置6排。采用Ф110PVC排水管，長度1.0 m，與水平線夾角5°。工程布置見平面布置圖與剖面圖。

采用掛網噴錨方案后，邊坡安全系數經計算，滑面明顯后移，穩定性系數大幅提高。如圖5-1所示。

圖略

圖5-1  采用方案一處理后的邊坡穩定性計算結果

以上為滑坡區治理方案一（掛網噴錨方案）的基本情況。由于邊坡地質條件的不確定性、巖土體材料的復雜性和計算理論模式的半經驗等特點，所以在此處滑坡治理實施中要求采用信息施工法。信息施工法是利用目前先進的勘察、計算、監測和施工工藝等手段，利用從邊坡地質條件的開挖揭露獲取的可靠信息，反饋并修整邊坡設計，指導施工的方法。該滑坡段由于地質條件揭露的有限性，中風化基巖埋深存在較強的不確定性，在實際施工中，應根據現場實際情況，做出相應調整。

5.2 方案二：錨桿框架梁

此方案設置5排錨桿，錨桿布置形式與方案一相同，水平間距4m，垂直間距4m。錨桿孔徑為110mm，采用M30水泥砂漿進行壓力注漿，考慮到節理裂隙較為發育，注漿壓力≥0.5MPa。在錨桿邊坡端頭設置錨墩，錨墩設計尺寸0.4m×0.4m×0.4m。

圖略

圖5-2  采用方案二處理后的邊坡穩定性計算結果

由于邊坡變形體局部風化破碎，為使錨固體系能整體受力穩定滑坡和加固邊坡，設計采用C25鋼筋混凝土框架梁作反力裝置，在豎、橫梁交點處設置預應力錨桿。每榀框架由兩根豎肋和四道橫梁連接而成，橫梁和豎梁截面尺寸為0.4m×0.4m。

采用錨桿框架梁方案，邊坡安全系數經計算，穩定性系數Fs=1.19。如圖5-2所示。

六、投資估算 （略）

七、方案對比 （略）

八、結論與建議

針對某處松散體邊坡的不穩定（欠穩定）特征，提出相應的工程治理治理措施方案，通過對方案一（掛網噴錨）和方案二（錨桿框架梁）的對比，從工程加固效果和項目投資造價角度分析，推薦采用方案一（掛網噴錨）進行該不穩定區段的松散體邊坡綜合治理方案。

此次邊坡綜合治理工程總面積約****m²，主要工程包括錨桿工程、掛網錨噴工程等。項目建設周期約為**個月。工程直接費*****萬元，總投資約*****萬元

該邊坡綜合治理工程項目符合國家、省和集團公司等對于露天礦安全生產的要求，符合地方經濟和社會發展需要。為保障礦山安全生產活動安全有序進行及其經濟效益，開展邊坡綜合治理工程十分迫切而且必要。

項目開展的工程地質、水文地質、交通運輸、施工作業等條件均較為有利，便于綜合治理工程的開展，建議盡快立項并實施。