关键词：排土场；定性评价；定量分析；GeoStudio SLOPE/W；自然安息角
1 引言
排土场又称废石场，是指矿山采矿排弃物集中排放的场所。采矿是指露天采矿和地下采矿，包含矿山基建期间的露天剥离和井巷掘进开拓，排弃物一般包括腐植表土、风化岩土、坚硬岩石以及混合岩土，有时也包括可能回收的表外矿、贫矿等。
随着我国经济的快速发展，原料、能源的需求量日益增大，矿产资源开采日趋频繁，矿山开采不可避免对生态环境产生一定的破坏，由此引发的地质灾害和生态破坏问题尤为突出，这也是当前人们十分关注的重要问题之一。矿山排土场往往是引发地质灾害的重点危险源，处置不当易引发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，直接威胁矿山周边人民群众生命财产的安全。
如何合理规划排土场工程，有效评价排土场边坡及整体的稳定性，为排土场边坡是否需要采取工程治理措施提供依据，不仅是保证全面完成矿山生产任务的必须手段，也是矿山可持续发展、排土场边坡设计最难、最迫切需要解决的问题之一，更是人与环境、社会发展与生态平衡和谐发展的首要要求。
2 定性评价
根据排土场破坏的工程实例，排土场破坏模式主要有：排土场边坡内部滑坡和沿地基接触面滑坡、沿排土场地基软弱层滑坡三种。边坡内部滑坡和沿地基软弱层滑坡一般滑面为圆弧形，沿地基接触面滑坡一般为折线形。
珠江水泥排土场地基岩土层为残坡积层和中风化灰岩，排土场弃土填料一般较松散，物理力学性能较差，抗剪强度较低，在雨水的浸湿下，抗剪强度将降低，排土场破坏模式主要为工程边坡内部滑坡和沿地基接触面滑坡。
当弃土边坡高度超过弃土堆放稳定极限高度，弃土在自身荷载作用下，一般产生弃土边坡内部圆弧形滑动；
当地基稳固弃土填料与地基接触面之间的摩擦强度小于弃土料内部的抗剪强度时，排土场一般易产生沿地基接触面折线形滑动。
3 定量分析
根据排土场边坡概况，排土场边坡均为人工填土边坡。根据《建筑边坡工程设计规范》（G
B50330-2013），采用瑞典圆弧形法进行边坡稳定性定量评估。
圆弧形滑动面的边坡按最不利组合，将滑体划分成若干个等宽的条体，然后根据各条体的自重、粘聚力、内摩擦角等参数，可按下列公式计算边坡稳定系数：
4．实例
根据当时排土场设计标准，珠江水泥排土场采用推土机压实机排土方法，自下而上分层、分段堆积，分层厚度20cm，再用压实机碾压把松散的土压实。排土场填土厚度0～25.0m，平均10.5m，主要由松散的块石、碎石和粘土组成。
排土场现状均进行了绿化及截排水处理，排土场边坡未见明显的裂缝、冲沟等变形破坏特征。目前两处排土场均已关停，近十年，未有新的弃土堆积，填土基本已固结。排土场宽约200m，长约400m，填土厚度0～25m，主要由松散的块石、碎石和粘土组成，填土方约150万m3。边坡坡向约230°，划分为两级，整体上坡度较小，约15°。坡顶修有截排水沟，距离坡脚500m处为中洞水库和已经闭坑的老采坑，坡面种植有桉树，植被茂密，绿化较好，未见裸露的坡体及裂缝、冲沟等不良地质现象发育。
选取珠江水泥排土场最高处边坡，形成地质概化剖面，采用GeoStudio SLOPE/W软件，自动搜索最小圆滑面，进行边坡稳定性定量分析。
图2 排土场边坡稳定性分析成果图（暴雨工况）
根据边坡稳定性计算结果（图1和图2），正常条件和暴雨条件下，排土场边坡均处于基本稳定状态。以上数据同时表明，边坡在暴雨时稳定性急剧下降，说明暴雨是诱发崩塌或滑坡的主要因素。
综合排土场危险源、滑移路径及潜在的威胁对象分析，珠江水泥有限公司矿部排土场整体发生滑移的可能性小，潜在的威胁对象与危险源之间的安全距离较长，危害性较小，但局部可能存在小边坡的崩塌、滑坡等地质灾害，现场宜增加适当的变形监测点，以进一步观测排土场的稳定性。
5．结论与建议
实践表明，影响排土场稳定性的因素比较多，但其主要因素有：排土场弃土的岩石物理特性、排土场基底的岩土工程地质条件、水文地质条件、气候条件、排土场边坡高度和排土工艺，综上分析：
（1）珠江水泥排土场基底较为稳固，推测出现滑坡的形式主要为内部滑动面出露在边坡的不同位置。根据排土场岩土综合性质及堆积坡面坡度影响，局部边坡角度过陡（38° 以上）区域在受到大气降水或地表水的侵蚀作用下，局部排土体出现孔隙压力不平衡和应力集中区，降低了潜在滑动面上摩擦阻力，有可能导致滑坡。但就本排土场而言，排土台阶不高，排土场填土经分层压实处理和自然沉降后，岩土体基本压实，且边坡小于岩土体自然安息角（38°）。同时，通过对两处排土场边坡进行整体稳定性分析结果可知，排土场整体上处于基本稳定状态。
（2）珠江水泥排土场经沉降多年后形成的堆土体普遍固结，且地形和沟床的丛坡不大，坡顶设置截排水系统，上中游的汇水面积小，形成泥石流的可能性小。
（3）排土场应与露天采场有足够的安全距离，即排土场应建在露天开采最终境界线之外。但在不妨碍矿山生产发展和采场边坡稳定性的前提下，排土场可尽量靠近露天采场最终境界，这样有利于实现近距离排土。山坡排土场周围应修筑可靠的截洪和排水设施拦截山坡汇水。
（4）排土场内平台应实施2%～3%的反坡，并在排土场平台修筑排水沟拦截平台表面山坡汇水。
（5）当排土场范围内有出水点时，必须在排土之前必须采取措施将水疏出。排土场底层应排弃大块岩石，并形成渗流通道。
（6）排土场必须建立长期有效的变形监测网系统，并建立预警预报系统。
参考文献：
[1]罗成彦 《地震和降雨作用的矿山排土场稳定性分析》
[2]刘继和《评价露头矿排土场边坡稳定性》
[3]赵鸣展、马萃林、杨宝慧《排土场边坡稳定性研究与安全分析》
[4]李伟《露头煤矿排土场边坡稳定性分析与治理技术》
[5]王凌云《某露头转地下开采矿山排土场稳定性研究与实践》
作者简介：
江兰（1986.02.19），男，汉族，安徽太湖人，大学本科，矿山地质工程师，毕业于桂林工学院资环系，主要从事水工环地质、矿山地质、岩土工程、城市物探等方面工作。
论文作者:江兰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/16
标签：稳定性论文; 场边论文; 矿山论文; 滑坡论文; 地基论文; 珠江论文; 岩土论文; 《基层建设》2018年第36期论文;