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摘要：伴随我国经济的飞速发展，各类能源及基础设施建设的步伐不断加快。露天采矿、能源和交通、水利水电等领域产生的各类岩质高边坡，其稳定性状况，往往对整个工程的安全性、可行性和经济性起着控制性的作用。若不能正确的认识这些边坡的地质条件，弄清岩体变形破坏机理，分析其可能的失稳模式并提出合理的处置措施，将可能导致边坡变形失稳，造成崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，引起不必要的经济损失与人员伤亡。因此研究软弱夹层对露天煤矿边坡稳定性的研究，对于提升露天煤矿的安全生产水平具有重要意义。
关键词：露天煤矿；软弱夹层；稳定性
边坡滑坡是大自然灾害之一，不同的边坡工程滑坡成因不同。由于软弱夹层的存在，造成大量的滑坡事故。软弱夹层的存在，在一定程度对边坡稳定性产生影响。边坡中发育着的不良地质体往往是诱发边坡滑坡的重要因素。边坡出现变形时产生的坡面裂缝，其走向通常与迭些软弱夹层一致，控制着边坡的稳定性。软弱夹层抗剪强度较低，边坡岩体一旦受到扰动，将极有可能顺着软弱结构面发生淆移，最后致使整个边坡产生失稳破坏。
一、软弱夹层的工程特性
软弱夹层赋存在一定的工程地质条件下，厚度比其他岩层薄，密度小，通常处于不连续状态，物质组成复杂，其工程性质相对于其他地层具有较大的特殊性。软弱夹层的基本性质包括物理性质、化学性质、变形特性几个部分。
首先软弱夹层物理特性是岩体结构中的薄弱环节，软弱夹层的物理性质在一定程度上决定了岩质边坡在内部构造作用以及外部营力的双重作用下，能够承担变形和强度的临界值。软弱夹层往往是由很多大小不等、形状不同的细小颗粒遵循一定的排列方式组合在一起，其中以颗粒状固相颗粒和气体为主要组成部分，有时会有一定量的混合溶液掺杂在里面。这些成分复杂的填充物并非机械地、孤立地粘结在一起，而是经过了漫长的地质演变过程的建造运动和改造运动，使其相互作用、紧密联系在一起，共同组成了软弱夹层的物质基础，并决定了软弱夹层的物理性质。主要包括矿物成分类型、含水量、膨胀性、干密度、孔隙度、弹性模量等性质。
其次软弱夹层的化学性质。从化学角度来看，软弱夹层是复杂的混合物，其化学性质受自身化学元素的影响较大。软弱夹层的化学性质并不是一成不变的，经过长期地下渗水压力作用，这些化学分子会发生氧化还原反应从而导致在不同时代会有不同特征。软弱夹层在地层中受到地下水和孔隙水的渗水作用，将发生淋虑作用，导致离子交换，改变自身的化学性质。
第三软弱夹层的流变特性。大量的工程实践表明，在矿山开采过程中遇到的地压、变形、失稳破坏等力学现象都与软弱夹层有关，原因在于软弱夹层的流变性往往导致原有的位移平衡状态被打破，从而诱发整个岩体的失稳破坏；因此加强流变性质的研究，对岩质边坡工程问题意义重大。众所周知，岩体都具有弹性和塑性，除此之外，软弱夹层通常具有粘性，会随着时间的变化发生缓慢的变形作用，所以软弱夹层并不是始终静止不动的，自身的应力场和位移场在不断潜移默化地演变，这就是软弱夹层的流变性。一方面软弱夹层中含粘性颗粒含量的多少能够反映出明显流变性，另一方面，流变性并不是瞬时爆发出来的，而是软弱夹层的受力、变形与时间有关的函数，分为蠕变性、松弛性、流动性、弹性后效。
二、软弱夹层边坡的破坏类型
软弱夹层的强度低、易形变和抵抗外力极差的力学性质决定了该处往往是边坡最先失稳变形的薄弱环节。含软弱夹层岩质边坡破坏类型繁多，概括起来主要有以下四种类型。
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蠕动是指岩体在重力作用下随着时间的延续向临空面方向发生缓慢变形的现象，可分为表层蠕动和深层蠕动。表层蠕动边坡局部不稳定的特征，一般是岩体临空面附近岩体体系松散、结构支离破碎，在开采扰动或自身重力的影响下，变形从岩体未经扰动处向上逐渐弯曲，导致边坡出现拉裂，坍塌，倾倒等现象。深层蠕动是边坡整体失稳的前兆，多发生在软弱夹层倾斜角小于岩体倾角的顺层结构边坡，因为软弱夹层具有流变特性，其抗剪强度往往小于坡体下滑的剪切力，从而诱发夹层周围的岩体随着时间的延续而产生缓慢变形。
崩塌是指陡峭坡体上部的巨石或者大体积岩体在重力和其他外力作用下，突然向下崩落的现象。该过程中巨石或者崩落岩体猛烈翻滚、互相撞击，最终原岩体遭到严重破坏。崩塌是岩体局部或者整体大变形的特征，一般发生在有竖向断层或软弱夹层倾斜角大于岩体倾角的顺层结构边坡，斜坡前缘由于基座蠕动变形、主应力增大，从而促使下部支撑力减弱，斜坡后缘在前部岩体张力的作用下诱导裂隙张拉扩展，裂隙与结构面将岩体切割，当整体的抗拉力小于撑前缘岩体的拉力，坡体就会迅速发生坠落、崩落。
错落是指坡体下伏软弱夹层不能承受上部岩体压力而被压缩或者被挤出，引起坡体整体垂直下落一定距离或者相对水平滑移的变形现象。软弱夹层孔隙度大，抗压强度低，极易受外力作用导致变形。含有水平软弱夹层的坡体，往往在软弱层被压缩后，出现整体下沉后重新恢复稳定状态；含倾斜软弱夹层的岩体，由于上附岩体的巨大压应力和自身重力作用被挤出原岩体，导致岩体抗滑力下降，发生向临空面滑移、错动的现象。
滑坡是指边坡岩体在重力作用主导下，沿着裂隙贯通面以一定的速度产生滑动，最终在某一位置静止的现象称为滑坡。滑坡体滑动时与不动体间形成的分界面成为滑动面，滑动面的形成往往是软弱夹层的破碎裂隙面扩展贯通的结果。对于一定地质结构的斜坡，由于外部开采扰动而引起岩体中下部应力集中，当滑动面的剪应力超过岩体的抗剪强度，即产生塑性变形，在坡体后缘产生多条裂缝，为雨水的灌入和下渗提供了有力条件，滑动面的裂隙逐渐扩展、局部贯通，伴随局部倾倒、滑塌。当滑动面完全贯通时，斜坡开始整体滑动，造成严重破坏。
三、软弱夹层边坡的防治措施
1.控制诱因
对于含软弱夹层的露天矿边坡，地下水是边坡变形失稳破坏的重要诱因。因此，采场边坡防排水，是一项十分重要的安全措施。滑坡治理中，对于滑坡体内的水应以“截、排和引导＂为原则修建排水工程。通常，排水工程所修建的排水建筑物可分为地表排水建筑物和地下排水建筑物两大类型。对于地表水采用多种形式的截水沟、排水沟、急流槽来拴截和排引；对地下水则用截水渗沟、盲沟、纵向或横向渗沟、支撑渗水沟、等排水措施来疏干和排引。通过这些排水措施，使水不再进入或停留在滑坡范围内，并排除和疏干其中己有的水，增加边坡的稳定性。
2.加强边坡变形观测和移动观测措施
露天矿边坡要保证在生产年限内不出现大的滑坡现象，使开采工作安全高效的进行，边坡监测显得尤为重要。边坡岩体的失稳破坏往往是从岩体的变形开始，而送些变形一般肉眼很难观察的到，因此，通过仪器进行岩止体变形监测、分析其破坏的可能性并采取有效的防治措施，无论是在治理前、治理过程或是治理后，都是露天矿边坡防护的一项重点工作。
四、小结
软弱夹层的颗粒组成、填充物厚度影响着其抗剪强度，岩体裂纹、裂痕与透水性在很大程度上使露天矿边坡稳定性受到了影响。在具体的实践过程中，查明露天矿边坡岩体软弱夹层的位置，制定有效的防护措施，对保障露天矿生产安全具有非常重要的意义。
参考文献
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作者信息：白祥祥、男、1987年1月27日、汉、甘肃庆阳、初级、学位：无；研究方向：煤矿安全管理
论文作者:白祥祥
论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期
论文发表时间:2017/12/22
标签：夹层论文; 软弱论文; 露天矿论文; 滑坡论文; 稳定性论文; 裂隙论文; 化学性质论文; 《防护工程》2017年第21期论文;