【正文】 為邊坡巖體中的控制性結(jié)構(gòu)面。巖體中節(jié)理較發(fā)育，主要有4 組，節(jié)理性質(zhì)多為扭性，部分為壓扭性節(jié)理。節(jié)理產(chǎn)狀分別為：J1 組節(jié)理走向 343176。，傾向 NE，傾角 68176。，平直，延伸長(zhǎng)；J 2 組節(jié)理走向 74176。，傾向 SE，傾角87176。，平直，微張，延伸較長(zhǎng)；J 3組節(jié)理走向 11176。，傾向 SW，傾角44176。， J4 組節(jié)理走向 35176。，傾向NW，傾角 26176。，泥頁(yè)巖節(jié)理間距10~40cm；砂巖中節(jié)理間距 ~。巖層面與坡面近于平行， J1 節(jié)理面與坡面的夾角 22176。，結(jié)構(gòu)面的組合對(duì)邊坡穩(wěn)定不很有利。邊坡主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系見(jiàn)圖 61。（2）治理 2 區(qū)治理 2 區(qū)處于大向斜構(gòu)造的北西一翼，總體呈一單斜構(gòu)造。治理區(qū)開(kāi)挖邊坡走向?yàn)?1176。，地層走向 13176。，傾向 SE，傾角 72176。，地層走向小角度相交。地層為向斜構(gòu)造的一翼，陡傾，巖層面上可見(jiàn)錯(cuò)動(dòng)擦痕，砂巖與泥巖層間的界面，在接觸面的泥巖層中發(fā)育層間錯(cuò)動(dòng)帶，層間錯(cuò)動(dòng)帶物質(zhì)多為碎屑夾泥，其厚度一般為 5~10cm，錯(cuò)動(dòng)帶性質(zhì)軟弱，為邊坡巖體中的控制性結(jié)構(gòu)面。圖 61 昌瑞煤礦治理 1 區(qū)結(jié)構(gòu)面赤平投影圖32 / 47巖體中節(jié)理較發(fā)育，主要有 3 組，節(jié)理性質(zhì)多為扭性，部分為壓扭性節(jié)理。節(jié)理產(chǎn)狀分別為：J 1 組節(jié)理走向 277176。，傾向 SW，傾角 62176。；J2 組節(jié)理走向 72176。，傾向 NW，傾角 41176。，平直，微張，密集，間距 1020cm；J 3 組節(jié)理走向 38176。，傾向 NW，傾角 46176。，泥頁(yè)巖節(jié)理間距 10~40cm；砂巖中節(jié)理間距 ~。巖層面與坡面近于平行，層理面與坡面的夾角 12176。，其余節(jié)理與坡面斜交。邊坡主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系見(jiàn)圖 62。（3）塌陷治理區(qū)塌陷治理區(qū)處于大向斜構(gòu)造的北西一翼，總體呈一單斜構(gòu)造，治理區(qū)開(kāi)挖邊坡走向?yàn)?21176。，地層走向 32176。，倒轉(zhuǎn)傾向 NW，傾角 4082176。，地層走向與邊坡走向小銳角相交。地層為向斜構(gòu)造的一翼，自南東向北西地層由陡傾變?yōu)橹绷ⅲ儆芍绷⒆優(yōu)榈罐D(zhuǎn) 82176。，再向北西變?yōu)榈罐D(zhuǎn)40176。軟硬相間的砂巖與泥巖，接觸面發(fā)育層間錯(cuò)動(dòng)帶，層間錯(cuò)動(dòng)帶物質(zhì)為碎屑夾泥，性質(zhì)軟弱，成為邊坡巖體中的控制性結(jié)構(gòu)面。巖體中節(jié)理較發(fā)育，主要有 2 組，節(jié)理性質(zhì)多為扭性，部分為壓扭性節(jié)理。節(jié)理產(chǎn)狀分別為：J 1 組節(jié)理走向 316176。，傾向 NE，傾角71176。，粗糙，平直，張開(kāi) 12mm，間距 左右； J2 組節(jié)理走向 78176。，傾向 SE，傾角 69176。，圖 62 昌瑞煤礦治理 2 區(qū)結(jié)構(gòu)面赤平投影圖33 / 47泥頁(yè)巖節(jié)理間距 10~40cm，多而短；砂巖中節(jié)理間距 ~，少而長(zhǎng)，裂隙寬度 12mm。巖層面與坡面小銳角相交，其余節(jié)理與坡面斜交。邊坡主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系圖 63。 巖石物理力學(xué)性質(zhì)昌瑞煤礦與昌元煤礦毗鄰，并處于同一構(gòu)造部位，具有相同的地質(zhì)條件，地層巖性相似。本次勘查將兩座煤礦統(tǒng)一進(jìn)行取樣試驗(yàn)。巖石物理力學(xué)試驗(yàn)成果列于表 61。砂巖的顆粒密度 ，塊體密度 ，吸水率 %，飽水率%，干抗壓強(qiáng)度 ，濕抗壓強(qiáng)度 ，軟化系數(shù) ，抗拉強(qiáng)度 ，抗剪斷強(qiáng)度（干）凝聚力為 ，內(nèi)摩擦角176。，抗剪斷強(qiáng)度（濕）凝聚力為 ，內(nèi)摩擦角 176。砂質(zhì)泥巖的顆粒密度 ，塊體密度 ，吸水率 %，飽水率%，干抗壓強(qiáng)度 ，濕抗壓強(qiáng)度 ，軟化系數(shù) ，抗拉強(qiáng)度 ，抗剪斷強(qiáng)度（干）凝聚力為 ，內(nèi)摩擦角176。，抗剪斷強(qiáng)度（濕）凝聚力為 ，內(nèi)摩擦角 176。泥巖的顆粒密度 ，塊體密度 ，吸水率 %，飽水率 %，干抗壓強(qiáng)度 ，濕抗壓強(qiáng)度 ，軟化系數(shù) ，干抗拉強(qiáng)度 ，濕抗拉強(qiáng)度 ，抗剪斷強(qiáng)度（干）凝聚力為，內(nèi)摩擦角 176。，抗剪斷強(qiáng)度（濕）凝聚力為 ，內(nèi)摩擦角 176。對(duì)于巖石物理性質(zhì)指標(biāo)，取其平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值。巖體的強(qiáng)度指標(biāo)按下述原則取值。圖 63 昌瑞煤礦塌陷治理區(qū)結(jié)構(gòu)面赤平投影圖34 / 47巖體結(jié)構(gòu)面（本工程主要指層間錯(cuò)動(dòng)面）的抗剪強(qiáng)度按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB 503302022 中有關(guān)技術(shù)規(guī)定 取值，結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)合結(jié)構(gòu)面的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度綜合確定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查觀測(cè)，本工程區(qū)的層間錯(cuò)動(dòng)面一般平直，無(wú)膠結(jié)，充填物為碎屑夾泥，屬于結(jié)合差的，建議結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角為 2022176。，粘聚力 。邊坡巖體內(nèi)摩擦角由巖石試驗(yàn)的內(nèi)摩擦角按巖體裂隙發(fā)育程度按規(guī)范提供的折減系數(shù)確定，本工程巖體裂隙發(fā)育程度為裂隙發(fā)育較發(fā)育，建議內(nèi)摩擦角折減系數(shù) 。 建議錨固體與泥巖粘結(jié)強(qiáng)度建議值為 180kPa，錨固體與砂巖粘結(jié)強(qiáng)度為 600kPa，錨固體與砂質(zhì)泥巖粘結(jié)強(qiáng)度為 380kPa。35 / 47巖石物理力學(xué)試驗(yàn)表 表 61物 理 性 質(zhì) 試 驗(yàn) 力 學(xué) 性 質(zhì) 試 驗(yàn)試 樣編 號(hào)巖 樣深 度 塊體密度 顆粒密度 吸水率飽水率 極限抗壓強(qiáng)度軟化系數(shù)抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 m g/cm3 G % % MPa MPa MPa抗剪斷強(qiáng)度（∥）MPa（干）抗剪斷強(qiáng)度（∥）MPa（濕）巖石名稱(chēng) 干┴ 濕┴ 干（┴） 濕（┴） 粘聚力 MPa 內(nèi)摩擦角（ 。 ）粘聚力MPa內(nèi)摩擦角（ 。 ） 中砂巖 平均值 中砂巖 平均值 砂質(zhì)泥巖R112 平均值 泥巖36 / 477 邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)治理區(qū)地層為向斜構(gòu)造的一翼，巖層陡傾南東，砂巖與泥巖層間的界面，接觸面發(fā)育層間錯(cuò)動(dòng)，層間錯(cuò)動(dòng)帶物質(zhì)為碎屑夾泥，厚度一般為2~10cm，該錯(cuò)動(dòng)帶性質(zhì)軟弱，構(gòu)成邊坡巖體中的控制性結(jié)構(gòu)面。該區(qū)地層中由于砂巖、泥頁(yè)巖頻繁出現(xiàn)的沉積韻律，軟硬相間的巖層組合十分發(fā)育。北東南西向展布的寧武 —靜樂(lè)塊坳是受到來(lái)自北西南東向的強(qiáng)大的構(gòu)造應(yīng)力而形成的巨型構(gòu)造，在構(gòu)造力的作用下，弱膠結(jié)的泥巖夾層的層間剪切帶常形成泥化夾層。層狀巖體在水平構(gòu)造力的作用下，在巖層褶皺的過(guò)程中，在力學(xué)性質(zhì)不同的巖層界面上產(chǎn)生應(yīng)力集中，在上下硬巖層的相對(duì)剪切作用下產(chǎn)生硬巖層（砂巖）相對(duì)于軟巖層（泥巖及砂質(zhì)泥巖）的板狀剪切作用，軟巖層產(chǎn)生了強(qiáng)烈地剪切變形，這種變形發(fā)生在力學(xué)性質(zhì)最薄弱的部位。褶皺程度越高，層間剪切作用越強(qiáng)烈，層間剪切帶亦越發(fā)育。在層間剪切帶中由于巖性和受力條件的差異，形成破碎夾層、破碎夾泥層和泥化夾層，其中軟弱夾層中強(qiáng)度最低的是泥化夾層。由于這些層間剪切帶性質(zhì)軟弱而又連續(xù)分布，故成為邊坡巖體中的控制性結(jié)構(gòu)面。治理區(qū)擬剝挖場(chǎng)開(kāi)挖形成的四個(gè)坡面，分別為北東坡面、北西坡面、南西坡面和南東坡面，其中北西坡面、南東坡面與巖層走向基本一致，北東坡面與南西坡面與巖層走向垂直，從坡面與巖層的關(guān)系可分為三種類(lèi)型。①與巖層走向近垂直的北東坡和南西坡其地質(zhì)條件相似，可劃為一種類(lèi)型進(jìn)行分析，邊坡均由石炭二疊系以砂巖和泥頁(yè)巖為主軟硬相間的巖層組成，其邊坡類(lèi)型為層狀斜向結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡。②北西坡為主要處理煤層—5 號(hào)煤層的底板及其下的石炭系本溪組37 / 47和奧陶系上馬家溝組地層組成。坡面傾向與巖層傾向相同，巖層傾角大于該面的峰值摩擦角，其邊坡類(lèi)型為層狀同向陡傾結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡。③南東坡主要由二疊系的砂頁(yè)巖組成，邊坡傾向與巖層傾向相反，其邊坡類(lèi)型為層狀反向結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡。本工程沒(méi)有出現(xiàn)邊坡巖體結(jié)構(gòu)最不穩(wěn)定的類(lèi)型層狀同向緩傾結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡的類(lèi)型。對(duì)于①類(lèi)斜向?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡，巖層走向與坡面近垂直，邊坡整體是基本穩(wěn)定的。對(duì)于③類(lèi)層狀反傾結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡，在重力作用下，在重力方向沿層面沒(méi)有自由變形空間，因此，一般情況下也是穩(wěn)定的，不會(huì)發(fā)生邊坡整體滑動(dòng)。以下主要針對(duì)②類(lèi)層狀同向陡傾結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。主要考慮了坡體自重使邊坡底部處于塑性狀態(tài)導(dǎo)致邊坡破壞和陡傾結(jié)構(gòu)形成長(zhǎng)板柱體結(jié)構(gòu)的彎曲變形破壞兩種可能破壞模式。對(duì)于②類(lèi)層狀同向陡傾結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡，由于坡面未將層面切斷，巖體沿層面方向向下沒(méi)有變形空間，不可能沿層面產(chǎn)生滑動(dòng)。上覆巖體具備沿滑移面下滑的條件，但由于滑移面未臨空，使下滑受阻，造成坡腳附近順層板梁受縱向壓應(yīng)力，在一定條件下使之發(fā)生彎曲變形。本工程為人工邊坡，受風(fēng)化、蠕動(dòng)變形等影響較之自然邊坡要小的多，邊坡巖層以泥巖、頁(yè)巖、砂質(zhì)泥巖等軟弱巖層為主，在開(kāi)挖形成高邊坡的重力作用下的變形模式主要是產(chǎn)生塑性壓碎。由于陡傾的結(jié)構(gòu)面比較發(fā)育，邊坡在重力、震動(dòng)、風(fēng)化、地下水及其他地質(zhì)營(yíng)力作用下，可能出現(xiàn)彎曲、傾倒及崩塌等變形破壞模式。巖層與坡面近于平行，認(rèn)為可能破壞坡體在自重作用下底部處于處于塑性狀態(tài)，使邊坡保持穩(wěn)定的最大高度 Hmax可用式（71）求得。邊坡穩(wěn)定最大高度計(jì)算見(jiàn)表 71。巖層與坡面平行，認(rèn)為可能破壞坡體在自重作用下底部處于處于塑38 / 47性狀態(tài)，使邊坡保持穩(wěn)定的最大高度 Hmax可用下式求得。 （71） ??????????? 2sincotsin2sin1co2max aaH??????式中 β—邊坡坡角(176。 )；α—滑面傾角（176。） ；γ —滑體容重（kN/m 3） ；φ —滑面摩擦角(176。) ；c—滑面粘聚力 (kPa)；a—可能失穩(wěn)巖體水平寬度(m)。邊坡穩(wěn)定最大高度計(jì)算見(jiàn)表 71。邊坡穩(wěn)定最大高度計(jì)算表 表 71治理區(qū)坡面 Hmax c(kPa) φ(176。) β(176。) γ(kN/m3) α(176。) a(m)昌瑞 1 區(qū) 昌瑞 2 區(qū) 巖質(zhì)邊坡的失穩(wěn)幾乎都是沿著各種結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生。 層狀同向陡傾結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡 順層陡傾邊坡，巖層的傾角與坡角大致相似，當(dāng)組成斜坡巖層的厚度不大，巖體沿坡面呈板狀結(jié)構(gòu)分布，這種板狀巖體在沿坡向的自重分量作用下，可使巖層產(chǎn)生彎曲破壞（也稱(chēng)潰曲破壞） 。邊坡巖層產(chǎn)生彎曲破壞的力學(xué)原理，可借助歐拉原理來(lái)分析，當(dāng)忽略了長(zhǎng)板柱體側(cè)向壓力的作用后，進(jìn)而可用式（72）求得邊坡巖層的極限長(zhǎng)度 l 。邊坡板狀結(jié)構(gòu)體極限長(zhǎng)度計(jì)算見(jiàn)表 72。邊 坡 巖 層 產(chǎn) 生 彎 曲 破 壞 的 力 學(xué) 原 理 ， 可 借 助 歐 拉 原 理 來(lái) 分 析 ， 當(dāng) 忽略 了 長(zhǎng) 板 柱 體 側(cè) 向 壓 力 的 作 用 后 ， 可 求 得 邊 坡 巖 層 的 極 限 長(zhǎng) 度 l（ 見(jiàn) 下 式 ） 。39 / 47（72 ）式中 l—邊坡巖層極限長(zhǎng)度（m） ；E—巖體彈性模量（MPa） ；t—巖層厚度（m） ；γ —巖體容重（g/cm 3） ；α—巖層傾角（176。） ；φ —層面內(nèi)摩擦角（176。） ；邊坡板狀結(jié)構(gòu)體極限長(zhǎng)度計(jì)算見(jiàn)表 72。邊坡板狀結(jié)構(gòu)體極限長(zhǎng)度計(jì)算表 表 72治理區(qū)坡面 l(m) E（MPa） t(m) γ(g/cm3) α(176。) φ(176。)昌瑞 1 區(qū) 昌瑞 2 區(qū) 邊坡基本為軟弱的泥巖為主的軟質(zhì)巖石組成，邊坡滑動(dòng)模式主要是切割軟弱層而產(chǎn)生圓弧滑動(dòng)，將其視為均質(zhì)體后，可利用 Bishop 法進(jìn)行穩(wěn)定性分析。邊坡穩(wěn)定計(jì)算采用北京理正軟件開(kāi)發(fā)公司編制的《穩(wěn)定計(jì)算分析軟件》 〔 版〕 ，計(jì)算方法為簡(jiǎn)化 Bishop 法。計(jì)算采用公式為式 73，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 73。 （73）式中：32)(cos6????tgE??????QZFYXF)/1(????iiiii XtghwCX???cos/1?????iitgY???iihZ?sn?40 / 47必須滿足條件:(1) (2) 式中：F—穩(wěn)定系數(shù)Ci—粘結(jié)力γ—巖石容重hi—條塊高度rw—水容重hwi—水位高φ i—內(nèi)摩擦角△ Xi—條塊寬度α i—條塊底面傾角Q—張裂隙水的水平作用力δ ′ —有效正壓力按均質(zhì)體結(jié)構(gòu)邊坡穩(wěn)定計(jì)算表 表 73治理區(qū) 邊坡角 (176。) 順層坡高 （ m） γ(kN/m3) c(kPa) φ(176。) 穩(wěn)定系數(shù) K昌瑞 1 區(qū) 65 昌瑞 2 區(qū) 72 通過(guò)以上計(jì)算，求得較軟弱巖體組成的陡傾順層邊坡的最大穩(wěn)定高度、板狀結(jié)構(gòu)巖體的極限長(zhǎng)度和邊坡的整體穩(wěn)定系數(shù)。昌瑞 2 區(qū)的最大穩(wěn)定邊坡高度分別為 ；昌瑞 2 區(qū)板狀結(jié)構(gòu)體極限RZwQ/21????0/1/???????FYtgchiii????41 / 47長(zhǎng)度分別為 、大于此高度和長(zhǎng)度需要對(duì)邊坡采取加固防護(hù)措施。昌瑞 2 區(qū)邊坡穩(wěn)定系數(shù)分別為 ， 邊坡穩(wěn)定系數(shù)不滿足大于 的規(guī)定，該邊坡不穩(wěn)定。8 剝離