【技术介绍】

我国大中型露天矿山中不稳定边坡或具有潜在滑坡危险的边坡占 边坡总量的 15%-20%，个别矿山甚至高达 30%。边坡失稳已成为露天 矿山发生频度最高、对矿山安全生产影响最大的灾害。其中降雨是诱 发矿山边坡滑坡的重要因素 ，降雨入渗可使矿山边坡角计算值减小 5-70，而一个大型露天矿的总体边坡角每增加 10，可减少剥岩量几千 万吨，节约剥岩费几千万元乃至上亿元。随着露天矿开采深度的增加， 边坡失稳造成的地质灾害风险与矿山经济效益的提升矛盾 日益突出。 因此若能准确预测降雨诱发矿山边坡的滑坡，并采取行之有效的加固 措施，在确保安全的前提下，尽可能增大边坡角就意味着巨大的经济 效益。

目前降雨诱发滑坡的研究方法归纳起来可分为两大类：一是采用统 计分析方法，主要是通过收集历史降雨数据和滑坡灾害发生情况，进行 统计对比分析，从而得到滑坡灾害和降雨之间的定性、半定量或定量的 关系;二是采用机理分析方法，主要是采用水文学和力学方法，分析浅层 滑坡灾害的形成机理，从降雨-渗流-滑坡发生的物理过程出发，进行定量 研究。第一类方法主要用于区域降雨型滑坡预警预报和评价，降雨诱发 机理和边坡失稳的力学机制考虑不足，精度不高; 第二类方法主要用于单 体滑坡的机理分析和定量预测评价中，但对岩质矿山边坡来说， 由于缺 乏可靠的岩体裂隙非饱和水力参数和抗剪强度参数以及合理的数值分析 模型，还没有完善的降雨型滑坡定量预测方法和相应的加固技术，严重 影响降雨诱发矿山边坡滑坡预测结果的准确性以及加固措施的有效性。 此外，传统的矿山边坡加固以工程措施为主，未结合生物固坡技术，不 能发挥二者各自的优势达到安全绿色的目标。

【技术指标】

（1）基于动力法原理和轴平移技术，研制出了一套可同时测定岩体 裂隙排水和吸水时的毛细压力-饱和度以及非饱和渗透系数-手细压力关 系的试验装置并提出了相应的测定方法;运用分形几何等理论，考虑水和 气的“圈闭”影响及裂隙-岩块间的水交换，提出了一种准确确定裂隙非饱 和水力参数的数值试验法;开展了变饱和度下的岩体裂隙剪切试验，揭示 了裂隙抗剪强度随饱和度变化的规律，将饱和度参数引入 JRC-JCS 剪切 强度准则，建立了裂隙非饱和剪切准则，提出了非饱和状态下裂隙抗剪 强度的确定方法。

（2）基于可靠的非饱和水力参数确定方法和改进的入渗边界处理方 法，建立了有地表入渗的岩土体边坡饱和-非饱和渗流数学模型并开发出 相应的有限元分析软件：采用不平衡推力传递法，建立了能准确考虑非 饱和带毛细压力对岩土体抗剪强度的贡献、暂态附加水荷载对边坡稳定 的不利作用以及水对岩土体的软化作用等的边坡稳定预测模型，并开发 出相应的边坡稳定分析软件：综合上述成果，提出了基于地表入渗准确 模拟的降雨诱发矿山边坡滑坡的精准预测技术。

（3）引入耐久高强轻型的碳纤维锚索作为桩-锚复合结构支挡的预 应力锚索，并研制了相应的锚固装置：从微观角度分析了根系-土壤复合 体的宏观力学性质和应变规律，研究了植物根系对土体加固的力学机理 及生物固坡技术的环境适应性：结合地表入渗准确模拟技术，提出了地 表-地下截排水、桩-锚复合结构支挡和生物固坡相结合的降雨诱发矿山边 坡滑坡的加固技术。

【技术成熟度】

项目在岩体裂隙非饱和水力参数和抗剪强度参数确定、地表入渗下 边坡饱和-非饱和渗流场精准模拟及稳定评价、降雨诱发矿山边坡滑坡加 固技术开发等方面取得了一系列创新成果，授权发明专利 11 项、计算机 软件著作权 5 项、实用新型专利 5 项，发表论文 68 篇，其中 SCI 、EI收录 50 篇，出版专著 4 部，相关成果已编入 2 项团体标准。实现了降雨 诱发矿山边坡滑坡从统计分析经验型评价到科学精确化评价的跨越，滑 坡预测精度提高近 20% ：地表-地下截排水、桩-锚复合结构支挡和生物 固坡相结合的滑坡加固技术比传统技术节省投资 15%以上。

【应用情况】

成果已推广应用于江西、浙江、福建等 20 多座露天矿山，保障了露 天矿安全开采和矿山边坡复绿工程的顺利实施，经济社会环境效益显著。 项目解决了传统露天矿山边坡降雨诱发滑坡预测精度低、加固成本高等 历史性难题，为降雨诱发矿山边坡滑坡预测与加固提供了科学精确的方 法，在露天矿安全开采和“美丽中国建设”中具有十分广阔的应用前景。