废弃花岗岩矿山地质环境治理与恢复方案研究

废弃花岗岩矿山地质环境治理与恢复方案研究
摘要：结合山东省某矿山地质环境治理与修复工程，应用不平衡推力法计算边坡稳定性系数,并通过赤平极射投影法的分析验证,通过采取削坡治理后，保持边坡稳定的基础上结合绿化措施进行边坡的治理，因地制宜的选择绿化方法，从而给同类工程提供借鉴。

关键词：地质环境;不平衡推力法；赤平投影法；恢复方案
中图分类号：td1文献标识码： a 文章编号：
0引言
随着山东省政府对矿山环境治理和生态修复的重视,废弃矿山地质环境治理及地质灾害治理项目也越来越多。

为进一步贯彻落实省委、省政府《关于生态山东建设的决定》，从2012年起，在全省选择部分县开展矿山环境治理与生态修复示范活动，对矿山环境进行综合治理，最大限度的降低资源开发带来的环境代价，切实保护人民群众生命财产安全和生态环境权益，实现经济社会和资源环境协调可持续发展。

通过实地对废弃花岗岩矿山资料收集和野外踏勘，提出了一整套地质环境治理和生态修复方案。

1工程概况
该废弃花岗岩矿山为一开山采石留下的高切坡，总长720m，坡高达130m，平均坡度为40-80，局部多见70-90陡崖，坡面总体倾向为90-150。

坡面上部为中风化的岩石，中部多有采石时爆破留下的一些残破岩体，坡脚处有弃石和弃渣堆积而成的松散体，坡脚底面为采石时所留工作平台。

野外调查发现，岩层产状较复杂，多倾向
坡外,局部倾向坡内，边坡多为逆向坡。

边坡多处可见反倾的直立岩体。

岩性为灰白色花岗岩，出露在本区东部谷积山一侧。

岩浆岩较发育，主要出露岩性为中生代燕山晚期崂山超单元青台山单元中粒二长花岗岩和晚元古代晋宁期玲珑超单元云山单元中粗粒一长花岗岩［1］。

图1废弃花岗岩矿区现状
2边坡稳定性分析
根据本治理区域地质特征，对整个高边坡分取八个典型剖面图，剖面间距在70m左右，通过对八个典型剖面的稳定性分析和破坏形式进行描述，归纳出高边坡的稳定性。

1-1至8-8剖面位置在地形图的位置如图2所示，计算分析部位编号a01-a12。

图21-1至8-8剖面位置
2.1边坡稳定性分析方法
目前边坡变形稳定性分析评价的理论、方法及软件的体系已经十分庞大。

总体来说有应力－应变分析方法、极限平衡分析方法、概率的方法以及模糊数学、神经网络等方法，其中极限平衡分析方法和应力—应变分析方法是目前最普遍应用的方法。

研究表明对于岩质边坡来说，赤平投影法、萨尔玛法、不平衡推力法以及块体稳定性算法是较为合适的方法，也是工程界最为常用的方法。

本工程采用不平衡推力法计算边坡稳定性系数,并通过赤平极射投影法的定性分析验证［2］。

2.2边坡稳定性评价参数
根据现场调查、室内试验，结合规范以及同类工程对比，本次边坡稳定性评价所用岩体参数见表1。

采用的结构面参数见表2［3］。

表1高边坡岩体物理力学参数
表2高边坡结构面力学参数建议值
2.3边坡稳定性分析结果
以8个典型剖面为基础，采用赤平投影法、不平衡推力法逐一评价各个剖面的稳定性。

考虑到目前边坡中不存在地下水的活动，花岗岩天然的渗透系数较低，同时考虑到边坡面较陡，降雨入渗边坡量有限。

因此，评价时我们只考虑了两种工况情形：自然工况情形和地震工况情形。

根据该地区地震烈度区划，该区地震烈度属于ⅶ区，评价时取地震加速度值取0.10g［4］。

根据建筑边坡规范，花岗岩矿区高边坡为1级高边坡，其边坡安全系数要求达到1.35，因此若边坡稳定性系数小于1.35判为边坡不稳定［5］。

以下内容以具体1-1剖面为例，计算了剖面坡体破坏现状及模式分析，得出高边坡稳定性分析评价。

1、剖面1-1边坡稳定性计算
首先绘制赤平投影图，由对赤平投影图的分析可得出，1-1剖面处高边坡危岩体将主要以崩塌的形式破坏，边坡的整体较稳定，不会出现大规模的滑裂或崩塌破坏。

图3赤平投影分析图
其次运用不平衡推力法，针对1-1边坡剖面的实际情况，演算了1个典型情况（见图2-1）。

验算结果见表2-3，从表2-3可见，此种滑面情形下，边坡在自然、地震情形下稳定性系数大于1.35，能满足安全系数的要求，但沿层面目前虽然稳定，需及时清除。

治理之后稳定系数达到1.673左右。

图4剖面1-1验算示意图
表3边坡剖面1-1稳定性计算结果
3边坡绿化条件分析
采石开挖而成的高边坡，未开采的山体处长有黑松和侧柏等树种，植物自然生长多样性，自然景观协调。

但本区由于长期的开采花岗岩破坏了山体植被，花岗岩地层出露，加上采石放炮的作用，边坡坡面参差不整，危岩、危岩体密布，植物已经不再生长，山体呈光秃状，与周边未开采山体对比明显。

3.1目前成熟的高陡岩质边坡绿化技术
1、植被混凝土护坡。

2、人工平台绿化技术。

3、高大树木遮挡结合点缀式绿化技术。

4、完全覆土和植被恢复［6］。

3.2边坡绿化方案及可行性分析
边坡坡脚，采用客土回填的方式全面进行植被恢复绿化。

坡脚采石形成的开采平面较宽（一般20-40m），宜采用碎石摊铺、客土回
填恢复自然边坡，此工程地限制条件为需要大量的客土。

根据调查，废弃花岗岩矿区南部未开垦荒地可提供足够的客土量，因此，该边坡的绿化方案是可行的。

岩体中部边坡采用修筑平台，挡土墙建设和客土回填的方式进行植被恢复绿化。

废弃花岗岩矿区高边坡大部分高度为90-130m，坡度60°-80°，且坡面岩石呈反倾，适合于整体和局部的挡土墙建设，该绿化方案所需石方量和客土量均不大，实施的可行性较强。

本次治理工程选用的适合于花岗岩地区的绿化植被：侧柏、毛白杨、黑松、山杏、爬山虎、迎春、连翘等。

图5废弃花岗岩矿区治理效果图
4、结论
1、应用不平衡推力法计算边坡稳定性系数,并通过赤平极射投影法的分析验证,完成对比设计，更准确的确定了边坡的稳定性。

2、在保持边坡稳定的基础上结合绿化措施进行边坡的治理，因地制宜的选择绿化方法，给同类工程提供借鉴。

3、在综合研究成果的基础上,进行重点矿山地质环境恢复工程的规划设计工作后,开展重点矿山地质环境恢复示范工程,带动全省
地质环境恢复工作。

参考文献:
[1]罗梅. 日照市东港区废弃花岗岩矿山地质环境治理与修复方案[r].济南：山东省地质环境监测总站, 2012：2-14.
[2]张鲁渝，郑颖人，时卫民．边坡稳定分析中关于不平衡推力法的讨论［j］．岩石力学与工程学报，2005，24 (1):177－182．[3]徐志英·岩石力学[m] ．北京:中国水利水电出版社, 1993：89-93
[4]郑颖人,时为民,杨明成.不平衡推力法与sarma法的讨论[j]·岩石力学与工程学报, 2004, 23(17): 3030-3036.
[5]dz/t 0219－2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范［s］：20-24
[6]于素红,等,河南省林州市任村镇棘针林石英砂岩矿矿山地质环境保护与治理恢复方案[r].郑州：河南省水文地质工程地质勘察院2010：54-70.。