摘要
辽阳市石门滑坡位于辽宁省辽阳市弓长岭寒岭镇，属于台阶式露天采矿所形成的地质灾害问题，由于其变形破坏特征具有显著的特征，对周围工程建设有很大的危害性。本文以辽阳石门滑坡边坡灾害评估稳定性评价项目为依托，通过对滑坡的工程地质条件、岩体结构特征、已存在的变形破坏现象和对岩体物理力学参数试验研究的基础上，利用地质成因分析的方法对滑坡的成因机制进行了研究。基于所获地质资料，采用数值模拟分析方法（FLAC3D）模拟开挖分析了滑坡的形成机理，并分析爆破及水力因素对坡体变形的影响。采用极限平衡法对在天然状态下、水位工况、振动工况、水位+振动工况以及削坡+振动+水位等工况下滑坡的稳定性进行详细的研究和预测。从研究中获得以下一些认识。
（1）石门滑坡的岩体结构发育特征是上硬下软厚层状块裂缓倾顺层结构。上覆厚层石英岩体的下部存在若干条连续性较好的绿色软弱夹层，这构成了滑坡下卧的塑性空间，在重力场的作用下，会表现扩容、滑移的特征。而其较低的抗剪强度也是滑动面所贯穿的主要区域。根据对滑坡发育特征的综合分析可知石门滑坡的破坏机制为滑移-压致拉裂。
（2）利用FLAC3D模拟分析了滑坡形成机理，分析了在分步开挖下边坡的应力分布规律、变形位移特征及塑性区变化规律及力学模式，进一步探讨了岩质边坡变形破坏力学机理。地下水、爆破及风化对坡体的变形起到了较大的推动作用。
（3）采用极限平衡法，对石门滑坡在各类工况条件下进行稳定性评价，计算得安全系数结果表明，天然状态下两剖面安全系数都大于1，说明处于稳定状态。水位工况下，在水位较浅时，剖面的安全系数小于1。剖面一在地下水位埋深至4~6m时，剖面二在水位埋深10~12m时，剖面即处于不稳定状态。在振动和水位的共同影响下，剖面一在水位埋深14~16m时，即处于不稳定状态，剖面二则一直处于不稳定状态。削坡工况下，剖面均处于不稳定状态。
Liaoyang shimen landslide is located in Hanling Zhen, Gongchangling, Liaoyangcity of Liaoning province, which belongs to geological disaster formed by stepopen-pit mining. Due to its significant deformation and feature characteristics, it hasgreat influence on the surrounding constructions. Considering Liaoyang shimenlandslide stability assessment project and engineering geological conditions, rockmass structure, deformation failure, mechanical parameters for rock mass, the articlestudied the formation mechanism by the geological genesis analysis method. On thefoundation of slide deformation analysis，numerical simulation method (FLAC3D)was respectively applied for analysis of the formation of landslide mechanism by theexcavation and affection under water level condition, vibration condition. limitequilibrium was respectively applied for natural condition, water level condition,vibration condition, water level and vibration condition, excavation、vibration andwater level condition. Through the above detailed study and prediction, we can obtainthe following understandings:
(1) The rock mass structure development character of Shimen landslide is gentlyinclined bedding structure with upper rigid and soft lower thick layers. A plurality ofcontinuous green soft interlayer is existed in the lower part of overlying thick Quartzrock, which constitutes a landslide under plastic space. Expansion and slipcharacteristics are performed in the gravitational field effect. However, the lowershear strength rock mass is the major region penetrated by sliding surface. Accordingto the comprehensive analysis of landslide, the failure mechanism is slip–compression cracking.
(2) The deformation mechanism of landslide is simulated by FLAC3D, the stressdistribution law、deformation characteristics、the change rule of the plastic zone andmechanical model of the slope in the process of stress release by excavation step，which further discusses the rock slope deformation and failure of mechanicalmechanism. Hydraulic, blasting and weathering of slope deformation played a largerrole
(3) Limit equilibrium method is respectively applied for stability assessment on allworking conditions for Shimen landslide. The calculation results show that：the safetycoefficient of the two profiles is greater than one in natural condition, the profiles aresteady. In water level condition, the safety coefficient of the profiles is less than onewhen the water level is high. specifically the profiles are instable when the water levelof first profile is higher than4-6meters and the water level of second profile is higherthan10-12meters. In vibration and water level condition, the first profile is instablewhen the water level is higher than14-16meters, the second profile is alwaysinstable.In cutting condition, the profiles are all instable.
引文
[1]周亦唐，任志华，费维水，杨坤华．公路高边坡的稳定性分析与处理方法[J]．昆明理工大学报(理工版)，2005，30(1)：48-51.
[2]张倬元，王兰生，王士天．工程地质分析原理（第二版）[M]，地质出版社，1994.
[3]孙广忠．岩体结构力学.[M].北京.科学出版社，1988.
[4]陈剑平．岩体随机不连续面三维网络数值模拟技术[J]．岩土工程学报，2001，36（4）：397-402.
[5]陈祖煜，汪小刚，杨健等．岩质边坡稳定性分析-原理·方法·程序．北京:中国水电出版社，2005.
[6]孙广忠．岩体力学基础．北京:科学出版社，1983.
[7]王兰生，张倬元，斜坡岩体变形破坏的基本模式[J].见：第一届工程地质大会论文，1979，苏州.
[8]石豫川等．国道108线某段缓倾角顺层边坡变形破坏机制物理模拟研究[J].成都理工大学学报(自然科学版)，2003，30(4):350～355.
[9]胡启军．长大顺层边坡渐进失稳机理及首段滑移长度确定的研究[D]．西南交通大学博士位论文，2008.
[10]张雪东，陈剑平，黄润秋，严明，丁海军．用FLAC-3D分析呷爬滑坡的变形特征[J].岩土力学，2005，26(1):131～134
[11]曹中兴．岩质边坡稳定性概率统计分析与可靠性研究[D].吉林大学硕士学位论文，2010．
[12]张中琼，陈剑平，王清．铁岭组中风化柱状叠层石灰岩强度确定概率方法[J]．工程地质学报，2008，16(5):667～671．
[13]陈剑平，石丙飞，王清．工程岩体随机结构面优势方向的表示法初探[J].岩石力学与工程学报，2005，24(2):241～245
[14]陈剑平，肖树芳，王清．随机不连续面三维网络计算机模拟原理．长春，东北师范大学出版社，1995.
[15]陈剑平，石丙飞，阙金声等．广州林语山庄边坡岩体结构与地质条件评价，研究报告，2005年2月．
[16]陈剑平，王清，阙金声等．天津蓟县小渔山矿山复垦岩质边坡工程地质稳定性评价研究，研究报告，2006年5月．
[17]赵建军，王彦东，巨能攀，邓辉．缓倾外层状结构边坡变形破坏模式及支护对策研究[J]．工程地质学报，2009，17(2):195～199．
[18]中华人民共和国水利部．缓倾角层状岩质边坡小危岩体失稳破坏模式与稳定性评价[J]．岩石力学与工程学报，2006，25(8):1606～1611．
[19]王建良，姚激，蒲秀荣．软岩边坡稳定性的FLAC和刚体极限平衡法对比分析[J]，科学技术与工程，(2009，9(16),-4693～4697．
[20]陈育民，徐鼎平．FLAC/FLAC3D基础与工程实例.北京，中国水利水电出版社，2009．
[21]张敏．缓倾角顺层岩质边坡稳定性分析与支护效果评价[D].成都理工大学硕士学位论文，2009．
[22]吴鑫．岩质高边坡岩体结构面快速调查及稳定性评价——以瀑布沟水电站加里俄呷料场高边坡为例[D]．成都理工大学硕士学位论文，2009
[23]张娇，姜谙男，易南概，赵德孝．东坪金矿采空区开挖过程的三维有限元数值模拟[J]．中国矿业．2006，15（11），81～84．
[24]张德佳.含软弱夹层岩质边坡稳定性分析及加固效应研究[D]．重庆交通大学硕士学位论文，2010．
[25]孙世国，王思敬，李国和，蔡美峰．开挖对岩体稳态扰动与滑移机制的模拟试验研究[J]．工程地质学报，2000，8（3），312～315．
[26]刘维国．牙根水电站右岸1号拉裂松动岩体发育特征及成因分析[D]．成都理工大学硕士学位论文，2009．
[27]吴启红．矿山复杂多层采空区稳定性综合分析及安全治理研究[D].中南大学博士学位论文，2010．
[28]田斌，卢晓春，黄耀英，蒋定国．雅砻江官地水电站料场边坡开挖扰动及其影响因素[J]．岩石力学与工程学报，2010，29（增1）：3199～3207.
[29]肖世国，欧源，周德培．分步开挖级数对岩石高边坡稳定性的影响[J]．路基工程，2009，2：83～85．
[30]束善治，章林．复杂条件下露天采场边坡变形分析[J]．工程地质学报，2000，8（2）：218～223．
[31]孟国涛，徐卫亚，郑文棠，石安池．岩质高边坡开挖变形的三维离散单元法分析[J]．河海大学学报(自然科学版)，2007，35（4）：393～397．
[32]朱继良．大型岩石高边坡开挖的地质力学响应及其评价预测——以小湾水电站工程高边坡为例[D]，成都理工大学博士学位论文，2006．
[33]冯君．顺层岩质边坡开挖稳定性及其支护措施研究[D]，西南交通大学博士学位论文，2005．
[34]高喜才．露天矿边坡开挖过程变形破坏特征及稳定性试验[D]，西安科技大学硕士学位论文，2006．
[35]曹卫文．顺层岩体边坡开挖过程模拟实验[D]，重庆交通大学硕士学位论文，2009．
[36]杨斌，蒋建群．岩质高陡边坡开挖稳定分析及其优化设计[J]．人民长江，2010，42（21）：55～88．
[37]陈浩．黄登水电站进水口边坡开挖变形响应及其评价预测研究[D]，成都理工大学硕士学位论文，2010．
[38]邓丽镠，曾宪斌．地下水位变化与基坑稳定性的FLAC模拟分析[J]．广西工学院学报，2007,18（1）：0072～0075．
[39]张雪东.呷爬滑坡稳定性评价与治理方案设计[D]，吉林大学硕士学位论文，2004．
[40]高圣益，魏学勇，周晃.基于FLAC3D的滑坡稳定性数值模拟分析[J]，长江工程职业技术学院学报，2007，24（4）：0001～0004．
[41]桂蕾，殷坤龙，翟月．基于FLAC3D模拟和强度折减法的滑坡稳定性计算[J]．安全与环境工程，2011，18（6）：0009～0014．
[42]朱立峰，张新社，王根龙.基于地下水位响应的黑方台焦家滑坡稳定性分析[J].工程地质学报,2011，19(Suppl.)：0097～0103．
[43]唐世雄．三峡水库运行条件下的电厂滑坡稳定性分析及防治研究[D]，中国地质大学硕士学位论文，2008．
[44]刘亚群，李海波，李俊如，周青春，刘广胜．爆破荷载作用下黄麦岭磷矿岩质边坡动态响应的UDEC模拟研究[J]．岩石力学与工程学报，23(21)：3659～3663．
[45]刘国华，王振宇.爆破荷载作用下隧道的动态响应与抗爆分析[J]．浙江大学学报(工学版).(2004)02-0204-06．
[46]陈占军，朱传云，周小恒.爆破荷载作用下岩石边坡动态响应的FLAC3D模拟研究[J].爆破.2005,22(4):0008～0013．
[47]闫长斌，徐国元，李夕兵.爆破震动对采空区稳定性影响的FLAC3D分析[J]，岩石力学与工程学报，2005,24(16):2894～2899．
[48]张方炜，朱永生．人工边界在土石坝地震动力响应中的应用[J]．四川建筑,2009,23(3):101～103．
[49]王文龙编.钻眼爆破[M].煤炭工业出版社,1984．
[50] Lysmer J， Kublmeyer R L.Finite dynamics model for infinitemedia[J].J.Eng.Mech.，&Foundations Div.，ASCE，1969，95(4)：859～877．
[51]杨佑发，徐晓核，崔波.爆破地震波模拟研究[J]．自然灾害学报，2010,19(2):155～160．
[52]王永青，汪旭光，乳化炸药能量密度与爆破效果的关系[J]．有色金属，2003,55(1):102～104．
[53]王在泉，华安增．确定边坡潜在滑面的块体理论方法及稳定性分析[J]．工程地质学报，1999，7(1):40～45．
[54]吴世佳．边坡稳定性分析的极限平衡法与FLAC模拟方法的对比研究[D].太原理工大学硕士学位论文．2011．
[55]吴启红．瀑布沟坝前右岸岩质高陡边坡稳定性研究[D]，中南大学硕士学位论文，2007．
[56]冯振．顺层岩质边坡开挖过程模拟及稳定性分析[D]．中南大学硕士学位论文，2009．
[57]张贵新．云南大象山红层滑坡稳定性研究[D]，中国地质大学（北京）硕士学位论文，2009．
[58]樊军庭．复杂岩质边坡稳定性的弹塑性极限平衡法分析．中南大学硕士学位论文[D]，2003．
[59]姚勇.基于三维工程地质模型的边坡稳定性分析．辽宁工程技术大学硕士学位论文[D]，2009．
[60]郑颖人，时卫民，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．
[61] Q.W. Duan, Z.Y. Chen, Y.J. Wang, J. Yang,&Y. Shao，Applications of thestrength reduction finite element method to a gravity dam stability analysis．The TenthInternational Symposium on Landslides and Engineered Slopes，2008，655~661.
[62]王旭.结合Morgenstern一price法与Sarma法计算岩质一土质混合边坡稳定性研究．中国建筑科学研究院硕士学位论文[D]，2010
[63]陈莉，宝鸡峡塬边渠道高边坡变形破坏分析及削坡设计[J]．陕西水力发电，2001,17(1):23～26．
[64]夏艳华，白世伟，传递系数法在滑坡治理削坡方案设计中的应用[J]．岩石力学与工程学报，2008,27(增刊1):3281～3285．