【摘 要】边坡工程地质勘察为露天矿边坡设计及治理方案提供基础数据，是进行边坡稳定性评价和边坡治理的基础工作。说明了露天矿边坡工程地质工作的一般程序，内容和技术要求，以某露天煤矿东南帮的边坡工程地质勘察为例，介绍了勘察的内容，方法和要求，对勘察成果做了分析，获得了东南帮边坡的地层情况，岩体结构情况，岩层软弱层的形态和分布情况，各岩层的物理、力学性质指标，为研究边坡变形破坏模式，进行稳定性分析和边坡治理提供了可靠的基础数据。
【关键词】露天矿边坡；工程地质勘察；程序；内容；技术
露天矿边坡稳定问题一直是困扰露天矿安全生产的难题。边坡工程地质勘察为露天矿边坡设计及治理方案提供基础数据，是进行边坡稳定性评价和边坡治理的基础工作。
1 工程地质工作程序
边坡工程地质勘察工作首先应从大范围的区域地质背景开始，逐步缩小范围，进而调查边坡工程所在范围的地质条件。工程地质工作程序如图1。
2 工程地质工作内容
边坡工程地质工作的内容有：工程地质测绘，工程勘探，岩土测试与试验、监测工作。具体内容包括：
（1）边坡地层的岩性、颜色、成份、结构特征、岩层产状、含水状态。软弱层的赋存状态、分布规律、触关系及接触面的特征。
（2）与边坡稳定性有关的地质构造，包括：断层的性质、产状、破碎带宽度及破碎程度、断层面特征、充填物，断层与地下水的关系；裂隙的性质、产状、发育程度，裂隙带的宽度及充填物；褶曲的形态、类型、产状、特征。
（3）松散及风化岩石的岩性、风化程度及其与坚硬岩石的接触关系、接触面的特征。
（4）含水层的岩性、厚度，裂隙发育状态、渗透系数及特征。出水点的位置、流量变化、水的来源及补给途径。
（5）进行岩矿分析，测定主要弱层中蒙脱石、伊利石、高岭土含量比例。
（6）勘探取出岩芯后，按现行规范标准进行岩石物理力学性质实验，确定与边坡工程有关的岩石物理力学性质指标，包括：密度、含水率、抗压强度、抗剪强度参数、弹性模量、泊松比。按现行规范标准进行岩体的现场试验，确定工程岩土体抗压强度、抗剪强度、弹性模量等。
（7）边坡工程中地表滑动区的范围，水平移动速度和方向，垂直位移。滑动区细部裂缝变化和位移；滑动区地下正在发生位移岩土层的移动速度和方向。
3 工程地质工作技术
3.1 工程地质测绘
工程地质测绘是在充分搜集和详细研究已有资料的基础上进行的，侧重调查工程地质条件在地表的分布并据以推测工程地质条件在地下的分布。
露天矿边坡工程地质测绘的主要测量出露在台阶上的岩性变化，结构面分布，出水点，采掘台阶现状，工程地质分区及剖面线，岩石力学试验取样地点。测绘的范围应包括可能对边坡稳定有影响的所有地段。测绘的方法有：用经纬仪，罗盘和卷尺现场测量观察。工程地质摄影技术，包括：地面立体摄影等。测绘的比例尺一般在1：500～1：2000。
3.2 工程地质勘探
工程勘探常用的手段有钻探法、掘探法及地球物理勘探三类。钻探和掘探是直接勘探手段，能较可靠地了解地下地质情况。地球物理勘探简称物探，是一种间接的勘探手段。钻探法，是用各种钻探工具钻入岩土体中分层取样鉴别、描述和测试的方法。
3.3 测试工作
测试工作主要包括岩土试验和监测工作。岩土试验着重确定岩土的抗剪强度和岩土体软弱面的抗剪强度。通过室内试验测定边坡主要地层岩土的物理参数、强度参数、变形参数。软弱结构面（可能的滑动面）的物理参数、强度参数、变形参数。岩体原位测试，主要有变形试验、强度试验及天然应力量测等。变形试验测试方法有：承压板法和声波法。原位岩体强度试验主要有直剪试验、单轴和三轴抗压试验等。岩体应力测试常用的方法有：应力解除法、应力恢复法和水压致裂法等。
监测工作主要是确定边坡工程中地表滑动区的范围，水平移动速度和方向，垂直位移。滑动区细部裂缝变化和位移；滑动区地下正在发生位移岩土层的移动速度和方向。地表位移监测现在大多是布置固定测点后，借助仪器定期直接读数。地下监测多用倾斜仪。
3.4 其他
（1）补充勘察的钻孔深度，应超过开采煤层底板以下50 m，或预计最深滑面以下50m。
（2）所有采取的岩样、岩芯，以及施工、试验所用的设备需用数码相机进行拍照，并在岩样、岩芯上注明其出处、岩性，照片分辨率不得小于2592 ×1944。全部照片需存档。
（3）取芯时严禁敲击。钻孔单孔取芯率不得小于95 %，要采取各种措施来保证取芯率。钻孔取芯后，需要做实验测试的，应及时的取样封存，保证不失水，污染。
（4）钻孔取芯时，应尽量利用采掘场已开挖的部位，在采场内部取样，降低工程费用，但不得以矿坑内部岩样替代钻孔中的岩样。
4 某露天矿东南帮边坡工程地质勘察工作实例
为查清东南帮变形区域的地质情况，边坡体内赋存的岩层及软弱层的形态、规律；边坡岩体的结构、构造；采取岩土样（尤其是弱层）进行物理、力学性质指标测定，对东南帮进行了工程补充勘察。
工程地质补充勘察工作，在东南帮滑坡变形区别施工了2个剖面，共6个工程地质补充勘查孔，总进尺669.20m。钻孔分布如图2所示。
钻孔全孔取芯，并进行了视电阻率测井和人工伽玛测井。同时也进行了现场踏勘，查看变形区裂隙分布状态、规律以及F43断层走向分布和破碎带结构特征。岩土试验工作共取岩芯91个，完成的原状直剪试验64组，重塑73组，液塑限13组，渗透1 组，无荷载膨胀1 组。在6个钻孔中采取坚硬岩石岩芯19段，进行了含水率、重度、抗压强度、抗剪强度和变形参数试验。
以往对附近区域的地质工作有：1991年H综合试验队的露天矿边坡地质勘察工程；1999年N省煤田地质局109勘探队的综合地质报告；2002 年煤科院F 分院的东端帮边坡工程地质勘察；2004 年南帮工程地质勘探；2005 年N 省煤田地质局109 勘探队露天矿补充勘探工程。2006 年煤科院F分院的东南帮边坡工程地质勘察。
该区岩层由上而下可划分为下述几个工程地质岩组：第四系松散沉积层，砾岩组，砂砾岩组，泥岩组，15、16 号煤层岩组，砂岩组，泥岩组，20 号煤层岩组，泥岩组。
根据该次补充工程地质勘探取得的岩土物理力学指标，结合以往的资料，确定稳定性分析选用的参数如表1 所示。
软弱层是一个相对的概念，在不同的地区、不同的岩体中软弱层的特征与指标不同。本次勘探软弱层判定的主要是通过对现场提取的岩芯的特征的判断。主要标准如下：
（1）一般的块状结构，强度中等的泥岩，岩芯破碎，岩芯呈泥团状，软塑状态的。
（2）致密较坚硬的泥岩，大段的岩芯都是长柱状，中间某一段岩芯破碎，呈碎块状的。
（3）致密较坚硬的泥岩，但原生的节理裂隙发育，岩芯部分是碎块状，某些节理面上有较明显的擦痕。
（4）胶结较差的粗砂岩，中砂岩，细砂岩，岩芯提不上来的或提上的岩芯是散状的。
（5）饱水的粉砂岩，软塑状态，手拍即可出水的。
（6）钻孔时孔径发生变化，有缩孔现象的。
结果表明：SE08-1 线有5个和SE08-2 线有3个比较明显的软弱层面。
根据东南帮边坡的岩体产状与结构，可能出现的滑坡模式有两种：圆弧模式和圆弧-顺层-切层模式，圆弧滑动模式的滑面位置、滑体大小主要受岩体强度和边坡角的影响，具体位置需通过试算确定。圆弧-顺层-切层滑动模式的滑面位置、滑体大小除了受岩体强度和边坡角的影响之外，还要受到弱层位置、产状和强度的影响，其顺层部分位置受弱层控制，圆弧部分也需通过试算确定。
5 结语
通过东南帮边坡工程地质补充勘察，获得了东南帮边坡地层情况，东南帮边坡的岩体产状与结构，软弱层赋存状况，确定了稳定性分析所需要的边坡地层的岩土物理力学指标的数据，对分析滑坡模式，进行稳定性研究有重要的作用。