我国矿产资源丰富，多个地区不断加大露天矿山的开采和利用，进一步提高了当地经济发展水平。但是，部分地区在露天矿山开采的过程中存在一些不足，从而产生一定程度的露天矿边坡失稳的现象，对周边环境及人民群众的生命财产安全带来较大威胁。因此，对露天矿边坡稳定性分析方法进行研究具有十分重大的现实意义。

一、露天矿边坡稳定性的影响因素

露天矿边坡稳定性的分析十分重要，能够帮助相关人员明确露天矿边坡的实际情况，及时发现失稳现象，从而结合实际情况，制定一系列有效的应对措施，有效治理露天矿边坡，确保其安全稳定性。露天矿边坡具有较高的稳定性，能够有效预防泥石流、滑坡等现象的发生，避免影响周边区域环境，维护人们的切身利益。露天矿边坡失稳在本质上就是边坡岩土体受到岩土强度特性、岩土应力分布状态等相关因素的影响，从而产生变形破坏的过程。露天矿边坡在多种因素的影响下，逐渐降低了其平衡性，主要体现在以下几个方面：1.自然因素。我国不同地区的自然气候条件存在较大的差异性。通常降雨量对露天矿边坡的稳定性具有较大影响。如，部分地区的降雨量相对较大，频繁发生泥石流等问题，从而引发一系列不同程度的自然灾害。此外，露天矿边坡稳定性受到孔隙水压力的直接影响。如，孔隙水压持续增大的情况下，露天矿边坡的有效应力就会不断减小，从而对露天矿边坡稳定性带来较为严重的威胁，其稳定性呈现出骤然降低的趋势。露天矿边坡的岩石容易受到自然温湿度的影响，直接影响着露天矿边坡的稳定性。如，部分地区的自然温度较高，而岩石表面的温度不断上升，就会造成岩石逐渐风化，大幅度降低了其机械性能，最终产生露天矿边坡失稳的现象。2.地质因素。露天矿边坡的岩土体中不可避免地存在一些孔隙、裂缝等，从而会提升其吸水能力，增加抗拉强度。但是，在地质内包含一些断层、破碎层，能够为水提供更多通道进入软土层，两者相结合逐渐构成滑移面，大大降低了露天矿边坡的安全稳定性。3.人为因素。一是当相关人员在露天矿采矿工程施工中进行爆破操作，从而产生较大的爆破震动，对露天矿边坡岩石带来较大影响，使得其内部应力发生一定变化，增加了岩石内部应力集中现象发生的概率，进而引发一系列裂痕扩展等问题。二是露天矿采矿中进行采剥施工，相关人员的专业能力水平有限，现场施工管理不到位，存在施工人员从露天矿边坡的底部进行开采，从而形成较多浮石、空等危险地带，严重威胁了露天矿边坡整个底层的稳定性^[1]。三是相关人员在露天矿边坡施工中，设置台阶高度、宽度等各项参数不合理，直接影响边坡稳定性。

二、露天矿边坡稳定性分析方法存在的不足

相关专业人员不断加大露天矿边坡稳定性分析方法的研究和应用，逐渐形成了一定基础的调查分析步骤。但是，在实际分析工作开展过程中，较多分析方法和步骤依然存在一些缺陷，精确度不够，具有较大的改进和提升空间。例如：在露天矿边坡稳定性分析过程中，选取的结构面样本存在一定的局限性。在此过程中，相关人员通常会对露天矿边坡进行区域划分，实行组合式勘察。但部分研究者往往会将露天矿边坡局部结构面的地质力学特点，当作整个边坡或者划分区域进行探究，从而造成获取的相关力学参数、边坡稳定性系数存在不同程度的误差，难以保证露天矿边坡稳定性分析结果的精准性。此外，结构面计算参数求解中存在缺陷。例如：相关人员在获得力学参数的过程中，在试验操作中过程较为复杂。同时，地质岩石具有不确定性的特点，在露天矿边坡稳定性特点交叉和分析的过程中，无法充分体现出相关理论的规律系数。因此，相关人员在分析工作中，通常借助多种类型的调查资料，获取露天矿边坡的稳定性系数，从而综合分析并确定划分区域范围内的边坡稳定性情况。但是，相关人员在获取调查资料的过程中有所不便，通过单一的结构面信息，分析复杂的边坡稳定性系数，直接影响分析结果的可靠性，难以精准地分阶段衡量整个露天矿边坡的稳定性，产生一定误差。

三、露天矿边坡稳定性分析方法

（一）定性分析法

定性分析法在实际应用过程中，主要是结合数值计算获得应力结果，综合判断露天矿边坡强度，并合理划分破坏区，并确定其具有位置和范围，从而合理评价露天矿边坡的稳定性。定性分析法在露天矿边坡破坏区的取值相对较小，对于部分未受损的边坡难以进行精准的稳定性分析与评价。定性分析法主要包含以下几种：1.地质分析法：结合露天矿边坡定性地貌、地质条件、变形受损的基本规律，从而全面追溯露天矿边坡演变的整个过程，对其稳定性发展趋势、破坏方式进行科学预测，综合评价露天矿边坡的稳定性，并客观判断部分已经出现滑坡等现象的露天矿边坡，是否可以进行有效转化^[2]。2.图解法：相关人员可以通过相应的曲线等，充分体现出露天矿边坡相关参数之间的定量关系，从而获得稳定性系数。此外，图解法使用中，可以获得边坡变形破坏的边界条件，从而对软弱结构面的组合关系进行综合分析，明确滑体形态、方向，对边坡稳定性合理评价。

（二）极限平衡法

极限平衡法在工程应用中具有较多显著的优势，逐渐被人们广泛应用，获得良好的应用效果。该方法主要是结合边坡的话题、静力平衡原理等，对露天矿边坡不同变形破坏模式下的实际受力状态进行全方面分析，并通过露天矿边坡抗滑力、下滑力的具体关系，对露天矿边坡稳定性进行评价。极限平衡法的核心思想就是结合相应的规则，对一定区域范围内的露天矿边坡岩土进行合理划分为若干小块体，并通过极限平衡理论进行分析，提高露天矿边坡稳定性分析质量和效率。

极限平衡法应用中，可以假设任意一个滑移面，在相应区域遇到的破坏无法满足整个矿区的每个局部，而是满足整体性。对露天矿边坡有无滑塌现象，主要是分析由于滑体的滑动力、滑床能否满足阻抗力。

安全系数：Fs==

对Fs的数值进行判断，明确平衡条件。通常对矿山工程来说，数值应大于1.2。

（三）数值分析法

数值分析法主要是基于先进的计算机技术而产生，在露天矿边坡稳定性分析具有良好的应用效果。通常包含以下几种方法：1.有限元法：在实践应用中，通过分析线性、非线性几何体，并综合考虑不连续性、非均匀性。但是，在操作中，有限元法容易受到物理参数选取的影响，对露天矿岩体内存在较多不连续面、节理的问题无法有效处理，特别是对于无限域、应力集中等多种问题的解决产生较大影响。2.有限差分法：在露天矿边坡稳定性分析中，能够对任意时间段中的流体质点流速的实际变化情况进行研究，并且可以分析运动经过的矿区岩体位置形成轨迹、加速度变化过程中的特性。同时，该方法在应用中具有求解速度快的特点，更加快速、准确地获取实验所需结果，对于部分非线性大变形和大位移等问题进行求解具有良好的适用性^[3]。但是，该方法也存在一些不足在边界、网格划分计算中具有不确定性，容易产生计算结果误差。3.非确定分析法：当前露天矿边坡稳定性分析方法多种多样，并在实践应用中不断改善，持续发展。但是，对于多种影响因素共同作用下的时空、交互效应无法进行有效的定量分析描述。而相关人员在边坡稳定性分析工作中，合理引入模糊数学、神经科学、统计学等，能够更加精准地评价边坡稳定性。

四、露天矿边坡稳定性分析方法的应用实践

以某露天矿为例，详细分析边坡稳定性分析方法的应用。本露天矿地质条件简单，结合矿山岩石力学条件，对露天矿边坡相关参数进行优化设计。台阶高度设计为15m，未风化花岗岩矿取70°，安全平台及清扫运输平台宽分别设计为4m、8m。

结合露天矿边坡现场的勘探和图件分析，选择典型的露天矿边坡剖面，并将其当作边坡稳定性分析模型。试验人员选择露天矿边坡剖面在平面上的位置（如图1所示）。

图1：选择露天矿边坡平面位置

（一）分析方法

当前露天矿边坡稳定性分析方法呈现出多元趋势，但是其计算原理相对一致。结合本露天矿的实际情况，对其稳定性分析的过程中，主要选择极限平衡法，其评价指标主要以安全系数为主。在计算分析过程中，选用边坡稳定性分析软件Geo-Slope，进一步保证计算结果的精准度。同时，试验人员在实际操作中，详细分析露天矿边坡不同岩层的内摩擦角、黏聚力，并且对滑移面在多种条件下的破坏过程进行全面模拟，从而准确获得边坡稳定性的相关安全系数。

结合《岩土工程勘察规范》的各项要求，边坡在自重、地下水的共同作用下，安全系数应在1.2-1.25之间；边坡受到自重、地下水、地震力的共同作用，安全系数应在1.15-1.2。因此，为了有效提高数值模拟的准确性和有效性，本露天矿边坡在多种作用条件下，需要保持其最小安全系数都取大值^[4]。

（二）分析结果

露天矿边坡稳定性受到地质、自然、人为因素的影响，从而为了提高分析结果的可靠性，本次数值模拟过程中，试验人员综合考量露天矿边坡自重和地下水、自重与地下水及地震力共同作用下的稳定性情况。此外，结合我国地震带划分的各项标准要求，明确本露天矿所在区域的抗震烈度为6°，从而对地震加速度值进行合理设计为0.05g。通过计算结果（如表1所示），发现本露天矿4个典型边坡在不同条件的安全稳定系数与规范值1.25、1.2相比较大，并且在I级重要工程的规定取值范围内。因此，本露天矿边坡稳定性符合相关要求，边坡始终处于较为稳定的状态。

表1：本露天矿边坡稳定性计算结果

五、露天矿边坡监测及治理措施

（一）监测措施

对露天矿边坡进行实时监测，以便于相关人员及时发现边坡的异常现象，从而结合其稳定性状况，采取一系列措施进行治理，保证边坡始终处于稳定状态。例如：边坡位移监测过程中，相关人员可以借助GPS监测措施，对露天矿边坡大面积移动、内部变形和表面岩体移动等情况进行全方位监测。在GPS技术持续创新发展的过程中，将其应用在边坡监测工作中，能够实时监测形变体上的精确三维坐标，以便于工作人员详细分析采集的相关数据，综合判断边坡的稳定情况，从而制定正确决策，确保露天矿边坡的稳定性在要求范围内。此外，相关人员可以利用振动监测法、声波监测法有效检测爆破振动；锚杆尾部测力法及表面贴片测力法，有效检测边坡应力^[5]。

（二）治理措施

对于露天矿边坡治理而言，可以利用地表排水法，提高水害治理质量。在实践中，选择边坡破面位置，设计排水沟，深度填充裂缝，具有良好的密封效果。同时，选择缓坡清理、减重压脚法，有效降低下滑力，提升抗滑力，从而增强岩体强度，获得理想的滑塌治理效果。

结语：露天矿边坡稳定性是岩土工程中研究的关键点。因此，相关人员应全面研究露天矿边坡稳定性的分析方法，从而结合分析结果，判读边坡的稳定性，并采取科学的解决措施，提高露天矿边坡的安全稳定性。

参考文献：

[1]马富国,马明康.山西某露天矿边坡稳定性分析与评价[J].露天采矿技术,2024,39(03):71-74.

[2]李志国,徐涛,刘永杰,等.露天矿边坡稳定性的层次分析-模糊综合评价耦合分析[J].中国地质灾害与防治学报,2024,35(01):116-123.

[3]李山存.露天矿边坡稳定性分析与数值模拟[J].中国矿山工程,2023,52(03):26-33.

[4]侯敏.大峰露天矿边坡稳定性分析与治理措施研究[J].能源与环保,2022,44(10):44-50+55.

[5]刘志军,周丹,鄂玉强,等.某露天矿边坡稳定性分析[J].采矿技术,2022,21(06):25-28.