摘要：露天矿山边坡失稳是多因素耦合形变过程，其影响因素包括内因和外因两个方面。内因包括岩体的岩性、水文地质条件、断层、裂隙、岩脉等工程地质条件形成的地质结构面和结构应力，外因包括降雨、冻融、风化、采矿活动、震动等岩体所处的环境条件。探查边坡失稳影响因素，分析致灾机理，对边坡灾害预测和防治至关重要。本文基于物探技术的露天矿边坡失稳因素勘测研究展开论述。
关键词：物探技术；露天矿；边坡失稳因素；勘测研究
引言
物探技术是根据介质的波速、电导性、磁性、密度、放射性等参数差异进行地下地质体勘测的方法。实践中发现，单一物探方法在分析解译异常过程中存在一定的局限性和多解性。通过综合物探技术的应用，使研究目标边坡不同物理属性之间的差异相互印证，综合判断和解释物探参数异常的场源性质。
1露天矿边坡稳定性分析
随着社会的高速发展，大量的边坡问题出现在公路、矿山、水利等工程领域中，边坡失稳将会带来重大的财产损失和人员伤亡，因此运用科学、合理的方法分析边坡稳定性显得极为重要。赤平投影法可以根据现场调查判断出岩体稳定性，但仅是定性判断，缺乏定量分析。传统的极限平衡法将岩土体视为刚体，不考虑岩土体的本构关系，通过建立平衡方程很快可以得出稳定性系数，但是它不能反映边坡变形破坏过程和准确确定边坡滑动面。ａ．根据某矿区边坡与优势结构面产状的现场调查，绘制赤平投影图，通过结构面的不同组合位置，可以判断出边坡可能发生破坏的位置。ｂ．在调查点附近选取典型剖面，通过极限平衡法对边坡稳定性进行分析，可以得到滑坡体的潜在滑移面，计算得到边坡的安全系数均大于１，可判断出边坡处于稳定状态。ｃ．由ＦＬＡＣ３Ｄ模拟计算可知，最大剪应变在坡体上贯通时，易出现最大剪应变集中带，即滑面位置。ｄ．在剪应力和拉应力共同作用下，岩质边坡发生滑移破坏。岩质边坡上部受牵引易产生直线或折线拉裂面；不存在拉应力的均质岩体，其破坏面为剪切应力作用下的圆弧面。ｅ．将赤平投影法、极限平衡法和数值分析法３种方法相结合，基于综合分析法对边坡稳定性进行分析，结果基本一致，３种方法相互验证，增加了结果的可靠度。
2三维地震探测技术
三维地震采集属于面积采集技术的一种，其主要优势是通过使用炮点网格与检波点网格，对这两种类型的网格进行科学组合，得到较为均匀的地下数据点网格。也能够达到所要求的覆盖面积与覆盖次数。使用三维地震技术主要是为了提升对地下目标探测图像更为清晰精准，对地下目标位置定位也更为精确。三维地震观测是将传统的二维地震方法通过扩展到立体空间的形式，形成三维空间，由深度z轴方向与平面x轴与y轴方向形成三维空间。通过使用面积观测技术来得到三维数据体，相对于传统二维地震技术来比较，三维地震探测技术可以得到的数据量更大。同时，可以沿着任何方向进行剖面的抽取，可以在所有时间对剖面进行切片研究，综合反应地下地质情况较好。此外，三维地震探测技术位移归位较为精准，通过将三维偏移技术应用到三维数据体空间当中，能够得到高质量的归位效果，将地质空间与地震三维技术之间数据对应关系变得更为简单化、明了化。从当前三维地震勘测技术应用来看，其可以得到三维空间数据体，可以提供出立体平面剖面的地下地质构造，对于提升地震勘测精准度非常有效。特别是对于当前地质构造日趋复杂化的煤矿防治水勘测来看，其可以得到信息密度为5m×5m的三维数据体，获取的信息量非常丰富，地震剖面的辨识率也非常高。对于地下形成的古喀斯特地貌、古高山、古湖泊、古河流及陷落柱、断层等复杂地质情况可以间接或者直接反映出来。
3矿井瞬变电磁探测技术(MTEM)原理
矿井瞬变电磁法是使用不接地无极化回线向待探测目标地质异常体发射电脉冲式一次(原生)电磁场，在脉冲方波后沿下降的瞬间，产生一个向回线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，异常地质体将出现涡流异常场，其大小主要决定于异常地质体的导电程度，就在原生一次场消失后，该次生涡流不会马上消失，它还存在一个过渡、递进衰减过程。该地电变异过渡过程再生成一个递进衰减的二次次生磁场向掌子面(迎头)传播，由无极化接收回线收集次生二次场，该次生磁场随时间t的演变表明不同深度h异常地质体的电性、地电场分布情况。任一时刻，其地下一定深度处的涡旋电流在地表相应产生的地电磁场可以等效为一个水平横向环状线电流的地电磁场并随时间改变而向外迅速扩散，等效电流环则如同是从发射无极化线圈中冒出来的“烟圈”，将感生电流向四周扩散的过程形象的称之为“烟圈效应”，
4综合物探技术的应用原则
第一，在实际矿山地质勘察中，该技术的使用要遵守从简至难的使用原则，从点到线，再到面，从而获得更多的矿山地质信息。要对测量数据和信息进行如实、完整的记录和保存，方便日后使用。根据实际勘探的需要，选择合适的技术参数，建立地球物理模型，为资料信息分析和数据处理以及结论提供可靠参考。收集完整的数据与信息对其进行综合处理与分析是该技术应用的最基本原则。第二，进行矿山地质勘察工作前，要全面了解所探查地区岩层与地质的特点，这就要求工作人员在采用综合物探技术进行勘察时，有效结合实际，在已知相关信息条件下，选择合适的勘探技术，并对不同技术下的参数信息结果进行收集与处理，最后结合勘探结果对地质特征的形成进行科学的推测与分析。要降低在矿山勘察中所出现异常问题，有效提高勘探信息的准确性。
5基于物探数据的边坡失稳因素分析
（1）地下水影响，由勘测结果和前期研究资料可知，研究区地下水以基岩裂隙水为主。随着开采进程，地下水自然疏干，边坡体内地下水位下降。高密度电法NL1测线区桩号100~150米的富水区埋深较浅，分布集中，推测为大气降水形成，地质雷达剖面图显示为反射阴影区。高密度电法反演结果显示，该区域为含水的破碎板岩形成的软岩结构。（2）岩性影响，根据高密度电法勘测及反演，推断在桩号0~260米之间为破碎板岩发育区，桩号320米上部发育断层破碎带，桩号370米处有明显的断层破碎带，桩号450~500米之间深度70米下为较为破碎的板岩，桩号520~580米上部发育断层破碎带，桩号740m位置为明显的断层破碎带，上述区域地质雷达显示为反射阴影区，岩层强度较低。将物探数据与研究区地质调查和现场出露情况对比发现，物探解释与现场探测的断层、破碎带情况吻合度较好。
结束语
地质构造为地下水体提供了赋存空间和导水通道，控制着水体的分布与运移，是形成矿井突水的关键因素。矿井物探方法作为一种长距离、快速无损探测方法，在隐伏地质构造超前预报中发挥着日益重要的作用。地震反射波法对于探测异常界面较为有效，其在许多工程实例中得到检验;瞬变电磁法作为非接触式的物探手段，在探测导水构造等方面也表现出较为明显的优势。
参考文献
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