白云鄂博铁矿是一个成因复杂的大型露天矿,对其白云岩和铁矿石的成因存在众多假说。由于板岩覆盖在白云岩上的岩层组合特性,加之早期的爆破技术限制,该矿自开采至今,上部最终边坡随暴露时间增长,表面岩石破碎程度逐渐加大,深部裂隙和断层逐渐发育,边坡整体稳定性逐渐降低。自2000年以来,C区开始逐渐失稳滑塌,A区表现出失稳趋势。从而导致下部台阶无法按原设计靠界,并对人员和机械设备构成安全威胁。为此造成的直接或间接经济损失每年近亿元,投入的边坡治理和勘察费用达数千万元。为了避免其余未失稳和未加固部位出现滑坡和大型落石,保证露天矿的安全生产,有必要对这些部位进行滑坡危险性评估。在实践中,同一区域内已发生的滑坡的地质构造参数特征对于该区域内滑坡危害预测或评估具有重要的指导意义,即未发生滑坡区域的地质构造参数同已滑区域参数相似度越大,发生滑坡的可能性就越大。基于这一理论,C区滑坡地质分析和滑坡的力学数值反演所获得的经验对其余未失稳区域的滑坡危险性评估具有重要意义。对C区出现的滑体的半径、中心位置等表观特征进行现场实测。根据原有的C区地质资料,建立起了C区地质构造的数值模型。对于地质资料中岩石的力学性质,由于取样的困难,采用了计算机反演的方法获得。利用正交表设计实验组合,假定不同的岩石和结构面力学参数的不同水平,带入MIDAS/GTS岩土仿真软件,算出在不同的力学参数组合情况下边坡的滑移失稳情况,并给出滑坡体的半径、中心位置和相对位移等量。力学参数和滑坡特征构成训练数据,在Matlab软件中构建神经网络模型,将滑坡特征作为输入,力学参数当成输出,对神经网络进行训练。当神经网络的训练收敛到一定程度时,令神经网络训练结束。输入实测的滑体特征参数,神经网络将输出岩石和结构面的力学参数。从而通过反演的办法获取了实验和钻探很难获取的结构面的力学参数。利用岩石和结构面的力学参数,通过极限平衡参量敏感度分析,获取了阶段坡、总体坡、残余岩石强度等参量在滑坡发生过程中的作用。综合考察C区1至4号滑体,发现其分属两种不同的滑坡类型,其中1号和2号滑体符合顺层岩石滑坡的特征,有清晰的滑床和周界。而3号和4号滑体符合破碎岩石滑坡的特征。C区的高密度电法勘探到了滑动结束后1号滑体遗留下来的周界,2号滑体的周界已经无法探测到。根据C区的滑坡分析和滑坡地质学原理,在未滑坡区域的稳定性评估时,浅部破碎带,中深部的破碎带和断层组合模式,含水性等参数对滑坡的发生具有重要影响。对这些参数,地质雷达法、高密度电法和地震等物探手段能够有效的探测到。地震法勘探是基于层状或近似层状地层的,通过对人工震波和接收回来的震波之间的相互关系研究,从而获得地下构造和岩性等信息。地震法有折射法、反射法等。本地区岩石具有多呈层状的特点,能够产生有效的、规律性的反射波,因此在本研究中应用了反射地震波法。通过现场的实地踏勘,找到了以牙轮钻机、电铲和电动轮为主的移动性机械振动源,以高压供电线路为主的电力干扰源,并利用中国矿业大学(北京)生产的多波地震仪进行了背景干扰和噪音调查。在此基础上,通过震源类型、药量和组合特性试验,进行了检波器耦合实验,最终确定了采用敲击震源。确定了野外地震采集参数为:道间距为2米,最小偏移距为2米,48道接收,12次覆盖。利用该参数在1544清扫平台、1488清扫平台和c区上部平台等地方进行了地震采集工作。对野外采集的数据用vista等地震资料处理解释软件通过自适应去噪、叠前时间偏移等技术手段进行了处理,获得了能够反映地下约100米范围的地震地质资料。通过同钻探资料比对,并结合地质规律进行了综合解释,验证并新发现了该矿的断层等地质构造的分布情况。地震法探测的资料说明,该矿实际地质构造发育程度远比原始的钻探资料所表明的要更加复杂。地质雷达是基于发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波,当该电磁波遇到不均匀体(界面)时会反射一部分电磁波回来,从而被接收天线接收这一基本原理来工作的。本研究中利用中国矿业大学(北京)生产的地质雷达,使用200mhz天线,对同地震法相同的测线进行了探测。通过现场试验,确定了数据采集的测量时窗、采集样点数等信息。利用中国矿业大学(北京)开发的gr地质雷达数据处理与解释系统,对探测到的数据应用诸如水平预测滤波、希尔伯特变换等方法进行了处理,并结合地质规律对获得的雷达资料进行解释,获得了覆土下往岩石内延伸约5米的浅层地质情况,并识别出了裂隙发育带和岩石破碎带,这些数据反映出了该地段的表面岩石风化程度和受爆破、机械碾压等因素而引起的岩石强度降低情况。数据显示,1544和1488水平均有裂隙带和破碎带存在,并达到一个比较危险的占比。同时能看出,1544水平比1488水平破碎程度严重,更易发生破碎岩石滑坡(或崩塌)。利用高密度电法,对地震法和地质雷达法的测线进行了探测,由于高密度电法对测线平直度的要求,因此,选取了60个电极、118米的测线长度,对弯曲平台能够取直的部分进行了分段探测。在c区上部平台,布置了236米的测线。为了能更多的获取关于断层的信息,在综合比较温纳法、微分法等方法的基础上,最终采用了微分法。探测深度除c区上部平台为76米外,其余均为38米,考虑到高边坡的分段高度,并综合考虑滑坡体主要滑坡物质的分布范围,该探测参数能够满足工程要求。反演后的高密度电法资料同该边坡工程地质资料和水文地质资料相比对,印证了阶段坡中深部地质构造。并探测到了部分区域的含水情况,经查阅该矿的水文地质记录以及治水工作日志,结果高度吻合,并探出了部分未记载的局部含水区。目前滑坡危险性评估有确定法(如极限平衡法、三维有限元法等)和随机分析法(如模糊综合评判、可靠性分析等)两大类。考虑到如下事实:1、钻探法获取岩体内部参数的成本巨大。2、灰色综合模糊评判可以处理少数据,精确度低的参量。3、其他的评价方法对岩体结构和力学参数等要求多,精确度要求高。4、综合物探成本低、速度快,但能获得的地质资料本身具有一定的不确定性。本文决定采用灰色综合模糊评判,并利用综合物探的方法进行所需评判指标的信息采集。在对以上所有的资料进行分析的基础上,本文把中深部断层和破碎带组合模式、含水性和浅部破碎带等作为东矿滑坡危险区识别中应该重点识别的参数。对顺层岩石滑坡,由于滑床和周界的存在,在高密度电法剖面上呈现出“两纵一横”的表观特征。根据东矿的水文地质特征,充当滑床和周界的断层里面往往又有水存在,进一步加大了滑坡发生的危险性。在综合听取相关领域专家、现场工作人员意见,分析相关研究报告的基础上,本文选定阶段坡等5个参数作为灰色模糊综合评判的指标,对这些指标,定性或定量的给出了危险性等级大、中和小的划分范围。运用层次分析法对这些指标的重要程度进行一一比较并计算出权重矩阵。通过对模糊隶属度的研究及同类项目的经验,选定评价指标对评语集的隶属度函数为梯形和半梯形,并按照相应的规律计算出了隶属度。对综合物探法获得的地质信息,在考察物探原理和噪音干扰情况的基础上,对其不可靠程度进行了评估,按照资料或信息收集的不完整程度,对评判隶属度进行了点灰度赋值。在以上工作的基础上,进行了灰色模糊综合矩阵的合成,计算,并据此给出了整个边坡稳定性程度危险隶属度,从而能够对边坡失稳风险进行定性评估。综合失稳风险评估和物探资料,最终给出了滑坡隐患和滑坡影响因素分布图。