废弃矿山边坡稳定性分析与综合治理方案优化设计

崔雷

凌海市自然资源服务中心，辽宁凌海，121200

摘要：废弃矿山边坡不稳，是矿产资源开发和生态环境保护矛盾的典型表现，这类边坡失稳会危及矿区周边群众的生命财产安全，还会拖慢国土空间修复、资源枯竭型地区转型发展的步伐。现在的治理工作多采用单一工程加固手段，常出现勘察评估和治理设计不衔接、方案对比选优缺少系统量化标准、长期监测反馈机制不完善等问题，让治理工程既难保证效果又难控制成本。本文针对这些问题，构建一套融合地质条件识别、失稳模式判断与治理措施匹配的边坡稳定性综合评价框架，再依据这套框架提出综合治理方案的优化设计方法。

关键词：边坡稳定性,综合治理,方案优化

1现有治理实践的系统性不足与问题凝练

现在治理工作的核心问题，是勘察评估和设计施工环节没做到深度衔接。前期地质调查常和后续工程方案分开开展，相关成果大多只是静态描述岩土参数，没把采动历史、地应力分布及水化学作用等动态信息传递给设计环节。设计人员拿到的是固定好的勘察报告，没法准确把握边坡内部损伤演化的真实情况，让治理措施和坡体实际工况不匹配。信息传递链条的断裂，使得大量工程在施工前就埋下了适应性不足的隐患。

方案比选没明确量化标准，是比较大的短板。治理工作开展时，技术能不能落地往往被放在第一位，经济成本、施工风险和长期维护需求的平衡大多靠经验判断，没统一的评价标准。不同治理措施能提升多少边坡稳定性，会对周边环境造成多大扰动，极端工况下的表现如何，没法放到同一标准里客观对比。方案决策容易受主观因素影响，出现过度设计和保守设计同时存在的情况，既浪费资源，也不一定能解决边坡失稳的根本问题。

2 废弃矿山边坡失稳的地质成因机制

2.1 边坡变形破坏的地质条件与采动影响耦合分析

废弃矿山边坡的失稳孕育特征，和自然边坡的核心差异，源于岩体结构受采矿活动影响产生了不可逆的损伤。井下开采打破原岩应力场的平衡状态，边坡岩体里的结构面会在卸荷回弹时出现张裂与剪切错动，原本闭合的节理裂隙被激活后逐步扩展贯通，形成潜在滑动面的初始形态。这类损伤累积并非均匀分布，而是完全由采掘空间的位置与形态决定，让边坡内部形成比较大的弱化区带，区带内岩体强度参数比原岩降低很多，为后续变形破坏埋下了基础条件。

采空区覆岩移动对边坡稳定性的影响具有显著的时间滞后性与空间传递性。随着开采深度的增加，覆岩垮落带、裂隙带与弯曲下沉带自下而上依次发育，地表移动盆地与边坡临空面相互叠加，改变了边坡的坡体结构。在此过程中，关键层破断产生的动力效应可能瞬间加剧边坡岩体的损伤程度，而缓慢性蠕变则使边坡变形持续累积。更为关键的是，采动引起的岩层移动使得边坡内部应力场发生重分布，坡脚部位出现应力集中，坡顶部位产生拉应力区，这种应力格局的调整从根本上改变了边坡的受力状态，使其失稳模式由自然边坡常见的浅层滑移向深部切层滑动转化。

2.2 水动力条件与时间效应对边坡稳定性劣化的复合驱动作用

废弃矿山的边坡稳定性下降，不是某一种因素单独造成，而是采动损伤后，水动力条件和时间效应共同作用的结果。大气降水顺着采动裂隙网络快速向下渗透，在降雨入渗的过程里，会改变坡体内部的渗流场分布。如果入渗速度超过岩体的渗透能力，坡体浅部就会形成暂态饱和区，孔隙水压力突然升高，结构面上的有效应力也跟着大幅降低。地下水位随季节升降，会在边坡内部形成交替变化的动水压力，不断冲刷、潜蚀结构面里的充填物质，让裂隙的连通性和张开度逐渐变大。水和力学因素的共同作用，会让原本靠摩擦强度维持稳定的坡体，其抗剪强度参数在水的影响下逐步降低。

时间层面的劣化影响也不能忽略，废弃矿山边坡长时间露在地表，不断受到温度波动、干湿交替与化学风化等外力作用。水和岩体相互作用会让岩体里的软弱矿物泥化、蚀变，强度参数随着暴露时长逐渐降低。边坡内部应力调整引发的长期蠕变更难察觉，它会让岩体沿着原有结构面持续产生剪切位移，使得结构面的起伏度被磨平，咬合作用慢慢消失。

3废弃矿山边坡综合治理方案的协同优化设计路径

3.1 治理技术措施的适用条件分析与协同适配准则

削坡减载通过改变坡体几何形态降低下滑力，其力学机理在于削减坡顶拉应力区与坡脚剪应力集中区，但对坡体内部潜在软弱结构面的处置能力有限，适用于浅层滑动或坡形过陡的工况。抗滑支挡则以桩、墙、锚索等结构直接提供抗滑力，能有效阻断深部滑动面，但造价随桩长与锚固深度急剧上升，且对施工条件要求苛刻。排水疏干侧重于降低孔隙水压力与渗透力，从源头上削弱水对岩土体强度的劣化作用，适用于地下水丰富或降雨入渗显著的边坡，但单独使用难以应对高陡边坡的整体失稳。生态护坡依靠植被根系加筋与蒸腾排水效应提升浅层稳定性，兼具环境修复功能，却无法抵抗深层滑动。各技术手段在力学机制、适用边界与成本投入上存在显著互补性，单一措施往往顾此失彼。协同适配的核心在于依据边坡失稳模式、滑面埋深及水动力条件，确定主导措施与辅助措施的层级关系。

3.2 安全冗余与经济成本动态平衡的方案优选机制

削坡减载、抗滑支挡、排水疏干与生态护坡这些单一技术，在力学作用原理和成本构成上存在比较大的差异，要让它们协同配合，得依据边坡失稳的具体模式、滑面埋深情况，明确各技术的主次地位。针对深部滑动的边坡，优先用支挡结构控制整体变形，浅层坡面搭配削坡减载操作和排水系统，坡面部分用生态手段恢复植被，施工时遵循先排水、再支挡、后生态的顺序，避免施工干扰引发次生失稳。

不过，当前的治理方案对比大多只关注技术能不能落地，还没形成一套把稳定性验算结果融入全生命周期成本分析的完整体系。只要稳定性系数符合规范就算达标，完全没顾及安全储备的边际效益递减特点，安全系数提得过高，会让桩长、锚固深度等参数大幅增加，白白浪费资金，可要是只卡着最低安全标准来，又可能因为后续养护不到位或是极端工况同时出现留下风险。出现这类问题的根源，是安全评价和经济分析分属两套独立的技术体系，二者之间没有能实现统一量化转换的衔接环节。

本文设定的问题解决路径，是搭建一套能平衡安全储备与投入效益的方案筛选机制。核算时以全生命周期成本为标准，把初期建设费用、运营维护费用和潜在失效风险损失全部纳入比选模型，再按单位成本能提升的安全增量给方案排序。临时治理措施要采用可回收或可升级的结构，给后续长效管护留好衔接空间，形成可动态调整的优化设计路径，让安全冗余与经济成本在时间维度达成动态平衡。

4结束语

研究首先系统梳理了废弃矿山边坡变形破坏的地质成因机制，剖析了采空区结构、岩体劣化及水动力条件对边坡失稳的复合控制作用；继而基于边坡风险分级，探讨了削坡减载、抗滑支挡与排水疏干等治理技术的协同适用条件，重点分析了方案优选过程中安全冗余度与全生命周期成本之间的动态平衡关系。研究发现，废弃矿山边坡治理成效的关键并非单一技术的先进性，而在于方案设计与场地实际条件的精准匹配，以及临时治理与长效管护措施的有机衔接；通过将稳定性分析结果嵌入方案比选流程，可显著提升治理设计的针对性与资源利用效率。本研究为废弃矿山边坡治理提供了从被动应对转向主动防控的系统化决策思路，对于完善矿区生态修复技术体系、推动治理模式由经验驱动向分析驱动转变具有重要的理论与实践参考价值。

参考文献

[1]王楚然.广西贺州系统推进废弃矿山生态修复[N].新华每日电讯,2026-08-19(007).

[2]蔡颖辉.废弃矿山“长”出4A级景区[N].江西日报,2026-07-29(005).  

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