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摘要 ：粤东北地区区域上位于河源— 邵武断裂带南侧，受 区域断裂控制， 发生过多期次多阶段的岩浆活动， 区内蕴藏着丰 富的矿产资源。该区花岗岩岩浆侵入活动尤为广泛， 伴生了一批 规模不等的金属非金属矿产地。某矿山建设开采时， 对坑道边坡 进行开挖，该边坡上覆地层为第四系坡残积(Q4el+dl) 砂质粘土， 下伏地层则为燕山三期(γ52(3) ) 中粗粒黑云母花岗岩侵入体及其 围岩白垩系上统南雄群(K2nn) 泥质粉砂岩、砂砾岩、花岗质砾 岩，矿山开采后坑道边坡频繁发生崩塌，造成严重损失。本文基 于调查工作及相关资料，对该矿山边坡崩塌地质灾害产生因素 及机制进行分析，以总结和丰富该类型矿山边坡崩塌地质灾害研究资料。
关键词 ：粤东北,矿山,花岗岩,崩塌,机制
粤东北花岗岩分布广泛，受风化作用，地表分布一套较厚的 第四系坡残积(Q4el+dl) 砂质粘土、燕山三期(γ52(3) ) 全风化中粗 粒黑云母花岗岩、强风化中粗粒黑云母花岗岩及其围岩白垩系 上统南雄群(K2nn) 泥质粉砂岩、砂砾岩、花岗质砾岩岩土组合， 矿山开采使边坡岩土体地质构造应力平衡破坏，周围地质结构失稳， 边坡崩塌事故频发， 尤其在强降雨期崩塌地质灾害发生十 分严重，对人民生命财产造成极大危害。本着有灾必消，有害必 除以及实现矿山复绿， 建设绿色矿山的倡导下， 政府部门对地质 灾害治理的重视，使得地质岩土界对地质灾害产生机制的分析 研究兴趣日益浓厚。本文以粤东北某矿山开采边坡崩塌地质灾 害调查研究为基础，结合相关资料，重点针对地层、构造、地形 地貌、岩土工程地质性质、水文地质条件等因素，对该矿山开采 边坡崩塌地质灾害产生机制进行分析。
1 地质概况
1.1 地层岩性
根据区域地质资料，该矿山出露地层由新到老分别为第四 系坡残积(Q4el+dl) 砂质粘土，燕山第四期中粗粒黑云母花岗岩， 白垩系上统南雄群(K2nn) 泥质粉砂岩、砂砾岩、花岗质砾岩， 地层主要呈侵入接触关系，矿石赋存在岩体内外接触带及结构 薄弱面中。受长期风化、剥蚀作用，地表地形突兀，上覆地层风 化岩土体较厚，也往往是该矿山边坡崩塌地质灾害发生的主要岩土体。
1.2 断裂构造
该矿山位于河源大断裂南东方向，河源盆地南东侧的斜坡 上，矿脉长轴走向近平行于山坡走向，并与山坡斜交，区域上处 于受河源大断裂控制的次生小断裂附近， 走向为北东东方向， 该 区内断裂构造活动较为强烈， 地表出露多条石英脉等岩脉， 表现 出多期次多阶段性， 岩性组合则呈现多样性。
断裂构造表象明显。在该矿山坑口边坡，半山道路边断续出 露多条雁型排列的石英岩脉，坑道口见到花岗岩与粉砂岩和砂 砾岩层接触面，坑道矿体(带) 内见多条切割围岩、相互斜交的 构造破碎带，带内填充烟灰色石英脉细脉，孔洞内见石英晶簇， 黄铁矿晶粒星星点点，局部可见褐黄色褐铁矿和紫黑色铁锰质， 矿化蚀变强烈，主要为硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、萤石化。坑 道内两壁湿润，矿体顶板渗水严重，地下水活动特征与矿体走 向、赋存位置及裂隙密集带密切相关。
矿体及其赋存构造是沟通地表水与地下水渗流通道，对该 矿山岩土体完整程度及边坡坡体稳定性影响较大。
2 岩土分层及工程地质性质
根据勘察资料，该矿山边坡坡体岩土体分别为第四系坡残 积砂质粘土(Q4el+dl)，燕山三期(γ52(3) ) 全风化中粗粒黑云母花 岗岩、强风化中粗粒黑云母花岗岩，白垩系上统南雄群(K2nn) 泥质粉砂岩、砂砾岩、花岗质砾岩，各岩土层工程地质性质分述 如下。
2.1 第四系坡残积层(Q4el+dl )砂质粘土
砂质粘土 ：褐黄色，稍湿，硬塑 - 坚硬。其成分以粘土粒为 主，岩芯多呈柱状，长 5cm ~ 20cm不等，含砂约占 30%, 土质较 均匀， 手捏松散， 切面稍粗糙， 韧性中等， 干强度高。
该岩土层分布于边坡坡面浅表层，钻孔揭露厚度为 2.70m ~3.70m，平均厚3.00m，个别钻孔表层见少量石英砂砾岩、 花岗砂砾岩分布。本次钻探实施砂质粘土标准贯入 12 次，N=7击~ 16 击，修正后标准贯入击数N=7 击~ 16 击。
2.2 燕山三期中粗粒黑云母花岗岩(γ 52(3))
燕山三期中粗粒黑云母花岗岩(γ52(3) ) ：在钻孔揭露范围， 根据岩石的风化程度可划分为全风化、强风化2 个风化岩带，其 工程地质性质分述如下 ：
(1) 全风化中粗粒黑云母花岗岩 ：褐黄色，稍湿，硬塑，岩 石结构构造已完全被破坏，结构力学强度尚存。岩芯呈土柱 状为主，局部岩芯呈土状夹砂土状，成分主要为粉粘粒(约占 35%) 和中粗砂(约占 60%)，夹杂少量未完全风化的岩块，用手 捏易散，用镐可挖掘，岩芯浸水易软化崩解，合金钻头干钻可 钻进 ;该岩土层在该边坡体所布钻孔中均有分布 ;揭露厚度为 2.80m ~ 6.20m， 平均厚4.70m。
(2) 强风化中粗粒黑云母花岗岩 ：浅灰色、灰白色，该岩风 化强烈，岩体极破碎，结构构造已基本被破坏，岩芯呈半岩半土 状， 以短柱状为主， 局部岩芯呈角砾状、碎块状， 岩块锤击易碎，个别手可折断， 合金钻头干钻难钻进。
该岩土层在该边坡体所布钻孔中均有分布 ;揭露厚度为 9.00m ~ 21.50m， 平均厚 16.60m。根据岩石裂隙发育情况， 按《岩 土工程勘察规范》(GB50021-2001. 2009 年版)，强风化中粗粒黑 云母花岗岩属于软岩， 岩石完整程度分类为较破碎， 岩体基本质 量等级分类为Ⅴ类。
2.3 白垩系上统南雄群(K2nn)
白垩系上统南雄群(K2nn) 泥质粉砂岩、砂砾岩、花岗质砾 岩(下文合称“砂质岩综合体”) 根据钻遇地层岩性描述如下 ：
(1) 强风化粉砂岩 ：褐红色、紫红色，岩石结构构造基本已 被破坏，岩芯呈半岩半土状，锤击易碎，层厚 0.5m ~ 2.9m，岩 石抗压强度较低， 属极软岩类 ;
(2) 中风化粉砂岩 ：褐红色、紫红色，细砂结构，层状构 造，泥质胶结，由砂粒和少量砾石组成，砾石含量 15% ~ 20%， 岩芯呈柱状，长柱状，长 10cm ~ 30cm，锤击易断。该类岩石 较软和破碎，泥质胶结，胶结程度较差，抗风化能力较弱，抗 水性差，风化后岩石强度大大降低，其层理构造遇水软化后 可使岩石的工程地质性质呈各向异性。岩石天然抗压强度 R=13.28MPa ~ 15.54MPa， 属软 - 较软岩类 ;
(3) 中风化砂砾岩 ：褐红色，砂砾状结构，层状构造，泥质 胶结，岩芯多呈柱状， 局部呈碎块状， 长 10cm ~20cm， 锤击易断。 岩石天然抗压强度R=13.28MPa ~ 15.54MPa， 属软-较软岩类。
3 地形地貌
该矿山周边地形地貌属中低山丘陵地貌，东高西低，边坡体 在空间上分布不规则， 由山坡冲沟和分水岭线圈定范围来看， 坡 面形成近似圈椅状的汇水面，矿山位于汇水面中下部集中出水 口一带， 边坡高陡， 坡面局部裸露， 坡顶上低矮植物茂盛。
4 水文地质条件
4.1 该矿山边坡地下水特征及影响
该矿山边坡所处地势相对较高，周边无地表水体，前方 3 公里开外地势低洼处为东江河，影响边坡稳定的地表水来源主要 为雨水，一般在坡面汇流后，部分水冲刷坡面散流掉 ;部分水 渗入边坡岩土体内形成地下水，地下水一部分沿基岩面或岩土 薄弱面渗流，一部分沿构造破碎带渗流至矿山坑道内。边坡地 下水可分为地表浅部松散岩类孔隙水、基岩风化裂隙(或构造 裂隙) 水。
4.1.1 松散岩类孔隙水
松散岩类孔隙水含水岩组主要为第四系坡残积层(Q4el+dl) 砂质粘土。赋存于边坡坡体第四系松散岩类孔隙水主要分布于 第四系坡残积层中， 含水层为第四系坡残积砂质粘土， 蕴含地下 水源以大气降水补给为主。地下水位埋深随旱季、雨季更替而变 化，富水动态变化大，径流途径短 ;由于坡残积层砂质粘土结 构松散，工程性质薄弱，水理性好，富水性差，孔隙水主要以泉 水或渗流的形式向坡脚渗流。富水时含水层厚度约为2m ~ 3m， 接近于含水岩组岩土层厚度。
4.1.2 基岩风化裂隙(或构造裂隙) 水
风化裂隙水含水岩组为燕山三期(γ52(3) ) 中粗粒黑云母花岗 岩。地下水属孔隙~裂隙潜水，储存于风化花岗岩裂隙中，在地 质构造影响和长期风化作用下， 基岩裂隙非常发育， 大气降水沿 着层理、裂隙下渗，赋存于边坡体基岩裂隙内，沿边坡临空面及 深部渗透， 旱季风化裂隙水富水性较差， 但雨季风化裂隙水富水 性较好， 对边坡稳定十分不利。
4.2 该矿山边坡地下水补给、径流、排泄条件和动态变化特征
边坡地质灾害发生与降雨雨水影响关系密切。该矿山所在 粤东北地区属亚热带季风气候区，雨量充沛，降雨量大于蒸发 量，大气降雨是边坡坡面地表水及矿山地下水的主要补给来源， 降雨期间地下水的补给充沛。当地主要降雨期为每年 4 月份~ 9 月份， 是矿山边坡岩土体地下水主要补给期， 而 10 月至次年 3 月 则为地下水消耗期和排泄期。该矿山边坡崩塌地质灾害发生时 间往往与降雨期吻合。
边坡表层松散岩类孔隙水主要来源于大气降水补给，其排 泄分两个方式 ：部分以毛细水蒸发和植物蒸腾，部分以潜流方 式向坡体深部构造裂隙下渗。孔隙水补给、径流、排泄等循环变 化过程受大气降雨影响较明显， 旱季地下水位下降， 雨季则地下 水位抬升。
基岩风化裂隙水主要来源于大气降水补给和第四系孔隙潜 水渗滤补给， 地下水位随降雨强度及降雨时间变化而变化。雨季 时地下水位上升，旱季地下水位下降。地下深部裂隙水径流、排 泄通道口主要在边坡体水势较高的临空面，或沿构造裂隙带向 深部渗流，或沿构造破碎带、岩土体构造薄弱面、裂隙密集带、 成矿带向坑道内渗流。在降雨充沛的雨季， 在坑道内及边坡坡脚常见裂隙水以上层滞水或潜水型小泉水方式渗流。风化裂隙水 整个动态循环过程随季节变化明显。
4.3 水土腐蚀性评价及水岩作用
该矿山边坡地处周边汇水区下方，属于汇水湿润区，矿山边 坡场地环境类型属Ⅱ类。因该矿山位于丘陵山地，地势相对较 高，地下水埋藏较深， 根据矿山勘察资料， 个别钻孔因地势较高， 未揭露到地下水位， 其余勘探孔均揭露到地下水， 根据钻孔水位 测量结果，地下水及坑道内地下水样进行简分析，土样易溶盐 分析结果，参照《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009 年版) 的有关规定， 岩土体具弱腐蚀性， 对该矿山采用的钢筋混凝土支 护结构中的钢筋和所用采矿机具等金属制品具有微腐蚀性，同 时其弱腐蚀性表明，边坡岩土体本身受地下水渗透侵袭影响也 比较容易风化破坏。
5 崩塌产生机制分析
该矿山边坡崩塌地质灾害本身产生于自然界中，受到自身 地质环境条件严格控制， 影响因素极其复杂， 但通过工程调查分 析实践， 也可以对其崩塌地质灾害产生机制略见端倪。
5.1 主要影响因素
(1) 地层岩性 ：该矿山边坡体主要岩土体为第四系坡残积 (Q4el+dl) 砂质粘土及燕山三期(γ52(3) ) 中粗粒黑云母花岗岩，表 土层坡残积砂质粘土较厚， 整体结构松散， 遇水易软化， 粘聚力、 抗剪强度急剧降低 ;中深部岩土体节理裂隙发育， 渗透性、水理 性较好，地质应力平衡受破坏后，容易失稳。两类岩土体在雨水 饱和状态下， 边坡中上部岩土体极易沿不利外倾结构面、风化裂 隙发育带、软弱结构面崩滑， 此为崩塌形成的主要内因。
(2) 地形地貌条件 ：该矿山边坡体在空间上分布不规则，由 边坡冲沟轴线和分水岭线圈定范围来看，坡面形成近似圈椅状 的汇水面， 矿山位于汇水面下部集中出水口一带， 加之边坡太陡 峭，坡面裸露，坡顶上低矮植物茂盛，表土层土质疏松，大气降 水强时在坡上易受径流冲刷，导致岩土体工程地质力学性质变 化，雨水下渗对边坡岩土体进行浸泡， 此为边坡岩土体地质应力 失衡、发生失稳的客观原因。
5.2 诱发因素
(1) 人类工程活动 ：因矿山开采，破坏了原始地形地貌，形 成了临空面， 改变了地质环境原始应力平衡， 同时破坏了岩土体的结构，裂隙(节理) 面、构造带暴露，在遭受干湿交替、热胀冷 缩作用下，裂隙(节理) 面不断扩大，有利于降水入渗，岩土体 强度持续降低，特别是结构面的岩土体物理力学性能急剧下降，形成了新的不利外倾结构面， 加剧崩塌地质灾害的产生。
(2) 降雨是崩塌的直接诱发因素，边坡坡体表层坡残积土 层、全风化花岗岩透水性较好，水理性质较好，在暴雨及连续降 雨作用下， 岩土体因浸水湿润而重度增加， 强度降低 ;同时长时 间降水入渗形成地下水向下方径流， 使边坡土体的动、静水压力 增加， 导致边坡岩土体失稳， 进而产生崩塌地质灾害。
5.3 崩塌模式
根据相关资料，崩塌地质灾害破坏的经典模式主要是岩土 体在自身重力作用下， 从高陡处突然加速崩落， 具有明显拉断和 倾覆特征， 一般包括坠落、滑动、滚动三种模式 ：
(1) 坠落为岩土体在高陡处不受外力阻挡，在自身重力作用 下，做自由落体运动。
(2) 滑动为岩土体在斜坡面上，自重下滑分力大于摩擦力， 沿斜坡面滑动。
(3) 滚动是岩土体在斜坡面上，自重下滑分力大于摩擦力， 克服坡面摩擦力沿斜坡面滚下。
经现场调查，该矿山边坡在暴雨条件下，雨水由地表垂直入 渗坡体， 边坡底部土体被软化后， 入渗带范围的土体由非饱和转 为饱和，重度增大，抗剪强度降低，重力或下滑力增加，极限平 衡被打破向失稳发展，导致坡体向临空面一侧发生崩塌 ;坡体 稳定性由基本稳定向欠稳定、不稳定转化，导致坡体开裂、外鼓 等变形或崩落。
另一方面，岩土体在地下水的动水压力、浮托力加持下，难 以承受上部土体重力传递而来的压力，先行坍滑，上部土体失 去支撑而坠落， 当崩塌土体未达后缘顶部， 在坡面上形成悬空凹 腔，坡体处于悬空的不稳定状态。
该矿山采矿开挖造成坡面裸露，边坡坡体坡度高陡，边坡截 排水措施不完善时， 当坡度超过岩土质边坡的允许坡率值， 坡体 稳定性接近极限平衡， 破坏形式以崩落为主。当浅层岩土体抗拉 强度不足， 首先产生岩土掉块、坠落 ;当岩土混合边坡坡体内岩 土间具有软弱结构面，剪切强度削弱后，进而发生滑动、滚落。 最后造成在强降雨影响下， 该矿山边坡体发生崩塌现象。
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