德兴铜矿属特大型斑岩铜矿，由于埋藏浅，储量大，可以进行大规模露天开采，现在已成为我国大型露天矿之一。露采矿区境界范围最大面积约3.75km², 边坡上部周长8.7km, 矿区长轴约2.5km，宽约2.3km, 边坡最高处400多米，深部采至一220m, 最终形成的高度达600多米，对于这样一个规模庞大的露采矿山，边坡稳定性研究是一项重要而艰巨的工作，对确保矿山安全生产，提高经济效益具有十分重要的意义。

1 边坡岩体的结构特征

矿区边坡出露的岩性为前震旦系九岭群九都组凝灰质千枚岩及沉凝灰岩，岩石蚀变较弱，风化程度较深，垂直深度约30m, 接近地表属强风化，侵入岩主要为花岗闪长斑岩：矿区异向褶皱横跨，不同断层交叉，多组裂隙交错，由于多次构造运动的复合叠加以及改造，致使矿区岩体遭受不同程度的切割破碎.从而不同程度地降低了边坡岩体的抗压抗剪强度。按照各组结构面的规模以及在岩体稳定分析中所起的作用，可分为四级。

Ⅰ级结构面:一般是指区域性的断裂破碎带，延伸长达数公里以上，一般为压性或压扭性断层破碎带，它贯穿整个边坡岩体之中，形成边坡岩体中的独立结构类型或力学作用的边界，往往是边坡岩体破坏的主要薄弱区段。矿区内未见这种断裂，出露在矿区外围，离矿区较远，对边坡稳定性没有直接影响或影响不大。

Ⅱ级结构面:延伸性强，贯通整个边坡岩体，长度几百米至3000m, 破碎宽度从数cm至2m左右，主要为各种性质的断层，其特点有明显的错动，结构面夹泥或充填岩脉，或挤压破碎，形成边坡岩体中的软弱结构面，控制着岩体的破坏方式，构成边坡中的-不稳定块体，这种断层在矿区内十分发育，初步统计就有39条以上。详见图 1。

Ⅲ级结构面:规模比前者小，一般长在几百米以内，延展性较差，沿结构面的方向是不连续的，有时断断续续出现，无明显宽度，切割边坡岩体范围较小，成组出现的贯通性较强的剪切节理也属此类。这类结构面与二级结构面组合成不稳定的块体，影响边，坡的稳定。经常造成边坡的小型滑坡或台阶型滑坡。这类结构面随着采矿工程的进展与边坡的不断出露，可清楚地暴露出来。因此随着采矿工程的进展，边坡工程地质工作也应不断跟上，调查发现这类结构面，可采用对各个台阶进行构造编录的方法，进行全面的调查分析。

Ⅳ级结构面：延展性、连续性都很差，但数量很多，主要为节理，隐微裂隙，层间错动等，这类结构面的存在明显地破坏了边坡岩体的完整性，降低了岩体强度，常使边坡发生小规模的松垮、滑塌现象。矿区岩体节理十分发育，按其与地层片理的交接不，同，可分为三类节理:一是沿片理破裂而形成的片理间张扭性节理：二是与片理走向反倾向发育的扭性节理；三是走向与片理走向直交或斜交的。由凋查所得节理密度一般为8～60(条/m), 最高密度可达100(条/m)左右。岩石块度为3x2xlcm～25×25 15cm

断层面充填物大致有以下几种：糜棱泥，泥质夹角砾，角砾岩，侵人岩脉，黄铁矿脉，石英脉等六种。其结构面充填物与该弱面抗剪强度的对比，见表 1。

边坡岩体普遍受到不同程度的黄铁矿矿化，黄铁矿一般沿断裂面、节理裂隙面发育充填，从出露的365台阶调查统计得到，平均每米长坡面有宽lcm以上的黄铁矿脉3条以上，最宽的黄铁矿脉有20cm。岩体矿化类型按其构造可分为浸染状、细脉状和细脉浸染状三种。

2 边坡岩体的破坏机理

随着矿山的开采，边坡变形破坏的问题也暴露出来了，在断层发育及节理密集带分布的边坡部位，由于岩体遭受强烈的切割破坏，力学强度一般较低，边坡的开挖，使之改变了原有的平衡状态，局部出现失稳，因而发生了边坡台阶滑动松垮，见表 2。在有顺坡向断层的边坡区段，发生了顺断层面而滑动的平面型滑坡，这种结构面的倾角一般在20°～50°的范围内，而且断层面光滑，并有.细豚的断层泥。在黄铁矿发育的边坡部位，岩体极易遭受变形破坏，尤其是较早暴露的黄铁矿矿脉，由于强烈的化学及风化作用，导致岩体破碎松散，局部已出现泥化现象。

由于文章篇幅所限，本文只对水龙山区段边坡岩体的软弱结构面以及岩体中黄铁矿矿化等问题进行分析，从微观角度考察边坡岩体的破坏机理。水龙山边坡构造复杂.断层发育，主要有顺坡向的东西向断层，一般表现为压扭性，以及北北西向的张扭性断层，该区边坡倾向为355°, 倾角34°，见表 3。

水龙山边坡节理比较发育，主要有三组:第一组优势面倾向为350,倾角50°:第二组优势面倾向为245°,倾角50°;第三组优势面倾向为90°,倾角35°,片理倾向为82°,倾角30°。该区岩体内摩擦角取值为30°,由图可以看出节理、片理与边坡的关系，第一组节理与第二组节理的交线落在摩擦圆与边坡线所组成的月牙形区内，可能产生台阶的楔型体滑坡。

a.由表 1可以看出，结构面充填物类型的不同，抗剪强度差异较大，在此仅以抗剪强度最低的结构面充填物糜棱泥为例进行分析。

糜棱泥充填的结构面.一般为压扭性，有的是多次扭错动，结构面比较平直或呈舒缓波状，十分光滑，糜棱泥厚度一般为1～2cm, 局部较厚。这类结构面在水龙山边坡比较发¥, 倾向为325°～10°, 倾角为25°～45°,与边坡倾向350°,台阶坡角60°,总体坡角34°的产状基本一致。这类结构面和产状245°/50°的这组节理的组合交线落在月牙形区内，由此说明可能产生台阶的楔形体滑坡。这种现象在边坡几个台阶上都发生过。为了进一步掌握这种含糜棱泥断层的破坏机理，我们采用了一个既简便又实用的试验方法，来测定糜棱泥充填物结构面滑动的最小倾角。实验结果表明.改变糜棱泥的含水量，滑块开始下滑的倾角也随之改变，即糜棱泥含水量越大，滑块开始下滑的倾角就越小，见图 2。为了取得与实际相符的试验数据，实验所用的糜棱泥的湿度应尽量保持原位湿度，以及准确地估计可能增加的水份量.这样实验结果就更加准确。

由水龙山F₂号断层面取得的断层泥进行试验，测得开始滑动的倾角为22°, 这是由于泥化夹层分布均勻.湿度大，密度小，强度低的特点所决定的。这就是目前水龙山边坡虽然坡声比较缓，但边坡局部仍然发生松垮的主要原因。

泥质夹角砾的结构面，其抗剪强度决定于角砾的粒度大小、磨圆度及角砾所占的比例。因此，差异性较大.但总的趋势是.角烁含M少的比角砾含量多的抗剪强度低，在角砾含量相同情况下，角砾磨圆度好的比角烁磨圆度差的抗剪强度低。角砾颗粒的大小粗细同样影响着结构面的抗剪强度。

结构面充填物为角砾岩的，就要观其角砾岩的胶结成份以及胶结方式.一般胶结成份为硅质的较好，胶结方式以基底胶结的较好，水龙山边坡在少量的北北西向断裂中可见此种类型。对于结构面以黄铁矿脉充填的情况，则根据黄铁矿氧化后的情况而定。

b.由于德兴铜矿属较为典型的斑岩铜矿床，岩浆的人侵作用以及围岩的变质作用，致使边坡岩体普遍受到矿化，矿化成份主要为硫化物、氧化物、硅酸盐及碳酸盐等。硫化物主要为黄铁矿、黄铜矿；氧化物有赤铁矿、镜铁矿、磁珠矿等；硅酸盐类有绢云母；碳酸盐类有方解石等。

金属硫化物由于矿物自身的化学性质活泼性以及内部构造的特点，当边埤形成后，金属硫化矿物暴露于地表, 受到大气中的氧、二氧化碳，以及降雨及地下水的综合作用极易氧化。

黄铁矿(FeS₂)经氧化后最终的产物为含水氧化物——褐铁矿、针铁矿及含水镜铁矿等，可见下面的氧化化学反应过程：

褐铁矿、针铁矿以及含水赤铁矿的力学强度指标都低于黄铁矿。

由自然氧化敏感度降低方向可以看出，黄铁矿自然氧化敏感度是比较高的，由于边坡中出露的主要为黄铁矿矿化，而其它硫化物含量低微。

3 岩体的结构特性对边坡稳定性的影响

如前所述，由于岩体中结构面糜棱泥的存在，只要这种结构面的产状与边^[的产状近乎一致，则边坡就处于不稳定状态。在雨水及地下水的作用下，一旦结构面中的糜棱泥达到一定的水份，抗剪强度降到低于上部岩块的下滑力，则上部岩块就会下滑移动，产生滑坡。

同样，由于该边坡普遍遭受黄铁矿矿化，不仅较大的结构面有黄铁矿充填，而且较小的不连续面，如节理、劈理、片理也有黄铁矿充填，从岩石矿化构造来看则成浸染状、细脉状以及细脉浸染状。

调查表明，仅宽在0.5cm以上的黄铁矿脉，占台阶坡面的3%～5%，局部达到10 %。由此可见，边坡岩体中所含黄铁矿的比例较大。

本矿区地理位置属北温带潮湿区，年最大降雨量可达2532.2mm，雨水较为充沛，给边坡中的黄铁矿的氧化，提供了足够的水份。这样多的黄铁矿一旦被氧化，岩体的完整性及其力学强度将显著下降，边坡将处于不稳定状态。

从水龙山边坡发生过的台阶型滑坡来看，一般多发生在含糜棱泥的结构面上。从台阶坡面的破坏松垮区段来看，与黄铁矿矿化及黄铁矿脉充填有着直接的因果关系。因此，笔者认为：边坡稳定性研究工作，不仅要从宏观的工程地质调查基础上进行边坡稳定性的分析，而且也要进行边坡岩体结构特性方面的调查与研究，只有这样才能对边坡的稳定性作出较为全面的评价。

显然，要使含泥质结构面增加抗剪强度，就必须降低结构面泥质的水份。因此，对边坡岩体进行排水疏干，可以提高边坡的稳定性。对黄铁矿矿化的岩体应采取相应的防护措施，胆止氧气和水的浸人，使边坡岩体免遭强烈的化学及风化作用。

4 结束语

本文就岩体结构特性方面:结构面的充填物及黄铁矿矿化等问题进行了由感性到理性的认识，是比较粗浅的，研究工作有待于继续深人，但从中使我们认到，从边坡的破坏现象人手，进行边坡岩体结构特性的研究，探讨边坡岩体结构特性的成因，并预测它们在工程条件下的变化趋势，从而采取相应的有效措施。因此岩体结构特性的调查与研究是边坡稳定性研究中不可缺少的一个重要内容。