礦山邊坡治理工程
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礦山邊坡治理工程范文第1篇
Abstract：This article in the summary mine side slope deformation monitor significance foundation, introduced the mine side slope distortion monitor duty and the primary coverage. According to our country mine side slope actual situation, introduced the GPS distortion monitoring network design, confirmed the GPS technology to apply in the mine side slope deformation monitor feasibility, and has determined the best observation parameter.
Keywords：GPS technology；Mine Slope；Deformation Monitoring；The Best Parameters
中圖分類號：U416.1+4文獻標識碼：A文章編號：
礦山邊坡變形監測的意義
我國的礦產資源非常豐富，已探明儲量的有155種，為我國經濟的發展奠定了堅實的基礎。隨著我國經濟的飛速發展，對能源和資源的需求量也大幅度增加，各地為了增加產量，花大力氣擴大生產規模，但是在產量增加的同時隨之而來的是這些工程區域以及工程運行期間所形成的邊坡安全（變形）監測問題。
在邊坡工程建設中，通過對邊坡工程的安全監測，可以起到如下一些作用：（1）評價邊坡施工及其使用過程中邊坡的穩定性，并作出有關變形的預測預報，對于已經或正在滑動的滑坡體掌握其演變過程，及時捕捉崩塌與滑坡災害的特征信息，如崩塌、滑坡的正確分析評價、預測預報及為相關治理工程等，提供可靠的資料和科學依據。（2）為防止滑坡及可能的滑動和蠕變提供及時決策支持，預測和預報滑坡的邊界條件、規模、滑動方向、發生時間及危害程度，并及時采取措施，以盡量避免和減輕災害損失。（3）通過監測可為決策部門提供相應參數依據，為有關方面提供相關的信息，以制定相對應的防災救災對策。（4）監測已發生滑動破壞和加固處理后的滑坡，監測結果是評價滑坡處理效果的尺度。（5）為進行有關位移反分析數值模擬計算提供參數。
礦山邊坡變形監測的任務和主要內容
2.1 礦山邊坡變形監測的任務
（1）提供邊坡惡性變形發生的報警，以保證作業人員及設備的安全，且在變形趨穩時解除警報，以利組織生產；
（2）提供可靠的監測資料以識別不穩定邊坡的變形和潛在破壞的機制及其影響范圍，以制定防災、減災措施；
（3）對于礦山邊坡，提供信息以便礦山調整采、掘計劃，甚至修改設計；
（4）參與提出處理潛在滑體方案，為方案的實施提供安全監測，對處理效果提出評價。
邊坡監測的目的是對可能發生滑坡的危險邊坡進行觀測，查明滑動性質、滑體規模和準確預報滑坡等以確保生產安全，避免災難性事故的發生。
2.2 礦山邊坡變形監測的主要內容
2.2.1選定變形監測基準點
礦山邊坡變形監測基準點的選擇直接影響到GPS監測數據的可靠性，這要求GPS監測基準點穩定可靠且盡可能不受各種不利因素的影響，此外，在選定變形監測基準點時，不但要考慮到當前礦山邊坡變形監測的迫切需要，還應考慮到整個礦區將來邊坡變形監測的需要，應將基準點建立在穩定地層上。
2.2.2 GPS變形監測網的設計
GPS變形監測網的設計是采用GPS技術對礦山邊坡進行變形監測的關鍵。應根據不同的監測目的選擇不同等級的監測網及相應精度的基準點坐標。監測點設計是監測網建立的重要內容，根據礦山的實際情況，選擇原有監測基點，四等三角點及礦山重要部位的新測點作為GPS系統的監測點。監測點大多布置在與邊坡垂直方向上。監測網的級別越高，測量的精度也越高。
2.2.3 GPS監測及其坐標轉換
野外作業數據采集使用雙頻或單頻GPS接收機，在監測基準點上固定安置接收機，以進行長時間的連續觀測，其它接收機依次布設于各個監測點。對重要監測點觀測的時段為2小時，且要求2個或2個以上的觀測時段，一般監測點為1個觀測時段，且時段長為1小時。
GPS監測系統采用WGS－84坐標系，最常采用的數據形式為經度、緯度和高程。對于邊坡變形監測可以不進行坐標轉換，通過比較不同時間的觀測結果便可直接求出相應的差值或計算出相應的位移量。但如果分析評價GPS測量系統建立之前的常規測量獲得的結果，或要將GPS測點作為工程地質測繪圖的控制點時，則需要進行坐標系統的轉換，將GPS系統采用的WGS-84坐標系統轉換成礦區采用的地方坐標系，以建立兩者之間的聯系，便可分析評價歷年的累計變形及其發展變化趨勢。
2.2.4監測結果的數據處理和變形分析
監測數據可自動處理，計算出相應的基線向量，并調出相位雙差參考圖，仔細觀察和研究其變化，對于波動起伏超過限差要求的基線應進行重新測量。
邊坡變形監測的實施
3.1邊坡觀測站的布設
觀測點應布置在下列地段：工程地質條件較復雜，如斷層、破碎帶、風化帶、巖層節理發育等地段；受地下水和地表水危害較大的地段；運輸樞紐；已形成較高的邊坡和服務年限較長的地段；正在進行邊坡治理的地段。
觀測線的條數取決于滑坡范圍（監測范圍）的大小、邊坡巖石力學性質變化情況及地質條件復雜程度。一般在滑體中央部分、沿預計的最大滑動速度方向（多數情況為大致垂直于露天礦邊坡走向方向）布置一條，在其兩側再布設若干條。在滑體上具有特征性的部位應設專門的觀測點進行監測，當發現某些觀測點有移動時，可在這些觀測點的上、下、左、右增設觀測點，以便準確確定邊坡移動范圍。
3.2 邊坡的監測
觀測工作在全部監測點埋設10～15天后進行，觀測時首先將監測站的控制點與露天礦基本控制網點進行聯測。
露天礦山邊坡正常觀測工作主要有如下內容：
（1）警戒觀測：為確定邊坡是否正常滑動，可根據季節及觀測線的具體情況定期進行水準測量。若發現觀測點累計下沉達20mm時，可認為邊坡開始滑動，需要進行全面觀測。全面觀測包括測點的平面位置和高程測量。
礦山邊坡治理工程范文第2篇
關鍵詞：邊坡；植被恢復；群落演替
中圖分類號：S727.27
文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2016）08000903
1 我國工程邊坡植被恢復技術應用現狀
1.1 邊坡治理項目的提出
我國自改革開放以來，特別是近20年間，大力發展高速公路、鐵路以及水電工程和采礦工程等，收獲了巨大的經濟效益。但在經濟效益背后，隱藏的負面影響不可小覷。在施工過程中對邊坡的頻繁開挖，破壞了原有的植被，導致出現大量無植被覆蓋的邊坡，即次生裸地。因坡體造成的嚴重的水土流失和滑坡等問題，向世人敲響了警鐘。根據我國可持續發展戰略的要求，治理邊坡，恢復生態平衡已成為當前生態科學必須重視的并有責任承擔的研究任務之一。開挖的坡面如何重新覆蓋自然植被，已成為水利、交通等行業領域重視的關鍵問題[1]。
1.2 常用邊坡植被恢復技術
自1996年我國于云南昆曲高速公路首次嘗試生態護坡以來，邊坡治理工程已興起近20年，在技術方法、設備材料和施工組織等方面均取得了顯著進展。常用的邊坡植被修復技術主要包括：噴播技術、栽植技術、種子散播技術、植生袋技術、植被毯技術等。植被修復時，常選擇耐貧瘠、耐干早、耐堿的鄉土物種以及木本豆科植物作為先鋒植物。利用豆科植物共生的根瘤菌進行生物固氮，積累養分供其生長，同時豆科植物的枯敗枝葉形成的腐殖質可改良土壤成分，為周圍鄉土物種的進一步生長提供適合的條件[2]。
1.3 邊坡植被恢復效果評價
采用不同的植被修復技術，獲得的短期護坡效果皆十分顯著。邊坡綠化工程可以很大程度縮短植被重建的時間。植被修復工程實施一年后，邊坡植被覆蓋率較高，但多處邊坡從第二年起覆蓋率逐漸降低，最終導致邊坡二次。因此僅僅通過統計施工后一段較短時期內邊坡植被覆蓋率，并不能準確評價恢復效果。特別是為達到快速綠化的目標，常純粹種植一年生草本植物，植被群落物種單一，建立起的生態系統十分脆弱，極易遭到破壞或自行退化，生態恢復效果較差[3]。
1.4 群落演替研究在植被恢復效果評價中的意義
科學地評價邊坡植被恢復效果須綜合考慮防護效果、生態效果和景觀效果。特別是生態效果應深入分析群落的穩定性、生態適宜性和生物多樣性3個方面。因此對植被恢復效果的評估必定需要對植被群落演替情況進行長期的跟蹤調查。我國對邊坡恢復的生態學和群落演替動態方面的理論知識還很匱乏，對重建植被養護方面也缺乏應有的重視。現有必要綜合總結國內外邊坡植物重建群落演替的研究進展，在了解群落演替進程和規律特點后，可以為恢復設計、施工技術和管理措施等方面提供科學性的指導建議。
2 國內外關于邊坡重建植被群落演替研究進展
2.1 國外邊坡重建植被群落演替研究
國外較早的專門對邊坡植被恢復期群落演替規律進行敘述的文獻可追溯到1990年，Titlyanova[4]在對廢棄礦地植被調查中發現，重建植被的物種組成、群落結構和群落形成方式都和破壞前的自然植被大不相同。
Moreno-de las Heras[5]則對廢棄礦山邊坡重建的植被初期演替的軌跡進行了分析研究，確定了控制礦區邊坡植被群落演替的主要動力。他認為初始條件（包括土壤特征和重建植被的措施）和環境特質（包括大陸性氣候和周圍存在的植被特點）是決定邊坡重建植被群落演替方向的主要驅動力。群落演替最可能發生在初始土壤貧瘠且鄰近開闊草地的樣地。一旦土壤中的有效養分增加，人為干擾減少，群落演替速率將加快。
Jeffrey[6]采用了最近4年濕地邊坡重建植被抽樣調查數據來描述群落演替趨勢和物種更新的速度。通過主分量分析和除趨勢對應分析方法處理調查數據，結果表明在調查的所有樣地間存在明顯的共性：濕地植被恢復初期種植的一年生植物逐漸被當地多年生植物代替，二年生植物隨時間流逝也逐漸被替代。而特質性表現在：各樣地之間因為環境背景各異，終致物種組成和演替速度之間也存在差異。
Alday[7]的關于廢棄礦山植被恢復早期群落演替規律的研究發現，廢棄礦區邊坡重建植被群落的演替趨勢一致，都是向樣地附近選取的目標群落演替，但因樣地環境各異，不同樣地群落演替軌跡不一致，演替速率也不盡相同。這一結論與Jefferey的結果高度一致。
雖然國外對于公路邊坡實施植被恢復工程興起較早，但對于公路邊坡重建植被群落演替的研究不多，更多的研究側重于演替初期最佳先鋒物種的選擇。曾經為達到邊坡快速綠化的效果，廣泛選用非本土的一年生草種或豆科植物作為先鋒物種，其耐貧瘠、耐干旱、快速生長覆蓋邊坡的特性可使其在短期內固著土壤，防止土壤流失。但在對護坡效果評價時發現它們頑強生命力又對毗鄰植物的生長造成危害，反而減慢群落演替速度，阻礙了植被的構建。因此現在人們普遍認為選用本土植物作為植被構建初期的先鋒植物，更具長久穩定性，表現出更快的群落建成速率。邊坡植被恢復時期先鋒植物的選擇一直是生態恢復領域的研究熱點，究竟哪一物種或哪些物種組合最適合作為邊坡先鋒物種，目前尚無定論。
2.2 國內次生裸地重建植被群落演替研究
我國對邊坡實施植被修復興起于20世紀90年代，20多年來，相關的理論研究和技術研究主要集中于邊坡生態恢復技術的應用方面，對于恢復后的植物群落演替的研究較少，直到近幾年，為了提高邊坡植被恢復工程質量，增強邊坡生態穩定性，人們漸漸將目光投向重建植被群落演替的研究。
馮俊德[8]對巖石邊坡重建植被進行了持續一年的跟蹤監測，另對四個工點進行了為期4～6年的間斷監測。在這項研究里，他發現在短期內（1年內）設計用于護坡的草種覆蓋度高，但隨時間推進，6年后坡面人工植被幾乎完全被鄉土物種取代。凱[13]對錦阜高速公路邊坡植被重建后2年、5年、7年植物群落特征進行調查，總結出在群落演替初期，物種豐富度、群落多樣性均顯著增加，鄉土植物逐漸占據優勢地位，群落向進展演替方向發展。還有多位學者就各種不同形式的邊坡、植被恢復的不同時期的群落動態進行分析，發現群落演替的趨勢或方向一致，皆為向周圍自然植被演替。但因受立地環境的影響，表現出不同的演替軌跡和演替速率。
無論是礦山邊坡還是高速路邊坡亦或是濕地邊坡，由于周邊環境惡劣，不適合植物的生長，此時必須通過人工干預，加速群落演替。先鋒物種的設計則是甚為關鍵的一個方面。在邊坡綠化工程初期選擇的先鋒樹種多樣性越豐富，群落穩定性就越高，后期植物群落演替程度就越高，因此可通過改善先鋒種豐度達到更佳的植被護坡效果。另外，王加真[3]提出觀點，先鋒植物在邊坡植被恢復初期必須適應貧瘠的土壤，同時需具備保持水土，改良土壤的能力。就先鋒植物的選擇，學界一致認為當遵循鄉土植物優先的原則，本土植物成活率高，能使群落更快達到穩定狀態。史玲[9]在對高速公路邊坡植被恢復技術應用效果進行評價時提出，為景觀效果需要，應當適當引入外來種，但引入種必須在當地有10年以上的引種栽培歷史，外來物種因具有侵入性，能快速覆蓋坡面，借助這一特點，在植被恢復初期可有效防止水土流失。然而，如果外來物種具有強侵入性，則反而因其與鄉土物種強烈競爭生存資源，而造成當地植被群落穩定性被破壞。先鋒植物經過長時期的群落演替，最終被鄉土物種所取代，在植被恢復的初期，先鋒植物通過本身根系與土壤相互作用，以及土壤微生物對枯枝落葉的分解，使土壤成分發生改良，特別是土壤有機質、氮和磷的含量顯著提高，更適合植被的生長，為鄉土物種的入侵提供了便利，極大促進了植物群落的發展演替。在邊坡植被恢復工程初期，為了迅速提高植被覆蓋率，常大量種植草本植物，甚至僅播種草本植物，雖然短期內邊坡的植被覆蓋率較高，但由于草本植物壽命短，易衰退，極可能致使植被演替停滯，直到另一些植被物種入侵。因此在植物配置上，應以灌草結合為主，根據群落演替的一般規律，坡面上的灌草型植被在經過10年或更久以后，將逐漸演替為以鄉土植物為優勢種的灌草型或喬灌草型植物群落，喬木型群落幾乎不出現。朱凱華[10]在其研究中同樣證實了這一群落演替規律，他通過對巖質邊坡重建植被群落演替階段的物種數量統計，觀察出植被隨著恢復年限的增加，群落物種數量發生顯著變化，表現為草、灌、喬木物種總數均顯著增加，且群落優勢種由初始的以草本為主逐漸過渡到喬灌木為主。在形成了喬灌草類型植被后，還可能出現草本層植被退化的現象，筆者推測草本層的退化是由于喬灌木植物的生長爭奪了草本的光能以及養料，使草本植物光合作用受阻而引起，但此時的群落生長已進入穩定期，草本層的退化不會造成群落的再次演替。
3 邊坡重建植物群落演替研究的前景與展望
自邊坡植被恢復工程實施以來，越來越多的人逐漸意識到植被護坡的效果評價需要立足于長期效益，從長計議。群落演替的研究需要對邊坡重建植被群落動態進行持續的監測和對大量監測數據進行統計學分析，工程復雜，更受時間限制。尤其在我國護坡技術發展歷史不長的境況下，最早一批邊坡重建植被的恢復時間至今尚不足30年，剛進入自然演替階段，更多的邊坡重建植被則尚處于先鋒植物階段或群落演替初級階段，研究者們還要在未來相當長一段時間內對這批植被群落動態跟蹤調查方可獲得具有影響力的研究成果。但不可否認，群落演替的研究具有巨大的發展潛力和廣闊的發展空間，吸引著人們踴躍投身探索。期待不久的將來，我國邊坡重建植被群落演替研究技術日趨成熟，成果愈加豐碩，植被護坡技術愈加完善。
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