露天边坡与山体边坡复合体稳定性分析

1小龙潭露天矿边坡工程地质与开采概况

1.1自然地理概况

1.2矿区环境工程地质概况

1.3气象水文概况

1.4工程地质概况

1.5水文地质特征

2边坡岩体动态变形监测理论

……

3露天开挖对自然山体边坡稳态扰动规律的数值分析

4小龙潭露天边坡复合体移动变形发展趋势灰色预测

5小龙潭露天矿西北帮现存边坡与到界边坡的的稳态评价及分析

6自然山体与露天开挖边坡复合体地表变形预测方法的研究

7安全技术措施的可行性

8滑坡治理措施优化设计的原则

参考文献 2100433B

在丘陵地区进行露天矿开采，手动效应除对边坡岩体的稳定性产生影响外，又将破坏其上部自然山体的平衡条件，而因此，上部山坡体的变形又将进一步加剧人工开挖边坡的变形和破坏，因此，边坡岩体的破坏机制更加复杂。本书从理论与实际两个方面系统地研究丘陵地区露天开采诱发山体边坡与露天边坡复合体的破坏机制，以及对同边环境工程的破坏作用，并在此基础上提出其相应的评价方法和安全措施。

本书可供采矿工程、工程地质、水利水电、交通、岩石力学和岩土工程等专业的工程技术人员、大学生和研究生等参考。

生态复合体例一

例子一是邓肯对洛杉矶城市空气污染及其所引起的一系列变化的分析（Duncan，O.1973，111〜115）。洛杉矶市的空气污染，更确切地说是烟雾，是在“二战”期间开始出现的。尽管这个问题并不是加州南部所特有，因为其他社区也发现了类似问题，但是洛杉矶市的特定情况使得生态复合体的四个要素以及它们之间的相互关系特别显著。

“二战”期间，洛杉矶居民就开始发现大气中有一层蓝灰色的薄雾降低了可见度，并带来了视觉的和呼吸的困难（E→P）；而且发现薄雾同样威胁到植物的生长（E→E），包括一些重要的经济作物，并且使橡胶裂开，例如加快汽车轮胎老化的速度等（E→T）。为了对付烟雾，发动了各种各样的市民运动，在城市成立了减少烟雾的组织，在乡村成立了健康部门，发布了禁止条例的范本（E→K））。但所有这些措施对烟雾的治理都没有显著的效果。那个时候人们对污染源的认识很少，尽管各种工业生产都受到怀疑。到1947年由于加州议会的行动而建立了一个综合授权机构， 即洛杉矶空气污染控制区域（APCD），该机构被授权对烟雾问题进行研究并进行各方面的管理。各种已有和新发展的技术设备被放置进APCD 范围内的工厂，以便减少烟雾，仅此一项就花掉几百万美元（O→T）。

同时，化学家和工程师展开了研究并证实了烟雾形成的“天空中的工厂”的理论。燃烧及某些其他过程会释放未燃尽的碳氢化合物和氮的氧化物进人空气中（T→E），当这些物质达到高度集中的程度并受到强烈太阳光的作用时，就会发生化学反应并产生大量的臭氧而形成烟雾。特别是发现了汽车排出的废气所包括的各种基本成分正是烟雾形成中所包含的有害物质的主要来源。当对工业实行了控制措施并禁止家庭打开焚烧装置（O→T）以减少污染源（T→E）以后，汽车排出的废气就更加是有害物质的主要来源。这个问题同样涉及到洛杉矶盆地的气象情况。洛杉矶所处地理位置四周被山脉环绕，风速很低，盆地经常被来自太平洋的暖气流所包围。这种气温的倒置阻止了受污染的空气从地面迅速上升，静止的空气在这个地区的上空盘旋，由于南加州阳光条件很好，这样就经常会产生前面提到的烟雾反应（E→E）。

这个问题一开始就很严重，随着洛杉矶地区人口的迅速增长，这个问题不但没有得到改善，反而因人口的增加而扩大了其地域范围（P→E）， 并因此而增加了人们对汽车这个基本交通工具的依赖（T→O），洛杉矶居民在高速公路上疾飞，企图逃避由每天运载着他们的汽车所产生的烟雾。 这是一个典型的例子，说明了生态学理论中的循环因果关系原理。

不同的机构对烟雾问题作出一系列不同的反应（E→O）。1953年一个私人资助的非赢利的科研机构致力于解决烟雾问题，空气污染基金会在大约200个企业家的资助下建立起来，他们中的大多数所在行业都易受到当前或将来的控制措施的影响。这些私营机构与各级政府及其分支机构之间的利益和压力极为复杂并相互作用（O→O），这个过程的两个显著结果尤其值得注意。

第一，大规模的公共健康研究和行动计划的开展（O→P，E），空气污染的后果受到关注（E→P）。相对来讲，人们对传染病学（或者像当前有些研究者把它称作医学生态学）了解比较少，但是近来美国公共健康机构（当然它的范围并不仅限于洛杉矶）以及类似加州公众健康局这样的机构已经有了大规模的行动计划。这些现象不能简单地用传统社会学中的组织成长来解释，而是医学的生态关系的一个显著例子，也是组织对环境——人口变化所作出的一种组织反应。 第二，建立了使公共和私人研究机构的研究成果转化为可应用设备的渠道。比如汽车燃料排气装置、催化消声器或者加力燃烧室等，这些都可以消除汽车废气中的有害成分。加州当前已经把这一条写进了它的法律中，就是当这些设备的可使用性被证实以后，汽车生产厂家必须为其生产的汽车装上这种设备（O→T）。

一些工程师相信可行的设备很快就会被研制出来，空气污染基金会甚至宣称“洛杉矶的烟雾成为记忆的日子快到了”。这个问题如果能如此顺利地解决，将污染减少到可容忍的程度，那么，一定会被解释为生态复合体的各因素间错综复杂的相互作用的结果（P， O， T→E）。但是，如果情况只是部分的减轻，那么，人口及其所使用的汽车的增长速度必然会对技术和机构提出更大的变革要求：如公共交通的重新发展、私人电动汽车的引入、对旅游实行定额、对人口膨胀进行限制等。在空气污染严重情况与洛杉矶差不多，但其他条件又不同于洛杉矶的其他社区其经历的结果又会怎样呢？这些问题的问题是：由烟雾所引起的生态系统的震动足以引起我们对今 天越来越依赖于核能而因此冒核辐射之险的关注。

邓肯认为用箭头来连接生态复合体中的广泛而异质的变项关系实际上还掩盖了一些复杂的情况。这些箭头只是在研究中用来大致地描述在这种情形中有关的原因、影响或反应的机制。不过，邓肯认为对这种情形作简单的解释会帮助我们认识社会变迁和环境变化是密切相互依赖，如此的密切使变迁的两个“层面”实际上是系统相关的，任何一个层面的变迁都至少会包括在生态系统中。 尽管烟雾是一个引起人们普遍关注和兴趣的个案，但对于人类共同生存需要一个生态系统结构这个问题，它不是一个孤立的例子。邓肯认为社会学家必须在这样一个概念化的研究中负有责任。

生态复合体例二

例子之二是施瓦布对1975~1977年发生在旧金山海湾地区的干旱及其带来的变化的分析（Schwab， W. A.1982，27）。加州北部大部分地 区都属于半干旱气候，这里平均每年20英寸的雨量大部分都集中在秋季和冬季。生活在海湾地区的大量人口和加州北部的细耕农业在旱季只能依靠用来储存和分配用水的水库、水管和灌溉沟渠。在这种情况下，技术因 素就间接地通过环境因素作用于人口因素（T→E→P）。

尽管从1975年海湾地区就开始干旱，但是直到1977年仍然能保证供水，这一事实证明了水库的价值（T→E）。然而几个月后，水库的水位降到警戒线以下，很多社区就作出定量供给的规定（OHP）。定量供给的 规定不仅限制每个家庭坷消费多少加伦的水，同样也限制了（在某种程度甚至禁止了）浇灌草坪、放满游泳池和用水管浇人行道（O→E）。

居民对定量供水的反应是很明显的。很多家庭大量地减少用水量，以至于过去用来抽水库的水的抽水机不再使用了（P→T）。反过来，用水量的减少又明显地减少了自来水公司的收入，以至于不够维持他们的运作 （P→O）。讽刺性的是，很多自来水公司在干旱期间积极鼓励水消费（O→P）。如果干旱继续下去，森林火灾将会蹂躏加州北部（E→E），农场主没有灌溉用水将面临破产（E→P），最后海湾地区将没有能力容纳它现有的 人口（E→P）。人口的减少可以减轻环境的压力（P→E），却会引起工业、 商业和政府调适的主要问题（P→O）。 2100433B

生态复合体（ecological complex）这个概念是邓肯在1959年提出的。他认为生态系统也可以看作是由四个关联变量所组成的功能相互依赖的生态复合体，这四个关联变量就是人口（Population）、组织（Organization）、环境（Environment）、 技术 （Technology）， 简称为 POET生态复合体。

对POET生态复合体四个关联变量的一般定义如下：人口这个变量一般被定义为结构化的人类群体。人口的特征、规模和构成一般随所研究单位的不同而不同。一个邻里地区的人口很明显会与作为整个大都会地区的人口完全不同。组织这个变量的定义是人口在环境中为了供养自身而形成的各种结构。例如，各种不同的社会为了克服相同的生存问题而形成的各种适应组织。环境这个变量一般被界定为所有外在于人口的现象，包括影响它的其他社会系统。在这四个关联变量中环境可能是最重要的，因为它决定了其中人口必须适应的极限。另外，环境还是原材料的惟一来源。 环境的特征最终决定了人口的规模及其适应的本质。不过，环境会由于第四个变量—技术而被剧烈地改变。技术由人口在适应其环境中所使用的技能、工具和人工制品所构成。技术制造物如电话或计算机能改变组织，而这反过来又能影响到人口开发环境的能力。生态复合体中四个关联变董之间的关系如图1所示。

POET生态复合体这四个关联变量尽管是相互作用的，但人口和组织一般被倾向于认为是依变量，而环境和技术则被认为是独立变量。因此， 邓肯比较强调环境和技术的变化对作为整体的生态复合体演化的重要性。 他认为当环境和技术这两个因素发生变化时，人口规模和组织能力也会相应发生变化，从而带来作为整体的系统的扩张。“生态扩张……可以概括为生态复合体四个变量的一个公式：即技术积累加速加剧了对环境的开发，从而带来了人口转变和组织革命”（Duncan，O. 1964，75）。

邓肯提出的生态复合体的价值之一就在于它提供了一套组织和描述生态变项关系的概念工具，为生态学家分析生态系统提供了简化的手段，而且在对任何生态系统的最初研究时都可以确定一组关系。不过，在邓肯看来，POET生态复合体的最大价值还在于它对分析社会变迁的作用上。邓肯认为“人类生态学的最基本要求就是要最好地解释演化的结构”（Dun- can，O. 1964，45）。他认为，生态过程是一个不断前进、变化与自我调适的过程。他将生态社区概念化为寻求均衡的过程。也就是说，引起POET生态复合体变化的力量来自外部，外在的变化影响到 POET 生态复合体中的一个或多个元素的变化，从而引发了一系列的调整适应，直到系统又达到某种新的平衡为止。 POET生态复合体提出后被生态学家广泛用于分析各种社会变迁现象。

《矿山岩坡稳定性分析与灾变预测》以某露天煤矿边坡为研究与工程实践背景，采用现场调查、室内试验、数值模拟与理论分析相结合的研究方法剖析了露天边坡灾变演化趋势，对边坡工程稳定性进行详细的分析与评价；运用边坡稳态远程智能监测技术原理，对该露天煤矿边坡滑坡预警远程实时监控系统进行了有关设计。全书包括三部分，第一部分是矿山边坡工程概述及岩质边坡稳定性理论研究；第二部分是以该露天矿边坡为研究和工程实践背景，进行矿山边坡稳定性研究；第三部分是露天矿边坡滑坡远程智能实时监控系统设计。

《矿山岩坡稳定性分析与灾变预测》适用于采矿工程、岩土工程领域的工程技术人员阅读。