研山铁矿薄层状岩体露头裂隙几何参数空间变异特征研究

邓文学¹，杨天鸿¹，刘飞跃¹，李华²，杨意德¹，刘洋¹

1. 东北大学资源土木工程学院2. 河北钢铁集团司家营研山铁矿有限公司

摘 要：露天矿薄层状岩体中原生的"隐性"闭合层面为"显性"层状裂隙发育提供了基础,形成了不利于顺层边坡稳定性的岩体结构。提出了一套完整的方法流程用于大窗口范围内层状露头裂隙的非接触测量建模、几何特征参数提取及地质统计分析。以研山铁矿东帮顺层边坡为例,基于无人机倾斜摄像测量及EPS三维测图进行了大窗口范围的裂隙面和迹线测量建模,并投影至层状边坡各向异性面上,提取了裂隙迹长、倾角、间距及坐标,并进行了地质统计分析。结果表明:（1）研山铁矿露头层状裂隙迹长及间距服从对数正态分布,倾角服从正态分布,均值分别为2.29 m、0.99 m和48.55°;（2） 3种几何特征参数均具有各向异性半变异函数,变程椭圆主方向接近平均倾角,根据迹长与间距的变程比值推测裂隙方向平均断距为0.62 m,故浅层结构面贯通率约0.78;（3）裂隙迹长受爆破开挖和原生结构共同控制,二者叠加导致其空间变异程度和变程均最大,主变程与爆破孔深有关。裂隙间距及倾角主要受原生结构控制,三者受控因素的差异导致无显著相关性。所提出的方法流程为层状岩体露头裂隙大窗口测量和地质统计分析提供了参考,研究结果对加深研山铁矿薄层状岩体结构特征认识和揭示滑坡机制具有重要意义。

关键词：露天矿;薄层状岩体;无人机倾斜摄影测量;层状露头裂隙;半变异函数;