河南平宝煤业风井滑坡特征及防治措施

2015-02-23陈怀玉任鸿飞

地下水 2015年4期

关键词：冲沟风井滑坡体

陈怀玉，任鸿飞

(1.河南省有色金属地质矿产局第二地质大队，河南郑州450016;2.河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南洛阳471002)

1 勘查区概况

1.1 自然地理条件

勘查区行政隶属于许昌市襄城县紫云镇管辖，位于襄城县西南方向张庄村东部山坡，与县城直线距离约8.4 km。

勘查区位于山前地带，地势由东至西逐渐降低，地形坡度20°～40°。海拔高程为50～180 m，相对高差约130 m，属剥蚀丘陵，谷坡植被较发育，除耕地外，地表植被覆盖率达40%～60%。地表为第四系坡积物、残坡积物覆盖，下伏二叠系砂岩、泥质粉砂岩。

1.2 气象水文

勘查区属暖温带大陆性季风气候区，四季分明。据襄城县气象局1952～2002年资料，多年平均气温14.9℃，极端最高气温42.3℃，极端最低气温－19.5℃;多年平均蒸发量1 620.6 mm，多年平均降水量 764.2 mm，降水量年际变化大，年最大降水量1 264.2 mm，年最小降水量441.2 mm。降水量年内分配不均，降水多集中在6～9月份，占多年平均降水量的61%。

治理区属于汝河水系，治理区北侧冲沟为季节性冲沟，由东北向西南流入张庄水库，再由南向北流入汝河。北侧冲沟流域面积约3 km2，现状调查时，冲沟内地表水流量约10 m3/d，雨季较大，可达 300 m3/d。

图1 滑坡体地形地貌

1.3 水文地质条件

勘查区地下水类型为松散岩类孔隙水与基岩裂隙水，含水岩组是碎石层、砂岩，赋存条件差，富水性弱，地下水水量贫乏，大气降水是地下水的主要补给来源。地下水由东北方向的第四系孔隙水与基岩裂隙水补给，沿项目区第四系堆积层，以地下径流与泉点形式，向西南方向排泄。来源于项目区东侧地下水，在滑坡体东侧约70 m处沿冲沟转向南排泄。

2 滑坡体特征

2.1 滑坡体地形地貌

滑坡体位于山前坡脚地带，地势总体东高西低，外力地质作用以剥蚀堆积为主。勘查区地貌类型属剥蚀构造丘陵，地形上东高西低，坡向70°～80°，坡度20°～40°。滑坡地形地貌见图1。

2.2 滑坡体空间形态特征

2.2.1 滑坡体范围

整个勘查区内大部分地段为第四系覆盖层，局部地段见基岩出露，滑坡体处于蠕动状态(见图2)。发现坡体有受雨季影响的变形特征，存在形成滑坡地质灾害的可能。滑坡体东侧、北侧均发现有大的裂缝，宽5～20 cm，西侧围墙变形产生裂缝，围墙内建筑物位移并伴有地面隆起。北侧为一天然冲沟。

2.2.2 滑坡体空间形态特征

该滑坡体在平面上呈近似圈椅状，地形上东高西低，坡向约70°～80°，坡度20°～40°。滑坡体横向宽度约70 m，纵向长度约40 m，主滑方向225°，原滑坡体厚度10～14 m，平均厚度9 m，滑坡体面积约3 500 m2，堆积体体积约5.1×104m3，属小型滑坡。

图2 滑坡体形态

2.3 滑坡物质组成及结构特征

2.3.1 滑体

5)强风化石英砂岩灰－灰黄色，强风化，原岩结构构造已被破坏，大部分已风化呈砂状，部分呈短柱状，锤击易碎，钻孔未揭穿该层。

2.3.2 滑带和滑床

根据各勘查钻孔揭露和钻孔剖面图显示，第③层碎石层为滑动带，下部为粘土，属隔水层，滑床为下伏老粘土和强风化砂岩，见工程地质剖面图(见图3)。

图3 1－1＇工程地质剖面图

图4 墙体变形

2.4 滑坡变形特征

通过对该滑坡体工程地质测绘及勘查，该滑坡体后缘有多条由于滑坡体滑动形成的拉张裂缝，裂缝宽20～60 cm，沿着滑坡体边界发展，形成滑坡圈椅，滑坡壁最高60 cm，近乎直立;滑坡体前缘对风井场地建筑造成鼓胀裂缝和破坏，墙体裂缝一般4～6 cm，详见图4～图7。

图5 墙体裂缝

图6 地面隆起

图7 地面隆起

3 滑坡的稳定性分析及推力计算

3.1 计算剖面及工况的确定

计算模型主要根据工程地质剖面钻孔的地层分布，结合地质环境条件和滑坡特征确定滑面。在滑坡体上选取1－1’剖面、2－2’剖面为典型剖面进行稳定性计算和推力计算。

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)2008版，襄城县抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05 g，设计地震分组为第一组，设计时可以不考虑地震荷载。

降雨与地下水使滑体、滑带饱水是影响滑坡体稳定性的主要因素，这里只考虑持续降雨工况及滑体饱水情况的稳定系数，即自重+地下水+暴雨。

3.2 滑坡的稳定性计算

根据前述滑坡变形破坏模式分析，当滑坡沿岩土界面附近形成滑动带时，其滑面结构为折线型。按《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218－2006)的相关要求，并结合该滑坡灾害的特点，采用刚体极限平衡法的传递系数法定量分析计算其稳定性与剩余下滑推力，见表1和表2。

表1 滑坡体稳定性计算成果汇总表

表2 滑坡体下滑推力计算成果汇总表

从计算结果可知，滑坡在暴雨及连续降雨的作用下，其稳定系数最低。

4 治理工程设计

4.1 防治目标与原则

治理的目标是确保矿山企业建筑设施安全及电力供应正常，保证正常生产。原则是治理后50年内不再发生滑坡。

4.2 防治工程设计参数建议

依据勘查成果资料，结合治理工程部位岩土工程地质特征，为满足防治工程设计需要，在勘查中针对防治设计工作所涉及的地质参数进行取样试验分析，经计算分析，各类型岩土体具体设计参数，综合确定为碎石(含粉土)天然重度26 kN/m3，含碎石粉质粘土天然重度19.32 kN/m3，粘聚力27 kPa，内摩擦角 19°，碎石(含粘土)天然重度 25.4 kN/m3，内摩擦角 22°，粘聚力 30 kPa，粘土天然重度 19.9 kN/m3，粘聚力45 kPa，内摩擦角23°，石英砂岩抗剪强度45 Mpa。滑动带天然重度20 kN/m3，剪切指标 c=25 kPa，φ=14°。