大庄煤矿黄土滑坡破坏过程分析

梁进

（山西省勘察设计研究院 山西太原 030013）

山西晋西地区属典型黄土丘陵地貌，沟壑纵横，特殊的地层结构地貌特征，高边坡和滑坡随处可见，工程建设诱发的滑坡屡见不鲜。大庄煤矿滑坡位于山西省柳林县，建设单位拟在滑坡体上建设联合建筑及副井架导致老滑坡复活。

1 工程地质条件

滑坡区位置处于华北断块、吕梁山块隆、离石-柳林“多”字型复向斜的北部，次级构造为王家会背斜西翼，聚财塔地堑北部。总体看来构造简单，为一走向近南北向，向西北缓倾斜的单斜构造，地层倾角8°。

滑坡体的岩土层主要为马兰黄土、离石黄土、粘土，颜色自上而下由浅黄、浅红、深红、紫红逐步渐变，岩性由粉土、粉质粘土、粘土变化。上部分布的马兰黄土（粉土）结构疏松，节理发育，大孔隙较多，稍湿，具中等湿陷性；中部为离石黄土（粉质粘土），呈块状，孔隙较发育，可塑-硬塑，可见古土壤与姜石互层、局部夹砾石；下部为第三系粘土，呈硬塑状态。滑床主要为二叠系下石盒子组（P1x）灰色泥岩、砂岩层。

地下水位于上部黄土（粉土）层，其下二叠系砂岩层未发现地下水，地下水类型属于上层滞水，地下水位埋深7.0m～7.7m，水位标高介于901.20～902.60m，场地水文地质条件简单。

2 滑坡特征

2.1 形态及规模

滑坡呈扇形分布，后缘圈椅状特征明显，东侧边界为一黄土冲沟，西侧边界为地层错动的陡坎，主要为马兰黄土与离石黄土错层，剪出口位于厂区公路处，标高略高于公路路面标高，滑坡周界特征明显。滑坡坡体总地形坡度为6°，后缘坡度较陡，约36～49°。主滑体长200m，平均宽160m，地表面积约 32000m2，坡体厚度 11.3～17.8m，总方量约 48×104m3，属中型滑坡，按动力学性质划分，为推移式滑坡，滑坡主滑方向350°。

图1 滑坡全貌图

图2 综合地质图

主滑动面为上第三系红粘性土与二叠系下石盒子组浅灰色泥岩接触面，滑面具滑腻和光泽感，擦痕清晰。

2.2 滑带特征

主滑段滑带物质为二叠系下石盒子组浅灰色、浅黄色泥岩，致密状具滑腻感、遇水软化甚至崩解，具明显滑动痕迹，滑面清晰光滑，擦痕明显，上部粘性土呈硬塑状，基本未发生太大变形和揉搓现象，滑坡后缘滑带物质主要为粉土、粘性土被滑坡滑动过程中拉裂揉捏形成的混合物；该物质可塑性好，失水呈坚硬状，遇水呈软塑-可塑（黄油）状，厚度约30cm。

2.3 滑床特征

图3 揭露土层与泥岩接触面

图4 滑坡前缘揭露的滑面

滑坡主滑段滑床主要由二叠系下石盒子组浅灰色泥岩、中粗粒砂岩、炭质页岩组成，基岩产状为280°∠9°，倾向与滑动方向基本一致。前缘滑面在粘性土中挤压剪切破坏形成，后缘裂缝张拉剪切破坏形成，滑坡抗滑段和牵引段滑床主要由粉土和粘性土组成，滑坡前部埋深13m，滑坡前缘有反翘现象，整个滑坡体周边无地下水流出。

3 滑坡成因分析

滑坡形成及复活可分为内在因素和外在因素，内在因素主要为特定的地形地貌、地层岩层特征等；外在因素主要为降雨和人类活动。

3.1 内在因素

（1）地貌特征

圈椅状的地形使滑体上形成小区域的汇水，垂直节理发育的黄土，为地表水下渗提供了路径。坡前为黄土冲沟，形成临空面。

（2）地层岩性

滑床岩层主要为下石盒子组浅灰色泥岩，构成了滑坡体的软弱结构面，且岩层面向坡外倾斜。

（3）岩土特性

泥岩下伏于第四系黄土层之下，具有良好的隔水性能，地表水入渗遇到泥岩被阻隔，滞留在泥岩面，使软弱结构面软化，抗剪强度降低，多次蠕滑相当于多次剪切，最终形成稳定连续的滑动面。

3.2 外在因素

（1）集中降雨

集中降雨使大量降水渗入坡体，增加滑坡体自身的重量，沿黄土裂隙渗入泥岩面，使泥化物软化，强度降低。

（2）人类活动

场地建设中的挖方工程，在滑坡体前缘大量挖土，破坏坡脚，削弱滑坡体抗滑段的抗滑力，诱发滑坡复活。

4 滑坡稳定性计算

4.1 稳定性计算参数选用

（1）取样及试验

滑坡稳定性计算的抗剪强度指标，为保证土样的质量及试验的可靠性，滑带土采用野外现场采取环刀土样，保证土样的含水率和结构完整性，室内进行反复剪切试验，求得残余抗剪强度[5]。

（2）反算法

滑带岩土抗剪强度参数的反算应用很广，它是通过已知稳定系数和滑面等条件反算参数，准确性主要取决于地质模型和稳定系数的可靠性。

经过调查和当地人的了解，老滑坡在天然和小雨状况下无滑动迹象，但在集中降雨或连续降雨时坡体还会出现轻微裂缝，前缘无剪出现象；因此，反算时设定滑坡在自重工况下处于基本稳定状态，取下限Fs=1.15进行；在暴雨工况下取欠稳定和不稳定界限值Fs=1.0，采用稳定性计算公式-不平衡推力法（隐式解）进行C、φ值反算。

（3）综合取值

根据室内试验数据统计的岩土参数，对老滑坡进行稳定性计算，计算结果Fs为1.25。通过试验数据统计结果和反算的岩土参数，经过分析判断，最终给出滑动面抗剪强度指标的综合建议值。

表1 滑动面抗剪强度指标综合取值

4.2 稳定性计算

根据滑坡勘查结果，各孔揭露的滑动面基本准确，滑坡边界清晰，从断面看整体呈折线形，采用刚体极限平衡原理，采用不平衡推力法（隐式解）

和摩根斯顿-普赖斯法选择代表性断面KP2对滑坡进行稳定性计算，本区抗震设防烈度为Ⅵ度，未进行地震工况验算；采用天然和暴雨两种工况进行计算，计算结果见表2。

表2 稳定性计算成果

从表2结果看，老滑坡在天然状态下处于基本稳定状态，在暴雨状态下处于欠稳定阶段。

5 老滑动复活稳定性反算

5.1 基本情况

工程建设在滑体前缘开挖深度约15m，自坡前向坡体开挖，进尺到20m时坡体后缘出现微小裂缝，但未贯通，基本达到极限平衡状态；当开挖进入到27m时，工程队收工停挖，至第二天凌晨三点，发生了滑动，庆幸无人员伤亡存；事后重新进行了现场调查了解和测量。

5.2 结果反算

根据开挖进尺和滑坡滑动过程分为三个阶段，第一阶段为开挖进行到20m时，滑坡处于极限平衡阶段，反算稳定系数取1.05；第二阶段为开挖进行到27m时，滑坡具备滑动条件，此时处于牵引变形阶段，在临界状态坡形未发生变化前，反算稳定系数取0.97；第三阶段为开挖进行到27m后，滑坡滑动后，达到再次平衡，坡体已发生严重变形，前缘挤出，后缘牵引错落，根据变形后的形态进行反算，反算稳定系数[1～4]取1.0。根据现状下滑坡体的变化及变形特征，对滑坡体分阶段进行反算，反算结果见表3。

图5 开挖进尺27m代表性断面计算简图

图6 开挖进尺27m滑动平衡后代表性断面计算简图

表3 稳定性反算成果

滑带土残余内摩擦角主要决定于土体的矿物成分、颗粒组成等因素，与所受的应力历史的因素关系不大；在土体滑动过程中剪切破坏，结构发生变化，在剪切面附近，剪应力使土颗粒沿剪切面形成定向排列，成为分散结构，强度降低，粘聚力减小，因此，反算时尽可能保持其内摩擦角不变；减小粘聚力。

6 结束语

（1）滑坡形成的机制基本明确；后期治理结合厂区的总体规划，采用卸载支挡与南侧边坡治理同步实施方案。

（2）通过对滑坡稳定-复活-再平衡整个过程的分析计算，这表明滑坡的稳定分析结果可信度取决于滑坡周界、揭露滑动面位置和地质模型的准确性以及对滑坡稳定系数的把控。通过室内试验确定的岩土参数与滑坡本身复杂的应力路径、试验方法等存在密切关系，受力和破坏状态与整个滑坡体的状态不能完全吻合，试验数据不能完全反应实际情况，因此应综合各种手段的进行综合分析，才能做到切合实际。

（3）通过对滑坡工程的分析以及周边同类型滑坡体的了解，具类似地形地貌单元和地层岩性的地质体，如后壁陡立具圈椅状，坡体较平缓前缘存在临空面或冲沟，坡体局部存在鼓丘，黄土层下伏软岩标高高于冲沟底标高，岩层面存在一定坡度等特征，在进行工程建设前期应认真对待。

（4）今后在同类型滑坡分析时能起到借鉴作用；同类工程地质单元体上进行工程建设时应引起足够重视。

[1]郑颖人，陈祖煜，王恭先，凌天清.边坡与滑坡工程治理（第2版）[M].北京：人民交通出版社，2010，8.

[2]徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[3]张倬元，王士天，王兰生，等.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，1994.

[4]时卫民，郑颖人，唐伯明，张鲁渝.边坡稳定不平衡推力法的精度分析及其使用条件[J].岩土工程学报，2004，03：313～317.

[5]张昆，郭菊彬.滑带土残余强度参数试验研究[J].铁道工程学报，2007，08：13～15.