某边坡滑坡原因及影响因素分析

刘加冬 路洪斌

(1.中勘资源勘探科技股份有限公司，安徽 淮北 235047； 2.皖江工学院，安徽 马鞍山 243031)

在露天矿开采过程中，随着深层矿产资源的日益开发，将形成越来越多的高陡边坡[1,2]。而坡角越大，边坡越高，边坡的稳定性和安全性越来越差[3]，如果不加以重视，可能会出现局部滑塌或大面积滑坡，甚至整体滑坡，给矿山安全生产带来严重影响[4,5]。因此，本文针对某矿山的滑塌现状，通过地质调查、勘察，查明滑坡处的地质环境等，分析某露天采场边坡稳定的控制因素，并提出相应的治理措施，确保矿山正常开采。

1 工程概况

该露天磷矿矿区资源丰富，由北至南有10个露采坑，资源储量最大为六号坑，共有西一、西二、西三、东一、东二5个采区，矿体厚度最小1.94 m，最大38.52 m，平均8.89 m。地质构造以南北向构造为主，北西—南西—南东向构造次之，同时也存在着不同方向和多种形态的构造形迹，互相交叉，互相干扰。六号坑地层多呈南北向延伸，为向东倾斜的单斜构造，岩性主要有页岩、白云岩、砂岩、泥岩等，成不等厚互层或相互交织形成坡体基本结构，岩层倾向坡外，为顺层边坡，倾角30°左右。气候温暖潮湿，常年多雾，全年80%的降水集中在5月～10月，降雨强度88.5 mm/d，年平均降雨量925.4 mm。在开采过程中，东采区形成一个高200 m，长度1 900 m的下盘顺层边坡，坡顶高程约+2 425 m，坑底高程约+2 219.47 m，垂直高差约200 m，坡度一般在22°～32°，局部可达36°，倾向东东北，与寒武系地层的倾向和倾角基本一致，由于寒武系地层以砂岩、页岩、粘土岩、磷块岩为主，风化强烈，导致东采区西侧边坡出现大量局部滑塌和顺层滑坡。

2 滑坡原因分析

2.1 滑坡特征

东采区开采过程中发现坡体自北向南发育6个滑坡，分别为H1,H2,H3,H4,H5,H6，其特征如下：

东采区北端采场边坡受断层影响，岩体破碎，上部覆盖较厚粘土层，坡面分布松散弃渣，加之区内降雨影响，该区段西侧发育2小规模滑塌H1,H2：H1滑坡前缘高程为2 287 m，后缘高程2 307.58 m，前后缘高差约21 m，滑向约180°方向，南北长约为40 m，东西宽约45 m，为推移式滑坡，上大下小特征明显，推测为浅表层松散堆积体沿下伏基岩接触面产生滑动，滑体厚度3 m～5 m；H2滑坡主滑方向约188°，前缘高程约2 270 m，后缘高程约2 302.26 m，前后缘高程差约33 m，南北长约51 m，东西宽约57 m，该滑坡也为推移式滑坡，为表层松散堆积体沿下伏基岩接触面产生滑动，推测滑体厚度3 m左右。

H4 滑坡发育于118号～121号勘探线范围内，主滑向约90°，前缘可达坑底位置，高程约2 220 m，后缘接近山顶位置，高程约2 424.12 m，前后缘垂直高差约204 m；前缘长约450 m，后缘长约200 m，平面呈箕形，投影面积约17万m2。滑动面(带)位于∈1m2与∈1m1接触部位软弱含磷凝灰质岩土岩及Zbdn上段全～强风化白云岩与其下强风化白云岩间界面(带)，滑面(带)埋深20 m～37 m，滑体物质主要为∈1m2磷块岩、∈1m1白云岩及坡体表面堆积的松散弃渣、废石，滑动体积约510万m3，为中～深层大型牵引式滑坡，该滑坡发育位置坡体前缘临空，加之岩体内软弱夹层受降雨软化影响，使得上部岩土体沿其下软弱面(带)产生顺坡滑动，滑坡后缘拉张裂缝发育，走向近南北，缝宽5 cm～10 cm为多，滑体中前部受挤压影响成片状鼓胀裂缝，前缘局部受阻形成滑坡鼓丘，现状坡度23°～30°，上陡下缓，局部有变化。

H5滑坡发育于矿区修理厂东侧，修理厂东侧水泥地面受其影响部分悬空，矿区修理厂办公楼被破坏，前缘滑体物质堆置于边坡底部附近一分级开挖形成的平台上，高程约2 271 m，滑坡后缘可达修理厂附近山顶，高程约2 429 m，滑坡前后缘垂直高差约158 m，后壁出露Zbdn全～强风化的白云岩夹砂页岩，后缘宽约200 m，前缘宽约400 m，东西纵长约500 m，平面呈簸箕形，投影面积约17万m2，滑动面(带)位于∈1m2与∈1m1接触部位软弱含磷凝灰质岩土岩及Zbdn上段全～强风化白云岩与其下强风化白云岩间界面(带)，滑面(带)埋深20 m～32 m，滑体物质主要为∈1m2磷块岩、∈1m1白云岩及坡体表面堆积的松散弃渣、废石，滑动体积约320万m3，为中～深层大型推移式滑坡，该滑坡发育处坡体后部岩土体较厚，坡体前缘临空，加之岩体内软弱夹层受降雨软化影响，使得坡体后部岩土体主动顺坡推移，沿其下软弱面(带)产生滑动，坡度约27°，受强降雨影响，滑坡下滑，坡体上运矿公里被下错约13 m，滑体表面裂缝发育，表面被切割成开花状，局部滑体受阻形成滑坡鼓丘。

H6滑坡发育于边坡南端，主要是坡体表面松散堆积的碎石土、粘性土受降雨影响沿下伏基岩接触面产生顺坡滑动，主滑方向约69°，前缘高程约2 303 m，后缘高程约2 213 m，前后缘高差约90 m，纵长约170 m，横宽约60 m，平面呈舌形，投影面积约0.75万m2，该滑坡沿上部松散堆积层与下伏基岩(∈1m2)接触面(带)产生滑动，滑面埋深约7 m，滑坡体积约5万m3，为浅层小型推移式滑坡，滑坡下部粘性土受降雨饱和，顺坡呈塑流状流动。

2.2 滑坡成因分析

东采区采场边坡广泛发育的滑坡与矿区所处地形地貌、构造位置、地层岩性等控制因素及降雨、人为因素、水文地质等影响因素有密切关系。

1)地形地貌。矿区属于构造、侵蚀成因的中山地貌，因开采含磷矿石，于西侧边坡形成一高约200 m的边坡，坡度22°～32°，地形变化大，坡度变化大，使得坡体上岩土体有较大的向下滑移的潜势。

2)构造位置。矿区构造以南北向构造为主，北西～南西～南东向构造次之，且构造多以断裂为主，受构造影响，西侧边坡坡体岩层与边坡倾向相同，构成顺向坡，且构造带附近岩体往往较为破碎，所以西侧边坡易发生顺层滑坡。

3)地层岩性。边坡表面多堆积采矿弃渣及废石，岩性多为碎石土及粘性土，结构松散，受降雨影响，易沿下伏基岩接触面产生滑动；构成坡体的主要地层为∈1m2地层，地层倾向与倾角和边坡倾向、倾角相同，为顺向坡，岩石完整性差，风化程度高，且夹薄层粘土岩，粘土岩全风化成土状遇水强度急剧降低亦是西侧边坡易产生顺层滑动的原因。

4)降雨。矿区降水充沛，且降水主要集中在5月～10月，降水入渗坡体，增加坡体向坡下滑移的潜势，降水入渗后转换为地下水，降低岩土体抗剪能力，易使滑坡发生，研究矿区滑坡发生规律，往往与降雨因素密切相关，且降雨多为滑坡发生的诱发因素。

5)人为因素。由于开采磷矿石，使得坡脚临空，且边坡坡脚多大于岩层倾角，使得边坡被动抗滑力减弱，顺坡滑移的潜势增大，同时，由于上部含磷矿石多被采剥，下部岩体释放初始应力产生卸荷裂隙，卸荷裂隙的发育降低了岩体的联结力及强度，对坡体稳定不利。

6)地下水因素。由于东采区坑底地势水平较低，周围地下水均受水力梯度影响顺坡迳流至坑底，地下水在迳流过程中，对坡体施加顺坡向的渗透压力，不利于坡体稳定，且地下水在顺坡迳流过程中，对岩土体产生潜蚀及软滑作用，降低岩土体抗剪能力。

3 边坡的维护与治理

1)加强地表水防治。

为了减小西采坑内水持续不断的向东采坑内进行补给，在西采坑排土场及时修筑排水设施，形成一定的排水坡度，保证水流能通过排水设施及时排走，避免形成积水。

东采区采坑内由于降雨，长期积水，浸泡坡脚，同时对下部采矿后形成边坡不利，采用机械排水，排除坑内积水。

2)坡面封隔设计。

由于边坡岩体破碎，受降雨入渗与风化影响，边坡岩体强度降低，对边坡稳定极为不利。因此，对坡面封隔主要是针对坡面已有的裂缝和出露的断层，采用粘土或土工膜等材料进行封隔，以阻止雨水等从裂缝渗入。

3)边坡落石防护。

采用测量方式与人工巡逻结合的方式对落石的监测与防治。对大的落石应结合局部临时测量进行监测，对小的落石采用人工巡逻，发现砾石或石块下部临空或处于不稳状态，及时清理，以防石块突然滚落，砸伤采场下部的人员或毁坏设备。

4)滑坡反分析和边坡优化。

通过对东采区滑坡的调查与分析，选择滑坡的典型剖面，对滑动面的抗剪强度参数进行反分析，获得其抗剪强度指标。再结合边坡渗流情况，对不同破坏模式边坡原位岩体单层理面边坡极限高度进行计算，调整边坡参数，并对不同边坡角度的整体边坡稳定性分析，对边坡进行优化。对局部稳定性较差的边坡采用削坡减载和锚索加固等方案进行加固。

5)位移监测。

随着矿产资源的继续开采，后续边坡高度进一步增大，边坡角随开采磷矿埋藏情况而变化，加之边坡在风蚀、强降雨作用、或因开挖引起渗流路径条件改变，坡脚处在应力集中位置渗水软化，强度降低，在一定条件下，边坡仍有继续滑动的可能性，因此，应建立位移监测系统，观测边坡及周围岩体的位移情况，掌握边坡位移变化规律及周围岩体的安全状况，预报滑体及边坡岩体的位移险情，确保生产安全。