粤东地区某矿山滑坡点稳定性评价及处置方案优选

2021-06-13蒙毅

世界有色金属 2021年5期

蒙毅

（广东省核工业地质局二九二大队，广东河源 517000）

粤东地区某矿山花岗岩开采区地表大面积分布厚度较大的风化土层。近年随着资源开发利用对地表地质环境和岩土层应力平衡破坏较大，受降雨影响，滑坡地质灾害时有发生，严重危害人民生命财产安全。为防范滑坡危害，本文以该滑坡点勘查资料为依据，重点分析其基本成因，评价其稳定性程度，并提出优选处置方案。

1 基本特征

该滑坡点位于粤东地区，属于中低山-河谷平原地貌，地形是堆积成因类型，该点及周边地势整体呈西高东低，山体坡度30°～45°。植被较为发育，以低矮灌木、蕨类、松树为主[1]。该点属于老滑坡点，滑坡首次发生始于2003年，受强降雨诱发，滑坡体滑动后，在滑坡前缘形成鼓丘，滑坡后缘形成陡坎，整个滑坡体形成较缓的地形，此后该滑坡未发生过滑动。

据调查，滑坡体位于后山坡上，微地貌为低丘陵，滑坡体平面上呈下宽（宽约104m）上窄（宽约18m）的簸箕形，滑坡规模：长213m，宽90m，平均厚度5m，体积为95850m3。滑向117°，垂直走向方向滑体长为213m。滑坡体所在边坡为土质边坡，坡脚处最低海拔为198m，滑坡后缘海拔为228m，现状坡度为在14°～28°之间。该滑坡点及影响范围汇水面积约0.02km2，最大小时降水量取64.8mm，汇水量约0.18m3/s。

滑坡后缘位于227.5m～228.0m的等高线之间，呈圈椅状，破裂壁高约1.0m，破裂面已风化，看不到擦动的痕迹，表面植被繁多。

滑坡体上存在两条裂缝，裂缝面杂草丛生，不易被察觉。裂缝LF1位于海拔207m～210.5m，长42.4m，属于张拉裂缝；裂缝LF2位于海拔218m～223m，长34.6m，属于张拉裂缝。

滑坡坡脚附近为自然沟谷，坡脚未发现裂缝、变形、冒水现象，目前处于基本稳定状态[2]。坡脚受威胁建筑物距坡底4.5m～11.0m，为钢筋混凝土框架结构（2～4层）及土坯结构（1层），现场查勘未发现建筑物变形迹象。

2 滑坡岩土体特征

滑坡区地层自下而上分为下侏罗统金鸡群中亚群（J1jnb）和第四系（Q4）。

（1）侏罗系下统金鸡群中亚群（J1jnb）岩性为泥质粉砂岩、局部夹粉砂岩与页岩互层，按风化程度可细分为全风化、强风化2个风化岩层，现分述如下：

全风化泥质粉砂岩：黄褐色，稍湿～湿，原岩结构尚可辩认，岩芯呈坚硬土柱状，局部为硬塑状，岩芯采取率高，土质较均匀，以粉质粘土为主，夹粉砂。该层进行标贯试验7次，其实测标贯击数42～49击，平均值45.4击。

强风化泥质粉砂岩：灰白色、灰褐色，岩石风化强烈，裂隙发育，岩芯碎块状、短柱状，合金钻头干钻可钻进。强风化泥质粉砂岩属于较软岩，岩石完整程度分类为较破碎～破碎，岩体基本质量级别为Ⅴ级。

（2）第四系（Q4）:第四系地层岩性主要为坡积粉质粘土、残积粉质粘土，自上而下可划分为：

坡积层（Qdl）粉质黏土：褐黄色、棕红色，稍湿，硬塑状，主要成分为粉黏粒，粘性一般，夹少量2～4cm的碎石，分布较均匀，为坡积土。该层进行标贯试验8次，其实测标贯击数17～30击，平均值20.8击。

残积层（Qel）粉质黏土：褐黄色、棕红色，呈硬塑状，稍湿，主要成分为粉粘粒，含少量砾石，土质较纯，韧性差，干强度一般，为残积土。该层进行标贯试验9次，其实测标贯击数30～35击，平均值32.8击。

3 基本成因

根据滑坡的基本特征与变形特点分析，引发滑坡的成因主要是：①滑坡常发生于低山丘陵地区的山体斜坡地，地形坡度一般较陡，为边坡体滑移提供了空间；②滑坡区岩土体主要为坡残积粉质黏土、全（强）风化泥质粉砂岩，岩石呈薄层状，节理裂隙发育，岩石易风化、破碎，其物理力学参数偏低，为发生滑坡的内在因素；③坡面植被主要为林地，山体灌草不发育，加之雨水冲刷坡面，从而增强滑坡的趋势；④强降雨雨水渗入边坡岩土体中，岩土体富水饱和，减小颗粒之间的摩阻力，直接导致滑坡地质灾害发生；⑤资源开发削坡，坡脚开挖支护不当，坡体临空，岩土体受力失衡，导致该坡体发生滑坡。综上所述，在内外双重因素的加持下，岩土体内部应力失衡及抗剪强度削弱，从而形成贯通的滑动面，是滑坡发生的基本成因。

4 滑坡稳定性评价

4.1 工程地质类比分析

滑坡区堆积类型的坡体为坡积粉质黏土、残积粉质黏土和全、强风化泥质粉砂岩组合，不同成因和结构的岩土，密实程度、含水状态和强度各异。斜坡地形在暴雨天气条件下，地表土体一般呈半干硬，非饱和状态，工程地质特性较好。高度5m～30m，坡度45°～60°的土质边坡能保持极限平衡或基本稳定状态。一旦雨水入渗坡体后，入渗带土体则由非饱和转为饱和，重度增大，抗剪强度降低，重度或下滑力增加，极限平衡被破坏失稳，土体内部产生滑裂面并逐渐贯通，岩土体沿着滑裂面下滑，形成滑坡。比拟地区相似类型滑坡，该滑坡在天然状态下呈基本稳定，在连续降雨等不利工况下则呈基本稳定～欠稳定[3]。事实上通过监测显示，开挖坡脚和极端降雨条件是影响稳定性的主控因素，多年来，亦未发现新的裂缝，坡脚及坡面亦未发现新的变形形迹，说明该滑坡暂时稳定。

4.2 稳定性定量分析

本滑坡体受威胁设施的重要性为较重要，危害对象重要性为较重要，滑坡防治工程等级为Ⅱ级；边坡属土质边坡，破坏后果为很严重，可确定该边坡工程安全等级为一级，边坡稳定安全系数为1.35。根据室内试验成果，并结合本地区成熟勘察经验综合得出滑坡体岩土物理力学参数指标，滑坡稳定性分析采用瑞典条分法（圆弧滑动面），计算由理正岩土计算6.5PB4软件完成，最不利滑动面采用软件进行自动搜索。计算剖面选取布置在滑坡中心危险性最大的坡段，为3～3′剖面，计算过程中按照3种工况类型进行[4]。工况包括：①工况1：天然状态，考虑地下水作用；②工况2：饱和状态，考虑50年一遇暴雨情况，滑坡体充分饱和；③工况3：饱和状态，滑坡体充分饱和，叠加地震作用。计算结果见表1。

表1 各剖面稳定性计算成果

根据3-3剖面稳定性计算成果，滑坡体在天然状态下呈基本稳定，在饱水状态下呈基本稳定，叠加地震作用下呈欠稳定，定量计算结果与定性分析及现场调查基本一致。目前本滑坡体处于整体基本稳定的状态，在各种不利条件（坡脚开挖、极端降雨、地震等）叠加影响作用下，老滑坡有可能会激活，产生新的滑坡或崩塌，亟需对滑坡进行工程治理。

5 防治工程方案优选

5.1 防治原则

一要因地制宜，针对性地采取治理措施；二要经济合理，筛选经济节省易于实施的方案；三要科学有效，在资金限额内优化设计，追求最大的治理效能。

5.2 防治方案建议

该滑坡治理应综合考虑滑坡体及影响地段，尤其强调要分析计算好岩土体下滑力与工程措施抗滑能力的关系，处理好滑裂面与坡脚主体工程接触位置关系，避免因分析误差和资料失实出现支护工程“坐船”的安全隐患。基于边坡体的地质环境条件、滑坡体高度、宽度及周边环境状况，提供两个方案进行优选。

方案一：锚索格构梁+挡土墙+截排水系统+裂缝填塞+监测。

锚索格构梁：格构梁主要防护坡面，土层较厚，产状平缓，锚固段至强风化层距离较远，因此选用锚索作为拉力受力件，其设计长度应根据滑坡破裂面综合考虑；挡土墙设置在坡脚，提高滑坡体稳定性；截排水系统设置在滑坡后缘稳定坡面上，降低雨水对边坡稳定性的影响。坡面布设排水系统，保证坡体上部及坡面水及时排走。监测：以变形监测为主，监测内容包括位移（水平、垂直）、裂缝充水情况。根据监测结果，对可能发生滑坡的时间、可能的运方向及路径、规模、造成的损失范围、威胁的人群及财产做出预判，提出危险性预警。巡视监测应对地表裂缝等各种变形迹象进行巡视检查、拍照和记录。

建议方案二：抗滑桩+截排水系统+裂缝填塞+监测

抗滑桩：设置在坡脚滑体较薄处，垂直滑坡的主滑方向成排布设。截排水系统：设置在滑坡后缘稳定坡面上，降低雨水对边坡稳定性的影响。坡面布设排水系统，保证坡体上部及坡面水及时排走。监测：以变形监测为主，监测内容包括位移（水平、垂直）、裂缝充水情况，根据监测结果，对可能发生滑坡的时间、可能的运方向及路径、规模、造成的损失范围、威胁的人群及财产做出预判，提出危险性预警。巡视监测应对地表裂缝等各种变形迹象进行巡视检查、拍照和记录。