某矿山排土场岩土工程勘察及边坡稳定性评价

谌模洋

（广东省有色金属地质局九三三队，广东 肇庆 526060）

1 工程概况

本次勘察的矿区位于广东省德庆县城区东南88°方向约2.4km处，西侧为321国道及西江码头，南北侧为大岭头山区，东侧为村民用地，水陆较为便利。

勘察区域为矿区用排土场，位于矿区的北西侧，距离采矿区边缘的水平距离约370m，处于高程约30~150m的沟谷中，呈椭圆形，总占地0.343km2。勘察场地内部低矮山丘与沟谷相间分布，冲沟交错，谷坡险峻，树木杂草繁茂，两沟谷植被发育，地形起伏落差大，沟谷底可见部分沼泽及沟涌；跨越的微地貌单元以山地、沟涌为主[1]。

2 工程地质条件

根据野外调查及钻孔揭露，场地岩土层按成因类型自上而下划分为：第四系坡积层（Q4

dl）、第四系残积层（Q4el）、燕山期晚侏罗纪花岗岩（γ52（3））基岩等三大层。现分述如下：

（1）粉质黏土层（Q4dl，<1>）：呈深黄色，可塑-硬塑，粉黏粒为主，土质不均匀，黏性偏差，韧度差，浸水软化，为山体表层土。分布在排土场的山脊处，大部分钻孔有揭露，揭露层厚1.00m～16.00m。建议fak= 180kPa。

（2）砂质黏性土层（Q4el，<2>）：呈褐红色，硬塑，砂质黏粒为主，含岩石风化残留物，土质粗糙不均匀，黏性差，松散，水冲易软化、散裂，为花岗岩风化残积土。分布在排土场山脊处，大部分钻孔有揭露，揭露层厚0.60m～19.00m，建议fak=210kPa。

（3）全风化花岗岩层（γ52（3），<3-1>）：呈深褐黄色，岩石风化已完全，长石类矿物已基本风化成黏土矿物，含大量石英颗粒，岩芯呈坚硬砂土状，原岩结构已被破坏而不可见，水冲易软化、散裂。排土场大部分钻孔有分布，揭露层厚0.40～25.00m，建议fak=350kPa。

（4）强风化花岗岩层（γ52（3），<3-2>）：呈深棕褐色，岩石风化强烈，岩芯呈半岩半土状、碎块状，为极软岩，岩体极破碎，岩体的基本质量等级为Ⅴ级，原岩结构大部分破坏但隐约可见，水冲易软化、崩解。排土场大部分钻孔有分布，揭露层厚0.60～16.80m，建议fak=600kPa。

（5）中风化花岗岩层（γ52（3），<3-3>）：呈灰白间灰黑色，中粗粒结构，块状构造，以石英、长石、黑云母组成，裂隙发育，裂隙面多见铁锰质渲染，岩芯呈短柱状，岩质致密较坚硬，锤击声较脆，RQD=72%，岩体基本质量等级为Ⅲ级~Ⅳ级。排土场大部分钻孔有分布，揭露层厚0.40m～6.15m，建议fak=3000kPa。

（6）微风化花岗岩层（γ52（3），<3-4>）：呈青灰色，原岩组织结构未破坏，中粗粒结构，块状构造，以石英、长石、黑云母组成，少量裂隙发育，岩芯呈柱状，岩质致密坚硬，锤击声脆，完整，RQD=90%，岩体基本质量等级为Ⅱ级~Ⅲ级。排土场部分钻孔有分布，未钻穿，揭露到厚度1.30m～5.60m，建议fak=6500kPa[3-5]。

3 水文地质条件

3.1 地下水简况

勘察大部分钻孔见地下水位，仅在边坡上部少量钻孔未见，勘察期间为贫水季节，测得初见水位埋深为0.1m～29.8m，稳定水位埋深为0.27m～30.10m。地下水根据含水介质类型划分为第四系孔隙水和基岩裂隙水；按埋藏条件方式分为潜水和承压水。

（1）第四系孔隙水（潜水、承压水）：赋存于第四系松散层中，呈薄层状分布于山间谷地中的第四系残坡积层中，其富水性一般，渗透性较弱，水位受季节影响大，补给来源为大气降水。排土场中部凹地孔隙水尚接受周边坡地基岩风化裂隙水补给。排泄主要表现为大气蒸发及渗透径流。

（2）基岩裂隙水（承压水）：埋藏于花岗岩风化带的构造裂隙中，埋深和厚度不稳定，其富水性较好，渗透性较强，补给来源为大气降水，但水位变化受季节影响较小，水量较稳定。其排泄途径主要沿侵蚀基准面以径流形式排泄于附近河流或低洼地段中。

3.2 地下水及土腐蚀性评价

综合评价：排土场地下水按环境类型(Ⅱ)类对混凝土结构的腐蚀性为微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性为微腐蚀性；场地土按地层渗透性（A类）条件下，对混凝土结构具有弱腐蚀性，腐蚀介质为pH值。

4 地质构造及地震效应

根据有关区域地质资料显示：本地区地质构造较为复杂，褶皱、断裂及岩浆侵入活动较为突出。本区域大地构造位于罗定～悦城断裂变质带西北侧。除此外区内无其他明显活动迹象，断裂构造都远离勘察区，但受断裂构造的影响本区域内节理裂隙较发育。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016版）附录A.0.19条，肇庆市德庆县的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）附录C.表.C.19条及《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）（2016版）第5.1.4条规定，德庆县九市镇Ⅱ类场地基本地震动峰值加速度值为0.05g，基本地震动加速度反应谱特征周期值为0.35s。

5 边坡稳定性分析与评价

5.1 排土场边坡现状

排土场北、南及东侧均为丘陵斜坡，西侧为谷口，地形向西侧倾斜，场地中部为带状凹地，坡顶与凹地底形成U字形边坡，东西方向，坡顶与坡底高差约130m，北侧边坡高差约40m～50m，南侧边坡高差约55m～100m，为原始山地沟谷地貌。排土场边坡主要由粉质黏土、砂质黏性土及全、强风化花岗岩组成，属土质边坡，坡度约50°～75°，且沟谷出口约50m即为村民用地，对下方村民生命财产安全影响大，破坏后果严重，根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），综合评定边坡安全等级为一级。

5.2 排土场边坡稳定性分析

坡体主要由坡残积土及风化岩层组成，土层较简单，土质成分不均匀，边坡下部为风化岩，属土质边坡。坡体具有坡率较陡、非均质、散体结构的特征。场区边坡对天然降水排泄较好，但直接裸露地表的坡积土孔隙比较大，在雨季地表水下渗，增加了土岩层的孔隙含水量，改变了坡体土岩的物理力学性质，降低了土的强度，易处于不稳定状态。

排土场破坏模式主要有：排土场边坡内部滑坡、沿地基接触面滑坡、沿排土场地基软弱层滑坡三种。边坡内部滑坡和沿地基软弱层滑坡一般滑面为圆弧形，沿地基接触面滑坡一般为折线形。根据野外调查，该边坡未堆土前整体处于稳定或基本稳定状态，其破坏模式主要取决于边坡土岩体结构面组合及其与边坡面的关系，以浅表层岩土体滑移为主。综上分析，该现状边坡的破坏模式主要为沿软弱面的滑坡或坡面楔形体及松散岩土体的崩塌[6]。

5.3 边坡稳定性评价

本次边坡稳定性评价采用定量分析方法（圆弧滑动法）进行分析计算。对边坡稳定性验算采用北京理正软件设计研究院的《理正岩土边坡稳定分析系统》（6.5版）中的圆弧滑动法进行计算分析，验算边坡产生大型滑动破坏的可能性。

（1）计算工况。根据该边坡在天然状态和暴雨状态的不同受力情况，在自重+附加荷载作用下，验算排土场在两种工况下边坡稳定性。

（2）计算剖面。本次边坡稳定性计算在排土场分别北坡、南坡及东坡选取有代表性的A-A’、B-B’、C-C’剖面进行稳定性计算。其稳定性采用圆弧滑动法计算，潜在滑动面由计算软件自动搜索得到。

（3）计算参数。边坡稳定性计算的参数包括边坡岩土体的重度、粘聚力、内摩擦角以及土层厚度。

根据勘察分析测试资料，同时综合考虑边坡形态、组成物质、各岩土层的工程力学性能及相关工程经验等因素按边坡稳定性计算参数选用表(表1)进行选取。

表1 边坡稳定性计算参数选用表

（4）计算结果。采用北京理正软件设计研究院的《理正岩土边坡稳定分析系统》（6.5版）中的圆弧滑动法，选取上述计算剖面及参数，对排土场边坡在天然工况和饱和工况下的稳定性进行计算，计算结果见表2。

表2 边坡稳定性系数及滑坡推力计算成果表

6 结论及建议

根据现场调查、地质勘察结合边坡体实际情况，现状边坡土质水稳性差，经边坡稳定分析计算，综合结果表明：据《滑坡防治工程勘察规范》（GB/T 32864-2016）第13.3.2条，排土场各现状自然边坡在天然工况状态下处于稳定～基本稳定状态，在暴雨工况处于不稳定～欠稳定状态。考虑计算选取剖面是在地形地质较差的最不利条件下进行，结合现场地质环境勘察，总体上评价：排土场在未堆土前（自然现状边坡），在极端暴雨天气情况下，土质边坡局部有可能出现小规模崩滑。

建议合理分级放坡，控制堆填土量，做好坡脚拦挡设施，并完善排土场内外截排水系统，严格按照有关规范规程进行施工和检测，并在排土场堆土及使用期间，做好边坡的变形监测工作。