炭质页岩高陡边坡滑坡治理措施在实际工程中的应用

李奇华

［摘 要］在初期挖掘炭质页岩边坡过程中，由于岩体并没有长时间裸露在外，具备较佳的力学性能，所以前期开挖的炭质页岩边坡相对平稳。但伴随裸露时间的拉长，坡面会渐渐受到外部水分侵蚀，岩体力学属性也会随之改变，引发边坡失稳，诱发一系列落石、滑坡以及泥石流等自然灾害，炭质页岩边坡的稳定性受多种因素共同综合作用，多种因素之间存在着复杂的不确定性，强化对该类岩性边坡治理措施的研究具有很强的现实价值。基于此，本文就炭质页岩高陡边坡滑坡治理措施在实际案例中的应用展开阐述，希望能够为同行提供一定的参考。

［关键词］炭质页岩；高陡边坡；滑坡；成因；治理措施分析

［中图分类号］P64文献标志码：A

某项目位于省道S321怀化分水坳隧道段，由于早年间非法开采以及挖掘省道S312边坡导致发生滑坡，使得大规模的自然植被遭到损害，同时也诱发炭质页岩自燃，使得水土流失及空气、水污染问题严重。该滑坡为坡体炭质页岩自燃后风化形成松散石渣，同时坡体前缘切坡修路形成高陡临空面，经雨水冲刷后形成错落式滑坡，前缘无鼓胀现象，剪出口高于前缘公路，处于蠕动变形阶段，已基本形成贯通面，可能沿节理裂隙面发生整体滑动，严重威胁省道S312过往车辆行人生命财产安全。

1 滑坡、自燃成因分析

在本次工程项目中，依据实地调研及测绘发现滑坡变形特征主要表现在后缘以及坡体上部形成下错，下错高度10～20米不等，错断台阶明显，同时通过多次测温，坡体中段自燃区域常年温度在65℃～70℃，山体自燃，产生大量大气污染物，如CO、NO、SO2、CO2，严重污染空气；且所处岩层为含硫、磷较高的炭质页岩，水土流失间接导致周边水资源污染。

依据滑坡形成的基本条件，综合滑坡变形属性分析，上述滑坡是受到岩土体条件、地形基础、人类活动以及气候条件等多方面因素影响而引发的。

滑坡区人类活动较多，比如在初期挖掘坡体，大大地改变了原本的地理用途，而人为切坡会引发斜坡滑移受损，大幅变更了坡体原本的应力情况，再加上削坡影响下的边坡并未受到安全保护，这就影响了滑坡实际的稳定性。滑坡处在斜坡自然坡度陡峭，坡度大致是50°，坡体高差大于100米，是一种典型的高陡边坡，滑坡位能明显，这就给滑坡滑移奠定了基础。

黑色炭质页岩地层，就是指含有黑色炭質页岩或煤层的地层。由于炭质页岩、煤的强度相对不高，此时开挖边坡就非常容易出现坍滑现象［1］。富水情况之下，炭质页岩、煤层极易出现软化现象，成为边坡的薄弱面，倘若开挖边坡的边坡相对较陡，缺少一定的加固防护，此时就极易出现坍滑现象。出露边坡或者地表，大多都是炭质页岩或煤的黑色条带。滑体覆盖残坡积碎石土、强风化（自燃）炭质页岩，残坡积碎石土土质并不紧实，孔隙程度高，一旦受到水侵蚀就容易滑移。下覆地层属于薄层硅质岩与炭质岩互层，节理裂隙大量发育，岩石力学强度不高。一旦到了雨季，降雨下渗至地下，流至滑动面（带）上，这就在很大程度上软化了滑动面，削弱滑动面（带）岩土体抗剪强度，导致滑动面（带）渐渐向外扩散、联通，最终坡体出现滑动。

自燃是因滑坡造成炭质页岩受张力、挤力，裂隙大量发生，岩体破碎，吸氧条件好造成的，且滑体破裂，空气从滑体面进入，从滑裂面上升，构成了良好的空气通道，造成炭质岩自燃。

2 影响滑坡稳定性因素分析

其一，在地质构造方面，依据所在范围的地质图，场地周边缺少断裂构造，所以受地质构造的影响较小。其二，在地理地貌方面，该区域属于剥蚀低山地貌，整体地势就是四周低中间高，顶部即山顶，有685米高，而山坡中端贯穿原省道S312，下端属于山谷，总体坡度25°～50°。其三，在岩性滑体方面，该区域大多包括残坡积碎石土、强风化炭质页岩等等，而残坡积碎石土土质并不紧实，一旦遭到水分侵蚀就会坍塌。而下面地层属于炭质页岩，表现为层状结构，薄层状，节理裂隙逐渐发育，岩石力学强度不高。一旦下雨，其内渗的水分就容易在炭质页岩的上端集中渗透，这就会在很大程度上软化岩体，构成软弱结构面。其四，在降雨方面，通常来说降雨是影响坡体变形情况的关键性因素，其不但会提升岩土体容重以及坡体本身重量，同时还会减少岩土体的抗剪程度，引发一系列的滑坡地质灾害问题。根据过往研究资料表明，滑坡、崩塌等地质灾害的出现与降雨呈正相关，所以暴雨成为导致滑坡出现滑动以及崩塌的关键性因素，滑坡的出现及加重往往都是在集中暴雨气候之后，一旦暴雨入渗，就使得土体水分饱和，强度被大幅度削弱［2］。其五，在人类工程活动方面，滑坡区的人类活动密集，初期挖掘坡体影响了滑坡实际的稳定性。地质构造、地形地貌、岩性、降雨和人类工程活动是影响该滑坡稳定性的因素，其中引发滑坡滑动的关键外界影响因素即大气降水以及人类活动。

3 滑坡治理工程分项设计分析

3.1 锚杆（索）+锚墩工程和喷锚网护坡工程设计

为了提升坡体稳定性，在滑坡坡体上设置锚杆（索）+锚墩支护，用以加固坡体。锚墩呈梅花形布置在基本坡面上，挂双层钢筋网。在结构设计方面，锚杆采用全长粘结型锚杆，锚杆的抗拉强度设计值为360Mpa。因地层具有腐蚀性，锚杆、锚索做防腐处理。锚索采用钢绞线，钢绞线的抗拉强度设计值为

1 320Mpa。锚索锚固到中风化岩层。锚杆间采用挂网锚喷护坡，挂双层钢筋网。

3.2 毛石混凝土挡墙+墙顶轻质围墙工程设计

为保证坡底绿化和安全，同时坡面削方原地处置，在坡底设置毛石混凝土挡墙，在新建毛石混凝土挡墙上修建轻质围墙。在毛石混凝土挡墙后采用加筋土回填，然后进行绿化。毛石混凝土挡墙墙采用MU30级毛石、C30混凝土浇筑，同时在挡土墙后设计土工膜防止回填含硫、磷较高的炭质岩后渗漏发生水污染。轻质围墙采用圆管的立柱固定在底部素混凝土基础上，基础嵌入浆砌块石挡墙，然后在立柱上设置侧向连接件连接空心方钢，并在空心方钢间设置钢丝网。

3.3 喷锚网防火工程设计

防火工程设计方案有覆盖和注浆二种。因为未进行勘察，火区的形态、规模、发展趋势不详，仅根据调查与经验判断火势趋于灭失。故采用在坡面挂双层钢筋网、喷细石混凝土处理的防火设计，以达到隔离空气的效果。

3.4 截排水工程设计

为减少雨水下渗和坡面冲刷，防止雨水渗漏，导致水污染，在坡底和平台处设置排水沟，坡顶设置截水沟。排水沟中的水流汇入急流槽中，由急流槽将水汇入集水井中，然后由圆涵管排入邻近排水系统。其次，在坡体坡面上设多处排泄水孔，泄水孔包括一般泄水孔和深层泄水孔，泄水管采用PVC管。

3.5 削、填方工程设计

为了清理坡面松散物及一些危岩体，减少水土流失以及转运土方带来的污染源扩散，结合图纸和现场情况对滑坡区进行削方处理，设计填方量略大于削方量，利用挡墙、截排水沟开挖余方。削方时采用由上至下、小方量人工清除的方式。

3.6 绿化工程设计

为了使坡体与周边环境相协调，坡脚清坡堆积物上覆盖种植土，其上植树植草。坡面采用植被混凝土护坡绿化，植被混凝土护坡绿化采用镀锌（包塑）铁丝网。

3.7 监测工程设计

高陡炭质页岩滑坡是一种复杂的地质灾害，由于受到现场地形条件、经费、时间等因素的限制，对该炭质页岩滑坡的认识和评价存在一定局限性，故采用监测仪器，针对施工期和运行期的变形特征判断其稳定状态。主要监测内容包括坡顶水平位移监测、坡顶垂直位移监测、灭火区温度监测和巡视监测。

4 炭质页岩高陡边坡滑坡的治理措施及施工分析

炭质页岩是一种强度低、易风化、易崩解的膨胀性软岩，炭质页岩边坡经风化崩解后易发生滑坡或崩塌等失稳现象［3］。考虑到边坡在暴雨等极端天气下都处在不稳定的情况，所以首先就要考虑对边坡进行加固处理。可依据勘察信息，综合这一区域地层分布、滑坡属性以及场地基础，选择合适的加固手段，为了使坡体与周边环境相协调，需对坡面进行绿化。值得注意的是，还需要缓解降水对边坡稳定性的不良影响。故在治理炭质页岩高陡边坡的过程中，选择合适的治理措施和施工方法才能实现治理效果的最大化。

4.1 平整边坡

在平整边坡时，施工人员可灵活采用爆破、铁锹等多种手段，移除掉周边危岩体、坡面浮石等，以此确保坡面保持平整，如后续设计有客土喷播，需再进一步处理坡面转角和坡顶的棱角区段，通过采取弧形形式联结，有助于后续进行客土喷播作业。不仅如此，还可以进一步提升施工面总体绿化水平。在实际作业前，施工人员要确保凹凸度的施工面平均为10～15厘米［4］。

4.2 削坡减载

逐级削坡减载，能够有效地减少滑坡威胁，同时减少水土流失。通常來说，这一做法能够有效地减轻滑段滑体的超重部分，从而减少滑体下滑力，能够稳固滑坡。在治理滑坡工程的过程中，工程人员要优先考虑构造条件，预先计算削坡台阶宽度、边坡高程等参数，如此便于施工人员自上而下地逐层开挖，由此构成梯级式台阶，同时还能够降低坡度，缓解边坡上端承载情况。

4.3 改善地表防排水

在治理高陡边坡的过程中，工程人员要充分考量边坡临界面情况，进一步对地表的防水系统展开科学设计，防止山体内部受到顺坡断层，软性岩层的负面影响。在削坡降低坡度等环节结束之后，施工人员要根据各平台条件，进一步科学设计永久性的排水沟系统，确保在面临暴雨气候的情况下，能够大量地释放雨水量，保证削坡平台不会出现存水等不良现象，减少其对坡体内部的侵袭，从而提升内部结构的稳定性。

4.4 锚固及支挡

在治理高陡岩质边坡期间，灵活采取锚固工艺能够提升岩体的自稳能力，同时还可以提升抗剪强度，锚固法通常是在岩体相对完整、具备较高硬度的岩体中采用，成本较低，成效较佳。在进行支挡过程中，通常采取抗滑桩，如果锚固的方法还难以完全稳定坡体，那么综合采用锚固及支挡效果更佳，能够大幅度提升岩体的安全稳定性［5］。与此同时，在处理危岩体过程中，还需要综合采取预应力锚索、主动防护网等防护手段。

4.5 客土喷播

在边坡绿化防护工程中，客土喷播是最典型的生态防护施工技术。客土喷播是在平整坡面之后，在上方先平铺一层镀锌的铁丝网，严格按照作业流程，从上往下进行平铺，同时还要拉紧铁丝网，当捆绑好铁丝网后，不允许人员践踏。对于相对陡的岩面，为了进一步提升附着力，确保客土厚度获得保障，可使用草绳缠绕在网上，进一步提升边坡治理效果。

4.6 喷锚及立体柔性防护处理

针对岩层风化程度较高、节理发育、较厚的破碎岩层，要主动采取喷锚手段。这种方法强度高，整体抗裂性能较佳，能够进一步强化坡面内部的破碎岩层，同时能够较好负荷破碎体所构成的侧压力。针对软质岩石边坡，或者石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡，就可以采取挂网锚喷的防护手段。挂网锚喷就是指在边坡坡面上平铺一层钢筋网，往坡体内部嵌入锚杆或锚钉以稳固网钩，接着在网上喷射一定厚度的素混凝土，为边坡提供封闭性防护。在建设边坡柔性防护系统过程中，施工人员要灵活利用钢丝绳网，采用覆盖以及拦截的手段，有效防御多种多样的坡面地质灾害。除此之外，还可以采取土工格室植草护坡，即往土工格室中增添一定改良客土，然后在格室中悬挂三维植被网，以便顺利推进喷洒工作。利用土工格室可以帮助草坪植物顺利成长，为其创造优质的存活空间。值得注意的是，在特殊地段利用挂网结合土工格室防护，可以减少岩石边坡飞石引发的危险，还能够在一定程度上美化边坡，不仅提升了边坡的稳定性，还能够在较短时间内恢复坡面的植被。

5 结束语

综上所述，炭质页岩高陡边坡极易引发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，同时容易引发自燃进而带来环境、水体污染，给工程的正常进行及人民的生命财产安全带来了极大的威胁。因此，炭质页岩高陡边坡滑坡的治理工作，已经成为一项亟须综合考量的工作。炭质页岩高陡边坡常出现在露天矿山等特殊地段，工程人员需有机结合矿山综合治理措施，进一步与生态修复，环境保护等进行联系，方可实现治理效果最大化。

参考文献

［1］彭业宣，周登红. 炭质页岩高陡边坡滑坡的治理［J］. 化工矿物与加工，2014，43（8）：49-50.

［2］李庶林，赵睿鸣，彭府华，等. 基于强度折减法的高陡边坡滑坡治理稳定性分析［J］. 建筑科学与工程学报，2020，37（1）：120-126.

［3］王振兵，王永花. 某露天矿向斜核部滑坡区高陡边坡治理技术［J］. 现代矿业，2014，30（10）：117-118.

［4］李万涛，赵凯，王文才，等. 高陡露天矿顺倾岩层边坡滑坡危害成因分析及治理措施［J］. 中国战略新兴产业（理论版），2019（23）：186.

［5］严博俊. 矿山高陡岩质边坡治理应用探究［J］. 中国金属通报，2022（16）：141-143.