雷丁丁

（銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司）

國(guó)外某銅礦采場(chǎng)邊坡位于南美洲厄瓜多爾東南部，當(dāng)?shù)貧夂蚓哂械湫偷膩嗰R遜地區(qū)雨林氣候特點(diǎn)。雨量大，強(qiáng)度高，平均年降水量達(dá)3 000 mm。強(qiáng)降雨是導(dǎo)致邊坡發(fā)生滑坡的重大誘因之一，土體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化，雨水入滲至土體后，土體內(nèi)部含水率增加，有效重度降低。因此，降雨入滲是導(dǎo)致邊坡發(fā)生失穩(wěn)的一個(gè)重要因素，已經(jīng)受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。為降低地質(zhì)災(zāi)害危害，保障礦方的安全生產(chǎn)，本研究結(jié)合國(guó)外某滑坡案例，為邊坡的滑坡治理對(duì)策提供參考。

1 工程概況

國(guó)外某銅礦露天采場(chǎng)經(jīng)多年開(kāi)采，目前開(kāi)采深度為220 m。由于該礦所在區(qū)域近期連續(xù)強(qiáng)降雨［1］影響，引發(fā)地表長(zhǎng)期積水，抬高了邊坡內(nèi)浸潤(rùn)面，使采場(chǎng)西北幫邊坡第四系土體有效抗滑力減小，導(dǎo)致國(guó)外某礦露天采場(chǎng)西幫第四系邊坡發(fā)生滑坡型地質(zhì)災(zāi)害（圖1），本次滑坡范圍走向長(zhǎng)度約為200 m，標(biāo)高范圍為+8～-21 m，滑坡高度為29 m，滑坡方量為10～15萬(wàn)m3，滑坡物料在水的作用下，以泥石流形態(tài)散落在采場(chǎng)內(nèi)局部臺(tái)階上及采場(chǎng)坑底。

2 工程地質(zhì)與水文條件

2.1 工程地質(zhì)條件

第①層為素填土或耕土（Qal或Qml），灰色，灰黃色，很濕—飽和，呈松散—稍密狀態(tài)。主要由粉質(zhì)黏土夾少量碎石、石子、礦渣等組成，農(nóng)田處主要為粉質(zhì)黏土夾少量植物根系。擬建場(chǎng)地內(nèi)均有該層分布。該層揭露層厚0.40～9.80 m，揭露層底標(biāo)高為-24.34～6.19 m。第②層為粉質(zhì)黏土（Q4al），黃灰色，稍濕—濕，可塑狀態(tài)。土切面光滑，土狀光澤，搖震無(wú)反應(yīng)，韌性、干強(qiáng)度中等。局部夾薄層粉土，揭露層高程為-28.28～-21.02 m。第③層為中風(fēng)化泥巖，紅色、紫紅色，呈泥狀構(gòu)造，含鐵質(zhì)氧化物，其他礦物成分肉眼難以鑒定，巖心主要呈短柱狀。

2.2 水文地質(zhì)特征

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)勘察，本滑坡區(qū)土層地下水類(lèi)型主要為孔隙水和承壓水。地下水動(dòng)態(tài)及幅度變化隨季節(jié)性變化大。地下逕流與蒸發(fā)是該區(qū)地下水主要排泄方式。場(chǎng)地上部土層的地下水主要分為2類(lèi):一類(lèi)是分布在第②層粉質(zhì)黏土與粉砂互層中的孔隙水，另一類(lèi)是分布在第②層粉砂層中的承壓水；正常運(yùn)行期間穩(wěn)定水位標(biāo)高分別在-0.42～-2.38 m和-23.05～-36.24 m。

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析［2］

表面位移監(jiān)測(cè)主要通過(guò)實(shí)測(cè)不同時(shí)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的變化獲取數(shù)據(jù)，采用人工監(jiān)測(cè)方式時(shí)，在監(jiān)測(cè)設(shè)施安裝初期每半月進(jìn)行一次。圖2為某測(cè)點(diǎn)沉降位的變化情況。

從圖2中可看出：前8次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不斷變大，主要是因邊坡強(qiáng)降雨的影響，雨水進(jìn)入土體以后，土體由原來(lái)的非飽和轉(zhuǎn)化為飽和狀態(tài)，強(qiáng)度參數(shù)降低，土體的位移不斷變大。后期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，位移變化幅度較小，主要因?yàn)檫M(jìn)入旱季，降雨量降低，土體在前期發(fā)生沉降之后，經(jīng)過(guò)固結(jié)，沉降趨向于穩(wěn)定，故位移變化較小。

4 強(qiáng)度參數(shù)確定

在滑坡穩(wěn)定性計(jì)算［3］和工程設(shè)計(jì)中，滑帶土的黏聚力C和內(nèi)摩擦角?取值至關(guān)重要，本次計(jì)算參數(shù)選取以國(guó)外某礦勘相關(guān)技術(shù)工作綜合確定，其計(jì)算結(jié)果為穩(wěn)定性分析及邊坡治理提供基礎(chǔ)性依據(jù)。

（1）反演模型的建立。本次邊坡加固治理區(qū)域走向長(zhǎng)度為210 m，在平面上選取典型剖面（Ⅰ—Ⅰ剖面），通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的踏勘對(duì)比分析，選取剖面的滑坡前模型進(jìn)行反演分析計(jì)算，其邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1。

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（2）計(jì)算狀態(tài)和穩(wěn)定性評(píng)估指標(biāo)。通常將反分析［4］的狀態(tài)稱(chēng)為臨界狀態(tài)，臨界狀態(tài)是指在確定工況的評(píng)估指標(biāo)下的邊坡即時(shí)狀態(tài)。結(jié)合本次邊坡滑坡特點(diǎn)，其穩(wěn)定性評(píng)估指標(biāo)主要依據(jù)邊坡宏觀(guān)變形狀況來(lái)確定。該某礦山西北幫邊坡目前已出現(xiàn)塌方滑坡現(xiàn)象，因此確定其邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)為0.90＜FS＜1，作為其反演判斷依據(jù)?？紤]“自重力+水”工況，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和工程地質(zhì)手冊(cè)可確定黏聚力C、?值的范圍，據(jù)此得出其滑動(dòng)面，見(jiàn)圖3，穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果及強(qiáng)度參數(shù)見(jiàn)表2。

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5 滲流計(jì)算及區(qū)域降水影響分析

（1）滑坡前滲流場(chǎng)分析。根據(jù)地質(zhì)模型［5］的概化及數(shù)學(xué)方法的實(shí)現(xiàn)，對(duì)采場(chǎng)滑坡前的Ⅰ—Ⅰ剖面進(jìn)行地下水模擬。由于采場(chǎng)西北幫附近存在總體垂直于邊坡走向的3條縱向排水溝，其地下水的主要補(bǔ)給源豐富，補(bǔ)給面積大，同時(shí)考慮到極端天氣影響（主要為強(qiáng)降雨），因此，在模擬滑坡前地下水時(shí)，其水頭值直接附在其邊坡頂部區(qū)域，見(jiàn)圖4。

（2）設(shè)置排水措施。由于在邊坡的上緣設(shè)置了攔擋土堤，水頭損失增大；同時(shí)，在第四系邊坡表層設(shè)置了反濾層，在其基底處設(shè)置排水棱體形成底部滲流通道，并在其土體表面建立通暢的排水設(shè)施。一系列措施有效地降低了邊坡內(nèi)部的浸潤(rùn)線(xiàn)，提高了邊坡的穩(wěn)定性。

（3）治理后邊坡滲流場(chǎng)分析。因?yàn)榛聟^(qū)域巖性主要為粉砂層，在高水頭作用下，土體容易發(fā)生滲透破壞。因此，經(jīng)過(guò)綜合考慮，采用透水性良好的壓坡方案，并在滑坡上游采用透水性差的黏性土擋土堤，降低上游水位的補(bǔ)給，其滲流場(chǎng)模擬結(jié)果見(jiàn)圖5。

（4）穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果分析。通過(guò)壓坡方案穩(wěn)定性研究分析之后，邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果見(jiàn)表3。

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6 邊坡治理方案

主要治理思路：以塊石壓坡［6］、邊坡再造為主，設(shè)置0～2、-10、-21 m平臺(tái)，下部設(shè)置排水棱體、坡面設(shè)置反濾層、排水溝等，與滑坡體兩側(cè)穩(wěn)定臺(tái)階合理銜接。具體是在上游采用攔擋土堤，邊坡的滑坡前緣抗滑段區(qū)域采用透水性與強(qiáng)度較好的大塊石進(jìn)行反壓，坡身采用風(fēng)化料壓坡，同時(shí)加強(qiáng)坡體內(nèi)地下水引排，其安全系數(shù)與壓坡厚度關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖6。

從圖6模擬結(jié)果可知，邊坡安全系數(shù)隨壓坡厚度的增加而提高，在壓坡厚度為9 m以前，安全系數(shù)變化幅度不大，可能是由于在坡腳區(qū)域壓坡厚度不夠所致。隨著壓坡厚度的增加，因壓坡物料的力學(xué)參數(shù)較高以及壓坡之后，總體邊坡角也逐漸降低，故當(dāng)壓坡厚度達(dá)到9 m以后，安全系數(shù)大幅度提高，壓坡效果顯著，其工程治理措施見(jiàn)圖7。

7 結(jié) 論

（1）在滑坡前，邊坡體內(nèi)飽和狀態(tài)下穩(wěn)定性安全系數(shù)小于1.0，不滿(mǎn)足規(guī)范要求，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)；經(jīng)分析是由于場(chǎng)區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源豐富，補(bǔ)給面積大，尤其受近期強(qiáng)降雨引發(fā)外圍地表長(zhǎng)期積水，邊坡水位線(xiàn)迅速上升，土體接近于飽和，土體有效強(qiáng)度降低，安全系數(shù)較無(wú)水狀態(tài)下顯著降低，從而引發(fā)本次第四系滑坡。

（2）由于該礦所在區(qū)域地下水較發(fā)育，尤其在大氣降雨的情況下，容易引發(fā)地表長(zhǎng)期積水，抬高邊坡內(nèi)浸潤(rùn)面；為有效地降低坡體內(nèi)部浸潤(rùn)線(xiàn)，在人工堆積體與邊坡的交界面設(shè)置反濾層，并在滑坡區(qū)域設(shè)置有效的排水體系，綜合疏導(dǎo)，增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性；經(jīng)過(guò)滑坡體清理、邊坡再造、坡面反濾、底部設(shè)置排水棱體等綜合處理措施后，邊坡安全系數(shù)達(dá)到規(guī)范要求。

（3）采取削坡減載措施，安全系數(shù)隨整體邊坡角的逐漸降低而變大，適當(dāng)放緩整體邊坡角有利于邊坡的安全穩(wěn)定；在邊坡的滑坡前緣抗滑段區(qū)域采用力學(xué)性質(zhì)較好的采場(chǎng)風(fēng)化料回填，同時(shí)加強(qiáng)反壓區(qū)地下水引排，治理效果顯著。