李強(qiáng) 徐旭 阮凡

摘 要：【目的】充分了解礦區(qū)滑坡形成機(jī)理，科學(xué)分析評估滑坡穩(wěn)定性，提高滑坡治理效果，確保礦區(qū)周邊施工及運(yùn)營安全?！痉椒ā恳劳杏谫F州省1∶10 000地質(zhì)災(zāi)害+風(fēng)險(xiǎn)斜坡精細(xì)化調(diào)查示范項(xiàng)目，以貴州省某鎮(zhèn)礦區(qū)滑坡治理為實(shí)踐，針對滑坡產(chǎn)生機(jī)理、滑坡穩(wěn)定性及工程對策展開綜合探究。通過觀察滑坡裂縫、地表變形及周圍巖石特征，分析滑坡體的基本特征和滑坡的成因機(jī)制。【結(jié)果】調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在降雨影響下，滑坡軟弱面部分產(chǎn)生泥化夾層，使抗剪強(qiáng)度急劇降低，同時開挖在坡體前緣卸載，多種因素導(dǎo)致滑動變形加劇，最終產(chǎn)生滑坡?！窘Y(jié)論】通過滑坡穩(wěn)定性計(jì)算，研究了滑坡體在不同工況下的穩(wěn)定性，并針對不穩(wěn)定區(qū)域提出了滑坡治理措施，可為同類型滑坡治理工程提供參考。

關(guān)鍵詞：礦山滑坡；穩(wěn)定性分析；滑坡防治措施

中圖分類號：P642.22??? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A???? 文章編號：1003-5168（2024）08-0114-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.08.022

Stability Analysis and Treatment Measures of a Mine Landslide

LI Qiang1 XU Xu1 RUAN Fan2

（1.SPIC Guizhou Zunyi Industry Development Co.， Ltd.， Dazhuyuan Bauxite， Zunyi 563000， China; 2.114

Geological Brigade of Guizhou Geological and Mineral Exploration and Development Bureau， Zunyi 563000， China ）

Abstract： [Purposes] This paper aims to fully understand the formation mechanism of landslide in mining area， scientifically analyze and evaluate the stability of landslide， improve the effect of landslide treatment， and ensure the safety of construction and operation around the mining area. [Methods] Based on the 1∶10 000 geological disaster + risk slope fine survey demonstration project in Guizhou Province， the landslide control in a mining area of a town in Guizhou Province was taken as a practice. The mechanism of landslide， landslide stability and engineering countermeasures are comprehensively explored， and the characteristics of landslide cracks， surface deformation and surrounding rock are observed. The basic characteristics of the landslide and the formation mechanism of the landslide are analyzed. [Findings] The survey found that under the influence of rainfall， the weak surface of the landslide produced a muddy interlayer， which sharply reduced the shear strength. At the same time， the excavation was unloaded at the leading edge of the slope， and various factors led to the aggravation of sliding deformation， which eventually led to the landslide. [Conclusions] Through the calculation of landslide stability， the stability of landslide under different working conditions is studied， and the landslide prevention and control measures are put forward for the unstable area， which provides reference for the same type of landslide treatment project.

Keywords： mine landslide; stability analysis; landslide? control measures

0 引言

滑坡是影響我國礦山施工、運(yùn)維，威脅附近居民、建筑安全的重大地質(zhì)災(zāi)害之一?；聦ω?cái)產(chǎn)、資源、環(huán)境等具有巨大的破壞力，嚴(yán)重影響礦山企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)［1-2］。在礦山施工、運(yùn)維過程中，坡體的開挖會改變邊坡巖土體的初始應(yīng)力狀態(tài)。隨著土體的松動、雨水的滲入、重力的作用、地震活動，以及不均勻的荷載等誘發(fā)因素，坡體內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生改變，極易引起滑坡失穩(wěn)。尤其在雨季，雨水不斷涌入，土體飽和度升高，抗剪能力會顯著減弱［3-5］。此外，夏季高溫多雨，也會造成地下水升高，甚至形成短期洪澇災(zāi)害［6］。如果土體暴露的范圍和強(qiáng)度達(dá)到了極端的情況，就會發(fā)生山體崩塌或滑坡等災(zāi)害，不僅影響正常的施工，造成經(jīng)濟(jì)損失，還可能造成人員傷亡［7-8］。因此，對滑坡的成因機(jī)制進(jìn)行分析并采取必要的防治措施一直是工程建設(shè)，尤其是礦山運(yùn)行過程中的重中之重［9］。本研究結(jié)合貴州省某鎮(zhèn)礦區(qū)滑坡的治理情況，分析了滑坡體的特征和成因機(jī)制，提出了滑坡治理措施。

1 工程概況

該礦區(qū)位于遵義市務(wù)川縣某鎮(zhèn)，滑坡位于斜坡上，中上部地形較陡的地段地面出現(xiàn)裂縫并不斷發(fā)展。滑面已貫通，滑坡周界已經(jīng)形成清晰錯坎，礦區(qū)受滑坡變形影響嚴(yán)重變形，出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。據(jù)實(shí)地勘察，該滑坡一直在變形發(fā)展，一旦發(fā)生下滑，下方的工業(yè)廣場將無法使用，并且會嚴(yán)重威脅村民生命及財(cái)產(chǎn)安全?；略嫉匦握w西高東低，整體坡向?yàn)檎龞|方向，滑坡前緣發(fā)育南東向侵蝕沖溝，沖溝北東側(cè)為一山峰。整個滑坡區(qū)為“圈椅狀”負(fù)地形?；轮骰?yàn)?0°，高差為1 113 m。滑坡的中后部為斜坡地形，平均坡度為28°，中前部為緩斜坡及緩平臺，前緣為人工切坡形成的高約25 m，坡度約55°的陡傾臨空面。

2 滑坡分析

2.1 滑坡變形特征分析

滑坡后緣一帶為斜坡地形，坡度為28°～35°。土地多為荒地，局部旱地耕種。土層厚度為2～8 m，為含碎塊石粉質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)松散。

滑坡頂部由于下滑形成高2.5 m，坡度45°的陡壁，根據(jù)實(shí)地調(diào)查，后緣滑動了2～3 m。由于滑坡深層的滑動變形，導(dǎo)致中部產(chǎn)生拉張裂縫，使后緣應(yīng)力發(fā)生變化，致使滑坡變形?；潞缶壆a(chǎn)生拉張裂縫和剪切裂縫，其中拉張裂縫的長度達(dá)64 m，貫穿滑坡的后部邊界，包含了數(shù)個正北走向的小裂縫，相互間隔1～3 m，寬0.3～0.5 m，最大的可見深度1 m，且多為新生裂縫。而走向?yàn)?0°的剪切裂縫長達(dá)30 m，呈現(xiàn)羽狀開裂，最大寬度達(dá)到0.5 m，開裂范圍寬度8 m，為新生裂縫。滑坡后緣地表土體暴雨后呈飽水狀態(tài)，軟塑—流塑狀，局部滲冒渾水（如圖1所示）。

滑坡中部地形為階狀微地貌，其主體由平臺自上而下過渡成為斜坡，其坡度約為30°?；轮胁恐饕晒疟浪逊e區(qū)組成，其主要成分為石灰石巨石，含量約占50%，平均塊度為2 m，最大塊度達(dá)6 m×3 m×3 m。由于石灰石堆積和陡峭的地形，導(dǎo)致滑坡中部變形劇烈，而且階梯狀的地貌使得平臺區(qū)域變形較集中，而在斜坡地帶則變形較小。

滑坡下部坡度較緩，與中部相比，塊石較少，變形跡象明顯減少。地面主要發(fā)育1組剪切裂縫和1組拉張裂縫，其中位于左下側(cè)的剪切裂縫長30 m，寬20 cm，可見部分深度達(dá)到20 cm，內(nèi)側(cè)隆起20 cm，而位于南部后緣的拉張裂縫長8 m，寬30 cm，向下錯位10～20 cm。地面裂縫如圖2所示。

滑坡前緣由于是人工切方段，處于臨空狀態(tài)（如圖3所示），且阻抗段被清除后，古崩塌堆積層由于應(yīng)力變化產(chǎn)生蠕滑，擦痕長度達(dá)到40 cm。由于擋土墻被嚴(yán)重破壞，雨水滲入導(dǎo)致小規(guī)模崩塌頻發(fā)，致使坡腳變形隆起。

2.2 滑坡巖土結(jié)構(gòu)

滑體的古崩塌堆積層主要是由厚度4.0～19.0 m的含碎石粉質(zhì)黏土組成。厚度隨著坡向由上而下逐漸變厚，組成堆積層的灰?guī)r塊石含量也逐漸減少，其中滑坡后緣塊石含量約占60%，中部塊石含量約占50%，滑坡前緣塊石含量約占20%，而臨空面只有少量塊石?；麦w土質(zhì)主要為硬塑—可塑狀的粉質(zhì)黏土組成，顏色呈黃—灰色。

滑動面主要是巖土分界，鉆孔揭露滑動面厚度約為10～50 cm，其臨空面主要成分為夾有少量泥巖碎石的可塑粉質(zhì)黏土，顏色呈現(xiàn)灰綠、灰黃色。滑床主要成分是志留系下統(tǒng)韓家店組薄層強(qiáng)—中風(fēng)化頁巖、泥巖，顏色呈灰綠色、灰黃色，巖體的節(jié)理裂隙較發(fā)育，雨水滲入后容易崩解。

2.3 滑坡邊界特征

滑坡的后緣是山丘與斜坡過渡的山麓帶，地形變化明顯，覆蓋層厚度差異較大。頂部山丘坡度大于60°，基巖出露，下部斜坡坡度約為35°，斜坡覆蓋層厚度大于3 m，且該斜坡底部形成了高為2.5 m的滑坡后壁。

滑坡左側(cè)邊界坡度較緩，與上部存在高1 m的下錯陡坎，并發(fā)育有向正東延伸的拉張裂縫。由于受到外側(cè)山體的阻擋，滑坡滑動方向向南東改變，且底部邊界發(fā)育伴生剪切裂縫?；掠覀?cè)邊界外側(cè)是穩(wěn)定的山體，內(nèi)側(cè)為第四系覆蓋層，厚度差異明顯。由于地形及覆蓋層的限制，滑坡右側(cè)邊界發(fā)展至主平硐上部斜坡，且發(fā)育有高為1～2 m的錯坎?；瑒用嫒藶閹r土分界，部分地區(qū)存在基巖出露，坡壁光滑，滑動擦痕明顯，最長可達(dá)1.5 m。

3 滑坡成因分析

3.1 地形地貌因素

該礦區(qū)屬侵蝕溶蝕中山地貌類型。斜坡底部沖溝標(biāo)高為980.8 m，斜坡上部陡崖頂標(biāo)高為1 481.8 m，相對高差為501 m。斜坡帶下緩上陡，下部緩坡區(qū)坡度一般為15°～25°，上部斜坡區(qū)坡度一般大于35°，斜坡頂部為陡崖地形。地形總體西高東低，主要山脊和沖溝均近西東向發(fā)育。

3.2 地層巖性因素

坡體上部存在較厚的松散堆積體，穩(wěn)定性較差，下部強(qiáng)風(fēng)化層與上部堆積體之間黏結(jié)力較小，容易產(chǎn)生滑動面。上覆堆積體根據(jù)成因可劃分為人工堆積、古崩塌堆積、滑坡堆積，以及殘坡積的含碎石黏土、碎石土、塊石土，結(jié)構(gòu)松散。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造因素

區(qū)域大地構(gòu)造屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)，勘查區(qū)位于栗園向斜東翼，其間無斷裂通過，地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖層單斜產(chǎn)出，地層產(chǎn)狀285°∠15°。巖體節(jié)理發(fā)育，巖體完整性較差。巖體中主要發(fā)育2組裂隙：①組為92°～108°∠58°～80°，面平直，張開約為5 mm，延伸3～5 m，間距0.4～1.60 m，泥質(zhì)充填，結(jié)合很差，屬于軟弱結(jié)構(gòu)面；②組為12°～18°∠45°～54°，張開約為3 mm，延伸2～3 m，間距1.0～2.50 m，碎屑充填，結(jié)合差，屬于軟弱結(jié)構(gòu)面。

3.4 水文地質(zhì)及降雨因素

該礦區(qū)地處山麓斜坡地帶，地形西高東低，既接受上游側(cè)向補(bǔ)給和地表徑流下滲補(bǔ)給，又是下游地下水的補(bǔ)給源。雖然整個滑坡區(qū)域沒有較大的匯水面積，但是由于上覆堆積層結(jié)構(gòu)松散，當(dāng)相對滑動時，雨水滲入，坡體受到擾動后，孔隙率增大，導(dǎo)致雨水極易下滲，加重滑坡體，加劇滑坡的變形滑動，降低滑坡穩(wěn)定性。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，降雨后滑坡變形明顯加劇，變形速度明顯加快，而在晴天則與之相反。

3.5 人類活動因素

工業(yè)廣場處早期主要是古崩塌堆積層，施工前處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于人為施工等原因，該區(qū)域逐漸變?yōu)榫徠聟^(qū)，尚處于穩(wěn)定狀態(tài)的抗滑段，再加上北側(cè)山體為穩(wěn)定的巖質(zhì)區(qū)，導(dǎo)致斜坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。隨著工業(yè)廠區(qū)的建設(shè)，坡腳荷載被挖，斜坡應(yīng)力釋放，消減了坡腳的抗滑能力，導(dǎo)致原始穩(wěn)定的古崩塌堆積體產(chǎn)生失穩(wěn)滑移，并隨著開挖的繼續(xù)而逐漸加快。

4 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算及防治措施

4.1 滑坡土樣試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過實(shí)地勘察，觀察滑坡裂縫、地表變形及周圍巖石，發(fā)現(xiàn)該滑坡總體呈曲線方式運(yùn)動。具體計(jì)算公式見式（1）。

Kf=[i=1n-1（（（Wi（（1-rU）cosαi-Asinαi）-RDi）tan?i+CiLi）j=1n-1ψj）+Rni=1n-1（（wi（sinαi+Acosαi）+TDi）j=1n-1ψj）+Tn] （1）

其中：

Rn=[（Wn（（1-rU）cosan-Asinan）-RDn）tan?n+CnLn]

Tn=[（Wn（sinan+Acosan）+TDn）]

[j=in-1ψj=ψiψi+1ψi+2……ψn-1]

式中：[ψj]是第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i+1塊段的傳遞系數(shù)（j=i），即[ψi]=cos（ai-ai+1）-sin（ai-ai+1）tan[?]i+1；Wi是第i條塊的重量，KN/m；Ci是第i條塊內(nèi)聚力，kPa；φi第i條塊內(nèi)摩擦角，°；Li是第i條塊畫面長度，m；αi是第i條塊畫面傾角，°；βi是第i條塊地下水流向，°；A是地震加速度（重力加速度g）；Kf是穩(wěn)定系數(shù)。

根據(jù)實(shí)地勘察和地質(zhì)調(diào)查資料，以及滑坡的變形特征，將該滑坡分為北區(qū)與南區(qū)。北、南兩區(qū)的變形范圍與滑坡內(nèi)應(yīng)力分布及穩(wěn)定性差別較大。

滑坡北區(qū)：滑坡中上部滑動方向?yàn)檎龞|向，至中下部遇外側(cè)山體阻擋滑動方向轉(zhuǎn)向南東向。因此，以ZK4處為拐點(diǎn)（命名為0點(diǎn)），選取2-2'上段與1-1'下段組合為“剖面2-0-1'”作為北區(qū)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算的代表剖面（如圖4所示）；滑坡南區(qū)：剖面4-4'縱切滑坡上下，且該剖面上滑坡變形跡象最為明顯，故選取4-4'剖面作為滑坡南區(qū)穩(wěn)定性計(jì)算典型剖面（如圖5所示）。

滑坡的危害對象等級為二級，設(shè)防安全等級也為二級，故安全等級要求較高，該滑坡變形體的變形大，滑坡綜合影響因素較多，劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

計(jì)算主要考慮降雨因素。穩(wěn)定性分析計(jì)算的荷載為滑坡體自重（天然自重及暴雨條件下自重）。因滑坡區(qū)地震基本烈度小于Ⅵ度，計(jì)算時無須考慮地震力的影響。綜合考慮上述幾種荷載對滑坡的作用，將滑坡穩(wěn)定性計(jì)算劃分為兩種工況：第一種工況為天然情況，自重；第二種工況為暴雨情況，自重+50年一遇暴雨，滑體容重取飽和參數(shù)，滑帶土取天然參數(shù)。兩種工況的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表2。

經(jīng)穩(wěn)定性計(jì)算，滑坡在天然狀態(tài)2-0-1'剖面處于不穩(wěn)定狀態(tài)，4-4'剖面處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在自重+50年暴雨+地下水狀態(tài)時，滑坡2-0-1'剖面處于不穩(wěn)定狀態(tài)，4-4'剖面處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，這與滑坡北區(qū)變形跡象較南區(qū)明顯，且于暴雨時滑坡變形嚴(yán)重完全吻合。

4.2 滑坡治理措施

①卸荷：針對滑坡范圍及荷載情況，通過計(jì)算，卸去滑坡上部的荷載，降低滑坡的下滑力，保持滑坡穩(wěn)定。

②支擋：根據(jù)滑坡的滑動特征，通過采用抗滑樁抵抗下滑力，提高滑坡穩(wěn)定性。

③排水：由于裂隙發(fā)育、雨水下滲容易導(dǎo)致滑坡失穩(wěn)。應(yīng)針對現(xiàn)場情況，采取封堵裂縫，開挖排水溝、截水溝等措施防止雨水下滲，同時采用仰斜式泄水孔排除滑坡內(nèi)部水。

④護(hù)坡：滑坡上部覆蓋層主要為粉質(zhì)黏土，為了提高土體穩(wěn)定性，可采取種草植樹等措施，提高土體黏結(jié)性，降低滑坡下滑力。

5 結(jié)語

本研究中的滑坡是由存在滑坡形成條件的斜坡在自然及人為因素的干擾下形成的，其誘因主要體現(xiàn)在內(nèi)部的不穩(wěn)定，以及外部的雨水侵蝕和人為破壞?；掳l(fā)生后，一直處于緩慢的變形之中，由于滑體上裂縫發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散，應(yīng)力仍未平衡，在暴雨影響下，滑體因飽水而增加自重，滑面因飽水而抗剪力學(xué)強(qiáng)度降低，滑坡因應(yīng)力調(diào)整而產(chǎn)生變形，繼續(xù)下滑?；履蠀^(qū)有礦山主、副平硐，滑坡右側(cè)自然沖溝兩岸居住村民。若滑坡失穩(wěn)變形，極易發(fā)生快速下滑，必將影響廣場的建設(shè)使用、威脅主、副平硐生產(chǎn)安全和村民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

鑒于滑坡區(qū)域地質(zhì)環(huán)境脆弱，滑坡變形加劇，應(yīng)通過建立健全監(jiān)測機(jī)制，加強(qiáng)對滑坡變形的監(jiān)測。在變形嚴(yán)重的危險(xiǎn)地段，設(shè)立顯著的警告標(biāo)識牌，禁止人員活動。同時，對滑坡表層松散土體進(jìn)行機(jī)械削方，在滑坡區(qū)外圍及內(nèi)部布置地表截排水溝，在已破損擋墻內(nèi)側(cè)緩平臺處設(shè)置抗滑樁，從而提高滑坡穩(wěn)定性。

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（欄目編輯：陳萌萌）

收稿日期：2023-12-19

作者簡介：李強(qiáng)（1975—），男，本科，工程師，研究方向：采礦工程。