談霍州煤電團柏煤礦東部山體邊坡的勘察方法

梁婷婷

1 概述

霍州煤電集團團柏煤礦疙塔條風井項目位于霍州市團柏鄉疙塔條村，疙塔條風井項目東部山體邊坡距離疙塔條風井區圍墻約7.0 m，2009年夏季因人工開挖坡腳，加上降雨的作用，導致邊坡局部地段發生滑坡，滑坡段寬約40 m，坡面上出現較多裂縫，威脅到疙塔條風井項目區的生產安全。

團柏煤礦領導高度重視，擬對該段邊坡進行治理。該段邊坡南北長約120 m，東西寬約95 m，最大高差約48 m。2010年4月受團柏煤礦委托，筆者所在單位對該段邊坡進行了詳細階段(一次性)的勘察工作。

2 邊坡勘察的主要目的和任務、勘察要點

2.1 勘察目的與要求

查明邊坡的地形、地貌特征，不良地質作用和地質災害，對地質災害的成因、類型、分布范圍、危害程度及其發展趨勢作出評價。

查明滑坡地段微地貌形態及其演變過程;圈定滑坡周界、滑坡壁、滑坡平臺、滑坡舌、滑坡裂縫等要素;并查明滑動帶部位、傾角，滑帶土巖性特征，分析滑坡的主滑方向，分析滑動面的層數、深度和埋藏條件。

查明勘察范圍巖土類型、成因、性狀、覆蓋層厚度、基巖面的形態和坡度、巖石風化和完整程度。

查明主要結構面(特別是軟弱結構面)的類型和等級、產狀、發育程度、延伸程度、閉合程度、風化程度、充填狀況、充水狀況、組合關系、力學屬性和與臨空面的關系。

2.2 勘察工作量布置

工程地質與水文地質測繪和調查(以1∶500地形圖為底圖)范圍包括邊坡所處山梁分水嶺至坡腳并外延到邊坡失穩后可能影響的一定范圍。

勘探線、點沿垂直邊坡走向(滑坡部位沿主滑方向)進行布設，選擇典型剖面布置勘探線，間距在30 m以內。

勘探點間距根據現場地形控制在35 m以內。

勘探方法采用鉆探、挖探等多種手段進行綜合勘察。勘探孔的深度穿過最下一層滑面或潛在滑面，并進入穩定地層。

3 區域地質構造

勘察區地處呂梁—太行斷塊的西部，位于呂梁山塊隆南部的陽泉曲—汾西盆狀復向斜內。勘察區地質構造簡單，地層受局部褶皺影響，巖層產狀25°∠5°～7°，巖層傾向與坡向相反。勘察區及其附近未發現斷層、強烈褶曲及巖漿活動。裂隙構造在滑坡區較發育，是區內主要結構面之一。

4 滑坡基本特征

在勘察場地的東北側發育有一處小型滑坡，滑坡在空間上形成圈椅狀地形，滑坡平面形態呈簸箕狀，主滑方向325°左右，滑坡以第⑧層砂巖與第⑨層砂質頁巖接觸帶為滑動面，屬于順層滑坡，滑坡軸線長約18 m，滑體寬約40 m，滑體厚約7.5 m，滑坡體積約5 400 m3。滑坡體主要由二疊系上統上石盒子組(P2s)砂巖、泥巖和頂部少量黃土組成。滑坡后壁頂部主要發育有5條近似平行的裂縫，裂縫走向51°～65°，裂縫最大寬度10 cm～45 cm，最小寬度1 cm～2 cm，裂縫延伸長度13 m～45 m，裂縫間距40 cm～110 cm，滑坡裂縫從力學性質上分析均為張拉裂縫。滑坡目前處于欠穩定狀態。

5 滑坡分類

滑坡滑體組成物質為砂巖和少量黃土，滑坡類型屬于順層巖質滑坡;滑坡滑體厚度7.5 m左右，屬于淺層滑坡;滑坡具有上小下大的塔式外貌特征，后壁橫向張性裂隙發育，該滑坡應是下部先滑，使上部失去支撐而變形滑動的，屬于牽引式滑坡;根據調查訪問，該滑坡地段坡腳受到人工開挖，加上連續降雨所造成，屬于工程滑坡;從地貌形態、滑坡的結構要素、地層、構造等條件和因素分析，該滑坡整體處于不穩定狀態，該滑坡屬于活動滑坡，條件具備時易發生再次滑動;根據調查訪問，滑坡形成于2009年夏季，目前整體處于欠穩定狀態，屬于新滑坡;根據本次勘探，滑坡體厚度7.5 m左右，滑坡體橫寬約40.0 m，縱長約18.0 m，滑坡體體積約為5 400 m3，屬于小型滑坡。

6 滑坡成因機制分析

滑坡體砂巖、泥巖豎向節理裂隙及砂巖與下伏砂質頁巖接觸面為滑坡區的軟弱結構面，造成軟弱結構面應力集中以致破壞的基本條件是:1)第⑨層砂巖及以上巖層主要發育有兩組構造節理，這兩組節理的追蹤貫通構成了滑坡體后緣的切割—滑移邊界;2)第⑨層砂巖及以上巖層張性裂隙發育、風化程度高、透水性較好，下覆砂質頁巖發育有閉合型節理裂隙，具有一定的隔水性能，地表水下滲后遇到砂質頁巖被隔擋，砂質頁巖遇水后發生軟化導致抗剪強度大幅度降低，形成軟弱結構面。

7 滑坡穩定性分析

7.1 滑坡巖土物理力學參數選取

邊坡、滑坡穩定性計算所采用的巖土參數是根據土工試驗結果、現場調查的自然邊坡形態及穩定性、經驗值及恢復滑坡滑動前極限平衡狀態的方法等建立計算模型反算后綜合確定的。

7.2 邊坡、滑坡穩定性計算方法

此處影響邊坡穩定性的主要因素是人類工程活動(開挖坡腳)，降雨，其次為地震，由于人工開挖邊坡坡腳，局部已造成了滑坡，現狀邊坡在暴雨或地震條件下容易發生局部失穩。對土質邊坡和巖質邊坡(邊坡巖體較破碎，呈碎裂結構)采用圓弧滑動法(瑞典條分法)，對滑坡及驗算剖面土巖接觸面穩定性采用折線法(不平衡推力法)計算邊坡、滑坡在自然狀態和受水浸泡狀態下的穩定性系數。

7.3 滑坡穩定性計算模型

滑坡穩定性計算模型可分以下兩種情況考慮:模型一:滑面后緣以實測邊界和滑面產狀為依據，中部以調查推測的滑面作控制，剪出口選擇第⑧層砂巖與第⑨層砂質頁巖的接觸面。模型二:滑坡在不利自然條件(考慮連續強降雨與地震作用)下，地表水沿滑坡后壁裂縫下滲，第⑨層砂質頁巖具有明顯的隔水作用，在第⑧層砂巖與第⑨層砂質頁巖的層面附近易達到飽和狀態，層面飽水后抗剪強度降低，且巖層產狀順坡，上覆巖層可能沿層面滑動。假設裂縫L3貫通到第⑧層砂巖與第⑨層砂質頁巖的層面，選擇裂縫L3作為滑動面后緣，中部和剪出口同模型一所述。

滑坡后壁穩定性計算，選擇第⑥層砂巖石與第⑦層泥巖的接觸面作為潛在滑動面，裂縫L3作為滑動后緣界線。

7.4 邊坡、滑坡穩定性分析評價

邊坡穩定計算分為自然條件下和飽水條件下兩種情形，在每種情形又考慮了地震力的影響。根據滑坡穩定性計算結果，人類工程活動(開挖坡腳)、降雨及地震因素對邊坡穩定性影響很大。

8 結語

1)對邊坡、滑坡勘察必須對勘察方法進行認真設計，其中最關鍵的是野外工程地質調查與測繪和勘探中尋找滑動面。

2)邊坡、滑坡穩定性計算所采用的巖土參數是根據土工試驗結果、現場調查的自然邊坡形態及穩定性、經驗值及恢復滑坡滑動前極限平衡狀態的方法等建立計算模型反算后綜合確定的。

3)巖土工程理論目前雖然尚不完善，計算方法也具有較多的簡化和人為因素特征，對邊坡、滑坡勘察應堅持理論導向、經驗判斷、測試基礎、合理反算這一巖土工程原則。

[1]DZ/T 0218-2006，滑坡防治工程勘查規范[S］.

[2]鄭穎人，時為民.不平衡推力法使用中應注意的問題[J］.重慶建筑，2004(2):6-8.

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