某礦山道路地面沉降危害評價及防治措施

劉岳霖

（廣東省地質(zhì)局第九地質(zhì)大隊，廣東 東莞 523000）

近年來，礦山道路在建設(shè)或運營過程中往往伴隨著地質(zhì)災害的發(fā)生，地面沉降是其中一種常見的地質(zhì)災害類型。地面沉降是一種緩變型地質(zhì)災害，發(fā)生初期不易察覺，具有隱蔽性，一旦致災則難以治理。礦山道路在工程建設(shè)中需要進行大量的挖填方以滿足工程需要。一般來說，新近填土，未進行工程壓密處理，會產(chǎn)生較大的自重壓密固結(jié)，在未完成自然重壓固結(jié)之前，其沉降量一般較高，承載力低，不宜作為基礎(chǔ)持力層。在礦山道路開挖平整過程中，必然會有不同厚度的人工填土，由于人工填土的自重固結(jié)容易引起礦山道路的地面沉降。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境概述

1.1 氣象水文

研究區(qū)屬亞熱帶海洋性季風氣候，夏長冬短，陽光充足，雨量充沛。全年日照時數(shù)約1800小時，無霜期達350天以上，年平均氣溫21.2℃～22.2℃，絕對最高氣溫38.7℃（2004年7月2日），絕對最低氣溫-1.9℃（2008年2月11日）；年平均降雨量1802.5mm，年最大降雨量2711.2mm（2008年），年最小降雨量972.1mm（1963年），日最大雨量為545.4mm（1981年6月30日）。研究區(qū)地表水主要有水庫、河涌及剝蝕殘丘溝谷間分布的魚塘等，道路設(shè)計高程均高于歷史最高洪水位，河流洪水對道路影響較小。

1.2 地形地貌

研究區(qū)地形整體東南高西北低，跨丘陵和沖積平原兩種地貌。線路K0+000-K2+790段地貌為較陡丘陵，地形坡度20°～30°，最大相對高差95m；線路K2+790-K7+960段及K9+640-K9+878段位于沖積平原，是舊有道路，地形坡度小于10°，最大相對高差約9m；K7+960-K9+640段地貌為較緩丘陵，地形坡度10°～20°，最大相對高差約32m。

1.3 地質(zhì)條件

研究區(qū)內(nèi)沒有破壞性地震活動的記錄，地震活動較弱，震級均小于4.0級。根據(jù)《中國地震參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），研究區(qū)處于基本烈度VI度區(qū)，地震加速度值為0.05g，特征周期值為0.35s，區(qū)域地殼穩(wěn)定。根據(jù)1：5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，研究區(qū)內(nèi)地層主要為石炭系、侏羅系和第四系，道路沿線褶皺構(gòu)造主要以石炭系、侏羅系地層褶皺為主，表現(xiàn)為小型褶皺或地層局部的褶曲、撓曲等，一般規(guī)模較小，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，但研究區(qū)內(nèi)斷裂對道路建設(shè)工程穩(wěn)定性無重大影響。

研究區(qū)內(nèi)巖土體工程地質(zhì)類型可劃分為松散土類巖性組和碎屑巖類巖性組，其中松散土類巖性組由人工填土巖性組、沖淤積層巖性組和風化殘積土巖性組三種組成；碎屑巖類巖性組由粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖夾粉砂巖、粉砂巖、石英砂巖等組成。研究區(qū)內(nèi)K0+000-K2+790段地下水類型主要為基巖裂隙水，基巖裂隙水富水性貧乏，地下水對場地穩(wěn)定性和工程施工影響較小；K2+790-K9+878段地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，松散巖類孔隙水埋深淺，富水性較高，基巖裂隙水水量貧乏，地下水對場地穩(wěn)定性和工程施工影響較大。

2 地面沉降危險性評價

2.1 評價依據(jù)

根據(jù)礦山道路路基地段所處地區(qū)的工程地質(zhì)條件，參考地面沉降量大小確定地基不均勻沉降的危險程度和危險性等級，將沉降量s＜300mm劃分為沉降量小區(qū)，300mm≤s＜800mm劃分為沉降量中等區(qū)，s≥800mm劃分為沉降量大區(qū)。地面沉降量按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB5007）中的應力面積法進行計算。

式中：s——地基最終沉降量（mm）；s′——按分層總和法計算出的地基沉降量（mm）；——沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定；n——地基變形計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；p0——相應于作用的準永久組合時基礎(chǔ)底面處的附加應力（kPa）；Esi——基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量（MPa），應取土的自重壓力至土自重壓力與附加壓力之和的壓力段計算；zi、zi-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面的距離（m）；——基礎(chǔ)底面計算點至第i層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應力系數(shù)。

2.2 評價示例

根據(jù)道路設(shè)計標高和現(xiàn)狀地坪標高對比，沿線最小填土厚0.14m，最大填土厚16.30m。現(xiàn)以ZK1鉆孔為例，進行路基地面沉降量計算，計算結(jié)果見表1、表2。

表1 K0+000-K0+060段路基地面沉降量計算(該段填土最厚處以ZK1取參數(shù))

表2 K0+000-K0+060段路基地面沉降量計算(該段填土最薄處以ZK1取參數(shù))

2.3 評價結(jié)果

本礦山道路填土層厚度0.14m～16.3m，鉆孔未見軟土分布，主要土層為素填土、粉質(zhì)粘土和基巖風化層，預測道路路基的地面沉降屬人工填土自重固結(jié)情況下的沉降，與填土關(guān)系密切。道路各路段地面沉降危害程度分析和危險性判別結(jié)果見表3。

表3 地面沉降危險性判別結(jié)果

3 防治措施

（1）地基處理經(jīng)常采用的方法有碾壓與夯實、墊土墊層、排水固結(jié)、振動擠密、置換及拌入等，方法選擇應遵循因地制宜的原則。

（2）工程建設(shè)時，應加強路基排水措施的修建，預防因排水不暢造成局部積水，疏通路基基身、基上、下方的地面水或地下水，防止造成不良后果。

（3）回填土區(qū)段，填土前清理地表各種雜物，填土時采用分層填土并壓實或夯實，填土后及時進行防止水土流失處理。

（4）在工程施工和竣工后設(shè)置地面沉降監(jiān)測點，對道路路基進行地面沉降監(jiān)測，掌握其沉降規(guī)律。

[1]簡文彬,吳振祥.地質(zhì)災害及其防治[M].北京:人民交通出版社,2015.

[2]陳仲頤,周景星,王洪瑾.土力學[M].北京:清華大學出版社,1994.

[3]中國建筑科學研究院主編.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007－2011）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.