貴州省桐梓縣礦山排土場地質災害成因分析

李正凱

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局一總隊，貴州 清鎮 551400）

桐梓縣大河鎮210國道改擴建K20+000至K22+000為原來礦山排土場，排土場未采用工程支擋隨意堆放于斜坡上，2015年9月至今，因公路開挖切坡、居民沿公路建房于排土場上，導致沿路附近村民房屋出現局部開裂及沉降變形現象，隨著時間推移，現今仍有房屋出現新的開裂變形，對國道沿線基礎設施和居民生活造成嚴重影響，也給當地政府防災減災工作提高了難度。

本次立足于礦山排土場形成的地質災害，分析地質災害成因[1]，為礦山排土場的注意事項和相關部門地質災害防治提供參考[2]。

1 自然地理概況

1.1 交通位置

調查區位于桐梓縣大河鎮七二村石山組，距桐梓縣城約18.5km，交通方便，調查區主要為礦山排土場。

1.2 氣象水文

境內屬亞熱帶高原季風濕潤氣候，年均氣溫14.7℃，曾出現過的極端最高氣溫有37℃，極端最低氣溫-7℃。年平均日照時數1114.3小時，年均降水量1057.1mm左右，無霜期265天。

調查區屬長江水系，分屬長江上游干流區赤水河、綦江河和烏江水系，計有大于20km2流域面積的河流57條，總長度831.48km，河網密度0.26km/km2。河流等級為：干流7條，一級支流32條，二級支流18條。主要河流桐梓河、松坎河、羊磴河集雨面積2919.45km2。本次調查地質災害點地勢較高，地表水均為大氣降水時形成的短暫地表水流，水量小，地下水總體流向由南向北。

據調查，有一溪溝自南向西穿過滑坡區，該溪流流量隨季節性變化，于2018年6月8日實測得其流量為0.693L/S，枯水季節斷流，屬季節性溪流。

2 地質環境條件

2.1 地形地貌及植被

調查區主要屬于礦山排土場堆土區，海拔在1049m～1210m之間，高差161m，地勢南高北低，地形切割大，坡度為10°～50°。地表大部分為礦山廢礦和棄土，坡體上植被以雜草、小型灌木為主，植被弱發育。

2.2 地層巖性

調查區內分布的地層由新到老有：

（1）第四系人工填土（Qml）

多為含碎石粉質粘土，黃、褐黃色、紅棕色、黑褐色，由粉質粘土夾碎石組成，物質成分為泥質粉砂巖及碳質粘土，透水性好，結構松散，抗剪強度低。碎石粒徑一般在0.5cm～10cm，表層含植物根系及碳質粘土，結構松散，厚約0m～15m。

（2）奧陶系下統湄潭組（O1m）

該地層以黃褐色薄至中厚層狀泥質粉砂巖為主，夾灰白色灰巖，風化程度中等，節理裂隙較發育。產狀為30°∠40°，表層為強風化層，黃褐色，砂質結構，中厚層狀，巖芯破碎，呈碎塊狀，錘擊聲啞，局部有裂隙發育；下部為中風化層，黃褐色，砂質結構，中厚層狀構造，局部夾灰巖及可見方解石脈，巖芯較完整，呈塊狀、短柱狀、柱狀，節長約5cm～20cm，錘擊聲脆，巖質較硬，局部有溶蝕小孔發育。

2.3 水文地質

調查區所處地勢較高，地下水水位埋藏較深，主要靠大氣降水補給，總體流向為由南向北。調查區內巖溶發育等級為巖溶微發育。區內碳酸巖廣布，間有少許第四系松散堆積，為地下水的形成奠定的基礎，根據調查區地下水賦存介質及水動力特征，可劃為松散巖類孔隙水、碎屑巖裂隙水、碳酸鹽巖裂隙水三類。

（1）松散巖類孔隙水

該類地下水賦存于調查區第四系人工填土松散堆積物中，以大氣降水為主要補給來源。由于人工填土結構松散，透水性較好，同時受匯水面積小，補給條件差，加之坡腳溝河切割，縱坡降大，地下水排泄條件好，水量動態極不穩定，季節變化大，該類地下水較貧乏。

（2）碎屑巖裂隙水

主要賦存于奧陶系下統湄潭組（O1m）黃褐色薄至中厚層狀泥質粉砂巖強風化層裂隙中，含水性弱，富水性弱。

（3）碳酸鹽巖裂隙水

主要賦存于奧陶系下統湄潭組（O1m）灰色、深灰色薄至中厚層泥灰巖中，富水性中等，屬重碳酸鈣型水。

2.4 工程地質

根據巖、土體的力學性質、巖性及組合關系，將區內巖層劃分為松散巖類工程地質巖組、軟質巖類工程地質巖組、硬質巖類工程地質巖組三類。

（1）松散巖類工程地質巖組

由第四系人工填土（Qml）粉砂質粘土、碎石、塊石及廢礦等組成，其結構松散，孔隙度大，透水性強，力學強度低。

（2）軟質巖類工程地質巖組

奧陶系下統湄潭組（O1m）強風化泥質粉砂巖，黃褐色，砂質結構，薄至中厚層狀構造。巖芯破碎，呈碎塊狀，局部有裂隙發育，該類巖組抗風化能力差，抗壓強度低，力學強度較差。

（3）硬質巖類工程地質巖組

奧陶系下統湄潭組（O1m）中風化泥質粉砂巖夾灰巖，主要為黃褐色中厚層狀泥質粉砂巖，夾有灰巖，其風化程度小，節理裂隙較發育，泥質粉砂巖多呈砂狀，所夾灰巖巖芯較完整呈塊狀柱狀，該類巖組抗風化能力好，抗壓強度高，力學強度較好。

2.5 區域地質背景

調查區大地構造位于揚子陸塊-上揚子地塊-黔北隆起區-畢節弧形褶皺帶（Ⅳ-4-1-3（2）），位于黔北山地與四川盆地的銜接地帶，由于構造體系復雜，構造運動強烈，溶蝕、侵蝕并存，形成了獨特的地貌景觀，屬黔北中山峽谷區。

2.6 人類工程活動

人類工程活動以礦山排土為主，其次為桐梓縣大河鎮210國道改擴建公路施工切方開挖路塹、村民建房、及農耕活動，排土場堆土、公路切方和居民建房對地質環境有很大影響。

3 地質災害變形特征

結合實地調查，該區域的地質災害類型為滑坡，有明顯的周界和前后緣，有整體滑移的滑動面，坡面可見明顯的開裂變形。

斜坡坡度10°～25°，坡向10°～30°，主滑方向約19°，滑床為中風化泥質粉砂巖頂面，滑坡體長約500m，平均寬約300m，呈舌狀。前緣高程1050m，后緣高程1151m，土層平均厚度約7m，方量約45×104m3，為中型滑坡。

根據現場調查、測繪，滑坡體最近變形發生于2015年09月中旬，主要表現為房屋及地面局部張拉裂縫，未發生較大位移與滑塌。

滑坡形態在平面上呈近似的舌形，拉張裂隙多發育于滑坡的中部及后部，結合滑坡區地形地貌特征和滑坡的變形特征和滑動方向初步確定滑坡的周界：滑坡后緣以斜坡張拉裂縫為基準后推5m～10m，滑坡前緣位于北部擋墻剪出口，兩側以張拉裂縫基準后推5m～10m為界。

4 成因分析

4.1 自然因素分析

斜坡坡向36°，地形坡度10°～25°，滑坡體前緣坡度約15°，下伏基巖產狀20°∠40°，斜坡為順向坡。

排土場巖土體為雜色，主要由粘土、角礫，其次為碎石、塊石等組成，碎石粒徑0.5cm～10cm，塊石粒徑0.5m～1.5m，含大量植物根系，結構松散，厚約0～15m，分布于滑坡體及周邊斜坡上，坡度10°～30°，在暴雨工況下易產生滑塌[3]。下部為黃褐色薄至中厚層狀泥質粉砂巖，該類巖組抗風化能力差，基巖上部為強風化層，抗壓、抗剪強度低，力學強度較差。推測滑動面位于土層底部、強風化巖層頂面的巖土接觸面，巖土體工程地質條件較差，特殊情況（如暴雨、切坡）是引發該滑坡地質災害的誘導因素。

經調查上覆土層和基巖強風化層結構松散，孔隙多，地表水容易下滲，下伏中風化泥質粉砂巖是隔水層，且是順向坡，下滲后的水賦存于土層下部和強風化層中，土層、強風化泥質粉砂巖在水的浸泡作用下軟化，抗剪強度降低，容重增大，下滑力增加，外力作用下引發土層或強風化層滑坡。

4.2 人為工程活動影響分析

經調查桐梓縣大河鎮210國道改擴建項目，新楚二標K20+000至K22+000公路施工地段穿過該排土場，公路開挖坡腳，破壞土體原始應力，2015年9月由于受雨水作用和居民建房加載影響產生開裂變形，形成該滑坡地質災害隱患。

4.3 穩定性初步評價與危險性預測

道路開挖后，受降雨影響引發斜坡后緣變形，現狀處于基本穩定～欠穩定狀態，如遇持續降雨及暴雨，地表水下滲，致使坡體自重加大，加上不合理植被破壞、建筑物的加載、道路修建切坡等人類工程活動的影響，極大可能加劇滑坡的發展，滑坡現狀條件下處于初期變形階段，若不及時支護，滑坡體將發生整體滑移。

4.4 地質災害成因結論

據調查分析，造成此次滑坡地質災害發生的主要原因有兩個：

（1）自然因素（地形地貌、滑坡體巖土性質、水的作用）

滑坡體后緣坡度較為平緩，地表排泄不及時，沿地表裂縫及第四系松散物下滲，土層在水的浸泡后軟化，抗剪強度變小同時土的容重增大，下滑力增加；下伏基巖為泥質粉砂巖是隔水層，斜坡為順向坡，雨水沿土巖接觸面和巖層層面浸潤、徑流，導致滑動面抗剪強度降低。

（2）人為因素

①排土場棄土隨意堆放，未采取加固措施；②地方群眾建房，增加了滑體的荷載；③桐梓縣大河鎮210國道改擴建項目公路施前緣切坡，開挖坡腳，破壞土體原始應力，且開挖后未及時支擋。

礦山排土場隨意堆于斜坡上、切坡未及時支護、居民隨意建房以及降雨是該滑坡發生的主要誘因。

5 結語

桐梓縣大河鎮210國道K20+000至K22+000為原來礦山排土場，斜坡為順向坡，地表堆積層較厚，地質環境條件脆弱，滑坡地質災害易發，大量公路基礎設施和村莊居民受到地質災害的威脅。從研究區域地質災害發育現狀和趨勢來看，礦山排土場的隨意堆放和工程建設開挖未進行及時支護是滑坡地質災害的主要誘發因素，降雨和坡面加載加劇了斜坡變形。鑒于此類地質災害，一方面，礦山在排土場的選址過程中，應該進行詳細規劃和考量，請相關資質單位對排土場進行選址，并進行地質災害危險性評估和環境評價，設計支擋措施；另一方面，進行工程建設前相關職能部門應該要求施工單位在工程施工前對場地進行地質災害危險性評估和環境影響評價，在工程施工前進行合理科學的勘查設計，開挖后及時支護，以減少地質災害的發生。此外，居民自建房屋的問題，相關部門應對宅基地選址進行評估，不能隨意建房。在地質災害發生后，應及時劃定責任，結合地質災害防治相關法律法規對責任單位追責[4]。