陜北地區礦山地質災害的成因機制研究

王維超，袁湘秦

（陜西工程勘察研究院有限公司，陜西 西安 710000）

陜北地區屬于黃土高原地貌，在內外地質營力的作用下，形成了現今溝壑縱橫、梁峁起伏、坡面陡峭、地形殘破、陷穴遍坡的黃土峁梁和梁澗地形地貌，地質環境條件較脆弱，是我國地質災害高易發區，區內地質災害遍布，給當地正常生產生活帶來了極大的威脅[1-5]。

因此，本文選取陜北典型黃土地質災害—長慶油田分公司第九采油廠吳三聯合站地質災害為例，分析研究此類地質災害的成因機制，能夠為該地區黃土地質災害的防治提供一定的理論支持。

1 地質災害基本特征

吳三聯合站地質災害為一滑坡群，位于陜西省吳起縣榆樹溝村，如圖1所示，按滑坡變形強弱劃分為北部西側潛在滑坡（1區）、北部東側潛在滑坡（2區）、南部西側基本穩定邊坡（3區）和南部東側潛在滑坡（4區）。平面形態呈明顯的圈椅狀。各區滑坡體積均大于10萬立方米，小于100萬立方米，為中型滑坡。

滑坡群所在區域地貌屬黃土梁峁區，在新構造運動和河流侵蝕等綜合因素的作用下，形成梁溝相間、連綿起伏的地形。場地地貌單元屬于黃土峁之間的黃土梁，梁頂較平緩，呈長梁狀，溝谷深，溝坡陡，多呈V型，溝深約50.0m～70.0m。

圖1 滑坡分布平面圖

根據鉆探資料，滑坡滑體物質為第四系上更新統馬蘭黃土和第四系中更新統離石黃土，其中馬蘭黃土土質疏松、具大孔隙、垂直節理發育，易于地表水的入滲。離石黃土結構較致密，含鈣質結核層，為相對隔水層。滑帶物質為飽和離石黃土，以軟塑狀態為主，局部為流塑狀態，受坡體滑動力的影響，土體結構雜亂。滑床物質為新近系紅黏土。滑動面位于第四系中更新統離石黃土與新近系紅黏土的接觸帶，最深埋深為24m，1區潛在滑坡軟弱面傾向265°，傾角約11°～31°，形態呈中下緩上部陡；2區和4區潛在滑坡軟弱面傾向95°～105°，傾角一般9°～26°，局部地段坡腳較平緩，均屬于中層黃土滑坡（圖2所示）。滑坡體內未見有地下水位。

圖2 滑坡剖面圖

目前滑坡處于前期發展階段，滑坡體變形特征表現為蠕動變形，滑動距離較小。

2 滑坡成因機制分析

2.1 滑坡形成的影響因素分析

滑坡的形成主要受地形地貌、地層巖性和水（降雨和地表、地下水）的影響。其中，地形是滑坡形成的必要條件，巖性是滑坡形成的物質基礎，水是滑坡形成的主要的誘發因素。

從地形地貌看，坡體位于兩個黃土峁之間的黃土梁的兩側的斜坡地帶，邊坡高度介于40m～74m，坡體較陡，一般為50°～60°。坡體前緣具有一定的臨空高度，為滑坡的形成提供了有利的地形條件。

其次，從坡體堆積物質看，其坡體上部主要物質為較松散回填土、黃土（粉土），下部為新近系紅粘土。其接觸面受原始地形的控制，呈中部高東西兩側低的特征，形成了傾向兩側溝谷的結構面，由于地層形成時代及成因的差異，形成上部較軟松散，下部堅硬致密的地層結構，為滑坡的形成提供了有利的物質和結構條件。

再次，由于勘察區降雨等影響，大量降水滲入坡體內部，上部填土及黃土土體結構相對較疏松，孔隙裂隙較發育，有利于降雨和地表水下滲，由于新近系紅黏土的隔水作用，在新近系頂部形成相對隔水層，飽和軟化第四系中更新統離石黃土，形成滑動面（帶）。

2.2 滑動帶（面）的形成

根據鉆探結果，第四系中更新統離石黃土（粉土），呈濕～飽和狀態，以軟塑狀態為主，局部為流塑狀態，天然狀態下抗剪強度指標遠小于其余土層，且該土層傾向與邊坡傾向一致，構成外傾的軟弱結構面。因此，該軟弱結構面即為該滑坡的滑動帶或滑面。

2.3 次級破裂面的形成

本次勘察現場對裂隙的發育分布情況調查、測繪，結合物探成果及資料的綜合分析，目前場地內的地面裂縫、地基下陷、墻體開裂等現象均為在滑坡體上發育的次級破裂面在地表的變形反映。

次級破裂面的形成原因：由于第四系中更新統離石黃土構成的外傾的軟弱滑動帶（面）的存在，邊坡土體在自身重力的作用下，具有沿著滑動帶（面），向溝谷方向滑動的勢能，在滑坡形成的初期，坡體處于蠕動變形階段，滑動距離小，坡體內的土體受重力影響，在土體內發生剪切破壞，產生的剪切面與土體中原生節理裂隙重合迭加，即在坡體內形成了次級破裂面，鉆探及物探成果表明，滑坡體內的次級破裂面具有多條，并近似平行分布，這些次級破裂面與地表的裂縫重合迭加一體；在地表形成裂縫，并由地面向下縱深發展延伸。

2.4 黃土滑坡形成機制

通過以上分析，陜北黃土滑坡形成機制主要為高陡的黃土地形條件為滑坡的形成提供了空間條件，離石黃土中存在有相對隔水層，為形成飽和軟弱帶提供了地層結構條件，降雨以及人類工程活動產生的生活用水為滑帶的形成提供了水源條件。當降雨及生活用水下滲至相對隔水層形成局部飽水帶時，由于離石黃土飽和后，抗剪強度急劇降低，抗滑力降低，最終土體剪切破壞，坡體發生滑動，形成滑坡。

3 防治措施建議

基于對滑坡形成機制的研究，其治理方案可選擇錨索抗滑樁結合坡率法聯合使用的措施。錨索的錨固段應穿過滑裂面或軟弱結構面進入可靠的持力層中，建議基礎持力層應選新近系紅黏土，并深入紅黏土一定深度。在擋墻或抗滑樁后部(內側)修建排水盲溝，排水盲溝應深入至飽和的第四系中更新統離石黃土中，在擋墻上設置仰斜排水孔，并做好防滲漏措施。

在坡體范圍內及周界外側，應修建完善的排水系統（溝、渠），并應采取水泥砂漿或漿砌石片處理，做好底部防滲漏措施，確保降雨、地表水及時暢通排泄。并進行長期的邊坡變形監測。

4 結語

在滑坡治理之前，一定要對滑坡的基本特征和形成機制進行詳細的研究。在研究成果的基礎上，采取有針對性的工程治理手段。