山西某煤業公司廠區支干道滑坡成因分析

陳 燕

(山西省勘察設計研究院有限公司，山西 太原 030013)

1 概述

山西某煤業公司廠區支干道滑坡位于臨汾市鄉寧縣管頭鎮上善村東北方向450 m，地處溝谷地帶，該溝谷的東側邊坡體上開挖了一條車輛向外通行的公路，寬7 m左右。由于開挖修筑公路，使得公路上方坡體的全～強風化頁巖產生了滑動，清除滑坡堆積物后灰巖裸露，地表水通過節理和裂隙滲入巖體，軟化泥巖。開挖公路產生的碎石堆于公路下方邊坡坡腳，后期在人工開挖坡腳碎石后，導致公路下方邊坡發生了滑動，對此處通過的車輛帶來潛在的危險。因而，對廠區支干道滑坡的變形機理進行深入研究并針對性地采取適宜的治理措施，非常有必要。此外，通過此研究，還可以對類似災害治理工程起到借鑒作用。

2 滑坡特征

滑坡地貌形態呈陡緩相間，整個坡體坡度約30°～35°，主滑方向約320°，坡腳由于受到人開挖和塌落體堆積形成陡坡，坡度介于40°～50°之間。滑坡地形在空間形態上近似圈椅狀，軸線長約47 m，寬度約為86 m。滑坡后緣壁最高為1.5 m，除后緣發育有臺階外無其他錯落臺階，該臺階坡度10°～20°，錯落高度0.5 m～1.5 m(如圖1所示)。

根據勘查結果，共發現三層滑動面：由第④層泥巖組成的第一層滑面(見圖3)，第⑥層泥巖組成的第二層滑面(見圖4)，第⑧層泥巖組成的第三層滑面(見圖5)，泥巖層面可見輕微擦痕，滑動破碎帶厚度約10 cm～20 cm。根據鉆孔及探槽資料，第⑥層和第⑧層泥巖有明顯的因錯動而破碎的滑動帶。

滑床與滑面相互貼附，滑坡后部滑床為石炭系上統太原組(C3t)泥巖。石炭系泥巖屬軟巖，巖石力學強度、抗風化能力和抗侵蝕剝蝕能力較差，遇水易泥化。

滑坡后壁明顯，落差介于0.5 m～1.5 m，裂縫寬度約10 cm，深約5 m～10 m，遠處觀察，后壁延公路伸展并形成陡坎(見圖6)。滑坡后緣發育有1級錯落平臺，平臺寬度為3 m～5 m，坡度5°～10°，錯落高度0.5 m～1.5 m，臺階后壁呈鋸齒狀(見圖7)。

根據現場踏勘，滑坡后緣共發育5條拉張型伴生裂縫(L1～L5)。L1裂縫寬20 cm，延伸長度約40 m，裂縫走向224°；L2裂縫寬10 cm，延伸長度約40 m，裂縫走向224°；L3裂縫寬20 cm，延伸長度約40 m，裂縫走向224°；L4裂縫寬15 cm，延伸長度約60 m，裂縫走向224°；L5裂縫寬10 cm，延伸長度約40 m，裂縫走向224°；L6裂縫寬10 cm，延伸長度約25 m，裂縫走向224°。裂縫間距50 cm～90 cm，L1～L5相互平行，并且都平行于公路，裂縫寬度由中間向兩端逐漸變小直至尖滅。此處的5條滑坡裂縫從誘發應力角度分析均為拉張型裂縫，見圖8。根據調查，發現在滑坡前緣有泥巖剪出，剪出口有被剪碎的泥巖外露(如圖9所示)。

滑坡體巖性為泥巖、石灰巖和薄層黃土，屬于順層巖質滑坡；滑坡體厚度3 m～11 m，屬于淺層滑坡。滑坡后緣發育5條橫向拉張型裂縫，變形過程為下部先滑，使上部巖土體失去支撐而滑動，屬于牽引式滑坡；根據走訪調查，此處邊坡坡腳由人工開挖形成臨空面，在連續降雨的條件下誘發，屬于工程滑坡；從滑坡要素、地形地貌、工程地質特征等因素分析，該滑坡整體仍處于不穩定狀態，屬于活動滑坡，在多種因素作用下容易再次復活滑動；該滑坡變形速度較緩，只能通過監測儀器觀測變形量，屬于蠕動型滑坡；根據調查訪問，滑坡形成于2013年4月，目前整體處于不穩定狀態，屬于新滑坡；根據本次勘探，滑坡體最厚11 m左右，滑坡橫寬約47 m，長約87 m，滑坡體方量約20 500 m3，屬于小型滑坡。

3 形成機理

研究區有幾個條件很利于滑動：

1)滑坡巖體發育有兩組優勢節理，其產狀為322°∠77°，271°∠74°，是一組X形交錯節理，使后壁的巖體與母體分離；

2)第①2層的素填土有很好的透水性，雨水及地表水下滲并在隔水性較好的泥巖層處聚集，增加邊坡整體荷載。同時泥巖在大量入滲水的作用下被軟化，使結構面抗剪強度急劇降低，當剪切應力大于抗剪強度時，便形成滑坡。

該滑坡后緣發育有張性裂隙，應該是斜坡巖體沿下伏軟弱面向坡前臨空面滑移，使坡體解體，屬于滑移—拉裂破壞類型。分析認為滑坡形成過程如下：

第一階段(開挖階段)：當坡腳被開挖，原先的阻滑段被破壞，坡肩和坡腳處應力集中，坡頂拉應力集中，坡體后緣容易形成拉裂隙。在斜坡上存在有向下的推力，推力在坡腳集中。從最大主應力的分布來看，從坡體內部到坡角，應力方向由豎直逐漸向水平方向過渡且近似與斜面平行，在坡腳匯集。由于人工開挖坡腳在坡前形成臨空面，坡體沿軟弱結構面向臨空方向蠕動。加之清除公路上方滑坡堆積物使灰巖裸露，地表水易沿節理裂隙進入巖體，使得泥巖軟化(見圖10)。

第二階段(變形階段)：當坡體開挖后，坡體在開挖面的應力朝新的臨空面方向釋放，坡體出現開裂，產生卸荷節理裂隙。節理裂隙一般沿坡體的軟弱面或應力集中區形成，當卸荷應力大于巖土體的抗剪強度時產生拉張裂隙；當卸荷節理產生時，所產生的節理面也就成了新的卸荷面，導致整個坡體從下至上逐漸出現破壞，變形區逐漸向上擴展。此滑坡滑移面向臨空方向傾角使得上覆巖體的下滑力超過該面的實際抗剪阻力，所以坡體開始滑動變形，考慮到坡體軟弱面的殘余摩擦角(φr)與軟弱面傾角(α)接近，故滑坡從變形向滑動有一過渡過程，此過程滑坡會發展為由坡前向頂緣逐步解體的塊狀滑坡，此次勘查滑坡的6條裂縫的形成原因就是如此(見圖11)。

第三階段(滑動階段)：坡體上部受拉應力形成張拉裂縫，并隨時間推移逐步向兩側延伸和向深處擴展，最終與下部的節理裂隙帶導通，隨著形變量累加，軟弱結構面逐漸貫通再也無法承受上覆的下滑力，當軟弱巖層(泥巖層)被完全剪斷，滑動面隨之形成，當有降雨和地表水或其他外力因素時滑坡就會呈崩塌式下滑(見圖12)。

4 滑坡治理建議

滑坡的防治措施主要包括：通過截排水工程防止或消除地表及地下水對坡體穩定性的不良影響，減輕荷載并改善邊坡巖土體的力學強度。考慮到此處的地質環境條件及現狀條件，針對滑坡的特征及變形特征，綜合分析對該滑坡采用削坡、支護工程結合截水工程進行治理。

5 結語

1)滑體為坡殘積粘土及泥巖，形成軟弱的滑帶，具備滑坡形成的地質結構條件；研究區地形高差較大，地貌形態呈陡緩相間的臺階狀，坡面傾角較大，人工開挖坡角形成陡坡，具備滑坡形成的地形條件。

2)坡腳開挖是本次滑坡發生的主要誘發因素，其形成過程分為三個階段：開挖階段、變形階段、滑動階段。