某礦山滑坡穩定性分析及治理措施

李強 徐旭 阮凡

摘 要：【目的】充分了解礦區滑坡形成機理，科學分析評估滑坡穩定性，提高滑坡治理效果，確保礦區周邊施工及運營安全。【方法】依托于貴州省1∶10 000地質災害+風險斜坡精細化調查示范項目，以貴州省某鎮礦區滑坡治理為實踐，針對滑坡產生機理、滑坡穩定性及工程對策展開綜合探究。通過觀察滑坡裂縫、地表變形及周圍巖石特征，分析滑坡體的基本特征和滑坡的成因機制?！窘Y果】調查發現，在降雨影響下，滑坡軟弱面部分產生泥化夾層，使抗剪強度急劇降低，同時開挖在坡體前緣卸載，多種因素導致滑動變形加劇，最終產生滑坡?！窘Y論】通過滑坡穩定性計算，研究了滑坡體在不同工況下的穩定性，并針對不穩定區域提出了滑坡治理措施，可為同類型滑坡治理工程提供參考。

關鍵詞：礦山滑坡；穩定性分析；滑坡防治措施

中圖分類號：P642.22??? 文獻標志碼：A???? 文章編號：1003-5168（2024）08-0114-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.08.022

Stability Analysis and Treatment Measures of a Mine Landslide

LI Qiang1 XU Xu1 RUAN Fan2

（1.SPIC Guizhou Zunyi Industry Development Co.， Ltd.， Dazhuyuan Bauxite， Zunyi 563000， China; 2.114

Geological Brigade of Guizhou Geological and Mineral Exploration and Development Bureau， Zunyi 563000， China ）

Abstract： [Purposes] This paper aims to fully understand the formation mechanism of landslide in mining area， scientifically analyze and evaluate the stability of landslide， improve the effect of landslide treatment， and ensure the safety of construction and operation around the mining area. [Methods] Based on the 1∶10 000 geological disaster + risk slope fine survey demonstration project in Guizhou Province， the landslide control in a mining area of a town in Guizhou Province was taken as a practice. The mechanism of landslide， landslide stability and engineering countermeasures are comprehensively explored， and the characteristics of landslide cracks， surface deformation and surrounding rock are observed. The basic characteristics of the landslide and the formation mechanism of the landslide are analyzed. [Findings] The survey found that under the influence of rainfall， the weak surface of the landslide produced a muddy interlayer， which sharply reduced the shear strength. At the same time， the excavation was unloaded at the leading edge of the slope， and various factors led to the aggravation of sliding deformation， which eventually led to the landslide. [Conclusions] Through the calculation of landslide stability， the stability of landslide under different working conditions is studied， and the landslide prevention and control measures are put forward for the unstable area， which provides reference for the same type of landslide treatment project.

Keywords： mine landslide; stability analysis; landslide? control measures

0 引言

滑坡是影響我國礦山施工、運維，威脅附近居民、建筑安全的重大地質災害之一?；聦ω敭a、資源、環境等具有巨大的破壞力，嚴重影響礦山企業的正常運轉［1-2］。在礦山施工、運維過程中，坡體的開挖會改變邊坡巖土體的初始應力狀態。隨著土體的松動、雨水的滲入、重力的作用、地震活動，以及不均勻的荷載等誘發因素，坡體內部應力發生改變，極易引起滑坡失穩。尤其在雨季，雨水不斷涌入，土體飽和度升高，抗剪能力會顯著減弱［3-5］。此外，夏季高溫多雨，也會造成地下水升高，甚至形成短期洪澇災害［6］。如果土體暴露的范圍和強度達到了極端的情況，就會發生山體崩塌或滑坡等災害，不僅影響正常的施工，造成經濟損失，還可能造成人員傷亡［7-8］。因此，對滑坡的成因機制進行分析并采取必要的防治措施一直是工程建設，尤其是礦山運行過程中的重中之重［9］。本研究結合貴州省某鎮礦區滑坡的治理情況，分析了滑坡體的特征和成因機制，提出了滑坡治理措施。

1 工程概況

該礦區位于遵義市務川縣某鎮，滑坡位于斜坡上，中上部地形較陡的地段地面出現裂縫并不斷發展?；嬉沿炌?，滑坡周界已經形成清晰錯坎，礦區受滑坡變形影響嚴重變形，出現開裂現象。據實地勘察，該滑坡一直在變形發展，一旦發生下滑，下方的工業廣場將無法使用，并且會嚴重威脅村民生命及財產安全?；略嫉匦握w西高東低，整體坡向為正東方向，滑坡前緣發育南東向侵蝕沖溝，沖溝北東側為一山峰。整個滑坡區為“圈椅狀”負地形?；轮骰驗?0°，高差為1 113 m?；碌闹泻蟛繛樾逼碌匦?，平均坡度為28°，中前部為緩斜坡及緩平臺，前緣為人工切坡形成的高約25 m，坡度約55°的陡傾臨空面。

2 滑坡分析

2.1 滑坡變形特征分析

滑坡后緣一帶為斜坡地形，坡度為28°～35°。土地多為荒地，局部旱地耕種。土層厚度為2～8 m，為含碎塊石粉質黏土，結構松散。

滑坡頂部由于下滑形成高2.5 m，坡度45°的陡壁，根據實地調查，后緣滑動了2～3 m。由于滑坡深層的滑動變形，導致中部產生拉張裂縫，使后緣應力發生變化，致使滑坡變形?；潞缶壆a生拉張裂縫和剪切裂縫，其中拉張裂縫的長度達64 m，貫穿滑坡的后部邊界，包含了數個正北走向的小裂縫，相互間隔1～3 m，寬0.3～0.5 m，最大的可見深度1 m，且多為新生裂縫。而走向為60°的剪切裂縫長達30 m，呈現羽狀開裂，最大寬度達到0.5 m，開裂范圍寬度8 m，為新生裂縫?；潞缶壍乇硗馏w暴雨后呈飽水狀態，軟塑—流塑狀，局部滲冒渾水（如圖1所示）。

滑坡中部地形為階狀微地貌，其主體由平臺自上而下過渡成為斜坡，其坡度約為30°?；轮胁恐饕晒疟浪逊e區組成，其主要成分為石灰石巨石，含量約占50%，平均塊度為2 m，最大塊度達6 m×3 m×3 m。由于石灰石堆積和陡峭的地形，導致滑坡中部變形劇烈，而且階梯狀的地貌使得平臺區域變形較集中，而在斜坡地帶則變形較小。

滑坡下部坡度較緩，與中部相比，塊石較少，變形跡象明顯減少。地面主要發育1組剪切裂縫和1組拉張裂縫，其中位于左下側的剪切裂縫長30 m，寬20 cm，可見部分深度達到20 cm，內側隆起20 cm，而位于南部后緣的拉張裂縫長8 m，寬30 cm，向下錯位10～20 cm。地面裂縫如圖2所示。

滑坡前緣由于是人工切方段，處于臨空狀態（如圖3所示），且阻抗段被清除后，古崩塌堆積層由于應力變化產生蠕滑，擦痕長度達到40 cm。由于擋土墻被嚴重破壞，雨水滲入導致小規模崩塌頻發，致使坡腳變形隆起。

2.2 滑坡巖土結構

滑體的古崩塌堆積層主要是由厚度4.0～19.0 m的含碎石粉質黏土組成。厚度隨著坡向由上而下逐漸變厚，組成堆積層的灰巖塊石含量也逐漸減少，其中滑坡后緣塊石含量約占60%，中部塊石含量約占50%，滑坡前緣塊石含量約占20%，而臨空面只有少量塊石。滑坡體土質主要為硬塑—可塑狀的粉質黏土組成，顏色呈黃—灰色。

滑動面主要是巖土分界，鉆孔揭露滑動面厚度約為10～50 cm，其臨空面主要成分為夾有少量泥巖碎石的可塑粉質黏土，顏色呈現灰綠、灰黃色。滑床主要成分是志留系下統韓家店組薄層強—中風化頁巖、泥巖，顏色呈灰綠色、灰黃色，巖體的節理裂隙較發育，雨水滲入后容易崩解。

2.3 滑坡邊界特征

滑坡的后緣是山丘與斜坡過渡的山麓帶，地形變化明顯，覆蓋層厚度差異較大。頂部山丘坡度大于60°，基巖出露，下部斜坡坡度約為35°，斜坡覆蓋層厚度大于3 m，且該斜坡底部形成了高為2.5 m的滑坡后壁。

滑坡左側邊界坡度較緩，與上部存在高1 m的下錯陡坎，并發育有向正東延伸的拉張裂縫。由于受到外側山體的阻擋，滑坡滑動方向向南東改變，且底部邊界發育伴生剪切裂縫?；掠覀冗吔缤鈧仁欠€定的山體，內側為第四系覆蓋層，厚度差異明顯。由于地形及覆蓋層的限制，滑坡右側邊界發展至主平硐上部斜坡，且發育有高為1～2 m的錯坎?；瑒用嫒藶閹r土分界，部分地區存在基巖出露，坡壁光滑，滑動擦痕明顯，最長可達1.5 m。

3 滑坡成因分析

3.1 地形地貌因素

該礦區屬侵蝕溶蝕中山地貌類型。斜坡底部沖溝標高為980.8 m，斜坡上部陡崖頂標高為1 481.8 m，相對高差為501 m。斜坡帶下緩上陡，下部緩坡區坡度一般為15°～25°，上部斜坡區坡度一般大于35°，斜坡頂部為陡崖地形。地形總體西高東低，主要山脊和沖溝均近西東向發育。

3.2 地層巖性因素

坡體上部存在較厚的松散堆積體，穩定性較差，下部強風化層與上部堆積體之間黏結力較小，容易產生滑動面。上覆堆積體根據成因可劃分為人工堆積、古崩塌堆積、滑坡堆積，以及殘坡積的含碎石黏土、碎石土、塊石土，結構松散。

3.3 地質構造因素

區域大地構造屬揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳岡北北東向構造變形區，勘查區位于栗園向斜東翼，其間無斷裂通過，地質構造簡單，巖層單斜產出，地層產狀285°∠15°。巖體節理發育，巖體完整性較差。巖體中主要發育2組裂隙：①組為92°～108°∠58°～80°，面平直，張開約為5 mm，延伸3～5 m，間距0.4～1.60 m，泥質充填，結合很差，屬于軟弱結構面；②組為12°～18°∠45°～54°，張開約為3 mm，延伸2～3 m，間距1.0～2.50 m，碎屑充填，結合差，屬于軟弱結構面。

3.4 水文地質及降雨因素

該礦區地處山麓斜坡地帶，地形西高東低，既接受上游側向補給和地表徑流下滲補給，又是下游地下水的補給源。雖然整個滑坡區域沒有較大的匯水面積，但是由于上覆堆積層結構松散，當相對滑動時，雨水滲入，坡體受到擾動后，孔隙率增大，導致雨水極易下滲，加重滑坡體，加劇滑坡的變形滑動，降低滑坡穩定性。監測數據表明，降雨后滑坡變形明顯加劇，變形速度明顯加快，而在晴天則與之相反。

3.5 人類活動因素

工業廣場處早期主要是古崩塌堆積層，施工前處于穩定狀態。由于人為施工等原因，該區域逐漸變為緩坡區，尚處于穩定狀態的抗滑段，再加上北側山體為穩定的巖質區，導致斜坡整體處于穩定狀態。隨著工業廠區的建設，坡腳荷載被挖，斜坡應力釋放，消減了坡腳的抗滑能力，導致原始穩定的古崩塌堆積體產生失穩滑移，并隨著開挖的繼續而逐漸加快。

4 滑坡穩定性計算及防治措施

4.1 滑坡土樣試驗結果

經過實地勘察，觀察滑坡裂縫、地表變形及周圍巖石，發現該滑坡總體呈曲線方式運動。具體計算公式見式（1）。

Kf=[i=1n-1（（（Wi（（1-rU）cosαi-Asinαi）-RDi）tan?i+CiLi）j=1n-1ψj）+Rni=1n-1（（wi（sinαi+Acosαi）+TDi）j=1n-1ψj）+Tn] （1）

其中：

Rn=[（Wn（（1-rU）cosan-Asinan）-RDn）tan?n+CnLn]

Tn=[（Wn（sinan+Acosan）+TDn）]

[j=in-1ψj=ψiψi+1ψi+2……ψn-1]

式中：[ψj]是第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i+1塊段的傳遞系數（j=i），即[ψi]=cos（ai-ai+1）-sin（ai-ai+1）tan[?]i+1；Wi是第i條塊的重量，KN/m；Ci是第i條塊內聚力，kPa；φi第i條塊內摩擦角，°；Li是第i條塊畫面長度，m；αi是第i條塊畫面傾角，°；βi是第i條塊地下水流向，°；A是地震加速度（重力加速度g）；Kf是穩定系數。

根據實地勘察和地質調查資料，以及滑坡的變形特征，將該滑坡分為北區與南區。北、南兩區的變形范圍與滑坡內應力分布及穩定性差別較大。

滑坡北區：滑坡中上部滑動方向為正東向，至中下部遇外側山體阻擋滑動方向轉向南東向。因此，以ZK4處為拐點（命名為0點），選取2-2'上段與1-1'下段組合為“剖面2-0-1'”作為北區滑坡穩定性計算的代表剖面（如圖4所示）；滑坡南區：剖面4-4'縱切滑坡上下，且該剖面上滑坡變形跡象最為明顯，故選取4-4'剖面作為滑坡南區穩定性計算典型剖面（如圖5所示）。

滑坡的危害對象等級為二級，設防安全等級也為二級，故安全等級要求較高，該滑坡變形體的變形大，滑坡綜合影響因素較多，劃分標準見表1。

計算主要考慮降雨因素。穩定性分析計算的荷載為滑坡體自重（天然自重及暴雨條件下自重）。因滑坡區地震基本烈度小于Ⅵ度，計算時無須考慮地震力的影響。綜合考慮上述幾種荷載對滑坡的作用，將滑坡穩定性計算劃分為兩種工況：第一種工況為天然情況，自重；第二種工況為暴雨情況，自重+50年一遇暴雨，滑體容重取飽和參數，滑帶土取天然參數。兩種工況的穩定性計算結果見表2。

經穩定性計算，滑坡在天然狀態2-0-1'剖面處于不穩定狀態，4-4'剖面處于基本穩定狀態，在自重+50年暴雨+地下水狀態時，滑坡2-0-1'剖面處于不穩定狀態，4-4'剖面處于欠穩定狀態，這與滑坡北區變形跡象較南區明顯，且于暴雨時滑坡變形嚴重完全吻合。

4.2 滑坡治理措施

①卸荷：針對滑坡范圍及荷載情況，通過計算，卸去滑坡上部的荷載，降低滑坡的下滑力，保持滑坡穩定。

②支擋：根據滑坡的滑動特征，通過采用抗滑樁抵抗下滑力，提高滑坡穩定性。

③排水：由于裂隙發育、雨水下滲容易導致滑坡失穩。應針對現場情況，采取封堵裂縫，開挖排水溝、截水溝等措施防止雨水下滲，同時采用仰斜式泄水孔排除滑坡內部水。

④護坡：滑坡上部覆蓋層主要為粉質黏土，為了提高土體穩定性，可采取種草植樹等措施，提高土體黏結性，降低滑坡下滑力。

5 結語

本研究中的滑坡是由存在滑坡形成條件的斜坡在自然及人為因素的干擾下形成的，其誘因主要體現在內部的不穩定，以及外部的雨水侵蝕和人為破壞?；掳l生后，一直處于緩慢的變形之中，由于滑體上裂縫發育，結構松散，應力仍未平衡，在暴雨影響下，滑體因飽水而增加自重，滑面因飽水而抗剪力學強度降低，滑坡因應力調整而產生變形，繼續下滑?；履蠀^有礦山主、副平硐，滑坡右側自然沖溝兩岸居住村民。若滑坡失穩變形，極易發生快速下滑，必將影響廣場的建設使用、威脅主、副平硐生產安全和村民的生命財產安全。

鑒于滑坡區域地質環境脆弱，滑坡變形加劇，應通過建立健全監測機制，加強對滑坡變形的監測。在變形嚴重的危險地段，設立顯著的警告標識牌，禁止人員活動。同時，對滑坡表層松散土體進行機械削方，在滑坡區外圍及內部布置地表截排水溝，在已破損擋墻內側緩平臺處設置抗滑樁，從而提高滑坡穩定性。

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（欄目編輯：陳萌萌）

收稿日期：2023-12-19

作者簡介：李強（1975—），男，本科，工程師，研究方向：采礦工程。