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        河南平寶煤業(yè)風井滑坡特征及防治措施

        2015-02-23 07:06:26陳懷玉任鴻飛
        地下水 2015年4期
        關鍵詞:沖溝風井滑坡體

        陳懷玉,任鴻飛

        (1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊,河南 鄭州450016;2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊,河南 洛陽471002)

        1 勘查區(qū)概況

        1.1 自然地理條件

        勘查區(qū)行政隸屬于許昌市襄城縣紫云鎮(zhèn)管轄,位于襄城縣西南方向張莊村東部山坡,與縣城直線距離約8.4 km。

        勘查區(qū)位于山前地帶,地勢由東至西逐漸降低,地形坡度20°~40°。海拔高程為50~180 m,相對高差約130 m,屬剝蝕丘陵,谷坡植被較發(fā)育,除耕地外,地表植被覆蓋率達40%~60%。地表為第四系坡積物、殘坡積物覆蓋,下伏二疊系砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。

        1.2 氣象水文

        勘查區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候區(qū),四季分明。據(jù)襄城縣氣象局1952~2002年資料,多年平均氣溫14.9℃,極端最高氣溫42.3℃,極端最低氣溫 -19.5℃;多年平均蒸發(fā)量1 620.6 mm,多年平均降水量 764.2 mm,降水量年際變化大,年最大降水量1 264.2 mm,年最小降水量441.2 mm。降水量年內(nèi)分配不均,降水多集中在6~9月份,占多年平均降水量的61%。

        治理區(qū)屬于汝河水系,治理區(qū)北側沖溝為季節(jié)性沖溝,由東北向西南流入張莊水庫,再由南向北流入汝河。北側沖溝流域面積約3 km2,現(xiàn)狀調(diào)查時,沖溝內(nèi)地表水流量約10 m3/d,雨季較大,可達 300 m3/d。

        圖1 滑坡體地形地貌

        1.3 水文地質(zhì)條件

        勘查區(qū)地下水類型為松散巖類孔隙水與基巖裂隙水,含水巖組是碎石層、砂巖,賦存條件差,富水性弱,地下水水量貧乏,大氣降水是地下水的主要補給來源。地下水由東北方向的第四系孔隙水與基巖裂隙水補給,沿項目區(qū)第四系堆積層,以地下徑流與泉點形式,向西南方向排泄。來源于項目區(qū)東側地下水,在滑坡體東側約70 m處沿沖溝轉向南排泄。

        2 滑坡體特征

        2.1 滑坡體地形地貌

        滑坡體位于山前坡腳地帶,地勢總體東高西低,外力地質(zhì)作用以剝蝕堆積為主??辈閰^(qū)地貌類型屬剝蝕構造丘陵,地形上東高西低,坡向70°~80°,坡度20°~40°。滑坡地形地貌見圖1。

        2.2 滑坡體空間形態(tài)特征

        2.2.1 滑坡體范圍

        整個勘查區(qū)內(nèi)大部分地段為第四系覆蓋層,局部地段見基巖出露,滑坡體處于蠕動狀態(tài)(見圖2)。發(fā)現(xiàn)坡體有受雨季影響的變形特征,存在形成滑坡地質(zhì)災害的可能?;麦w東側、北側均發(fā)現(xiàn)有大的裂縫,寬5~20 cm,西側圍墻變形產(chǎn)生裂縫,圍墻內(nèi)建筑物位移并伴有地面隆起。北側為一天然沖溝。

        2.2.2 滑坡體空間形態(tài)特征

        該滑坡體在平面上呈近似圈椅狀,地形上東高西低,坡向約70°~80°,坡度20°~40°?;麦w橫向寬度約70 m,縱向長度約40 m,主滑方向225°,原滑坡體厚度10~14 m,平均厚度9 m,滑坡體面積約3 500 m2,堆積體體積約5.1×104m3,屬小型滑坡。

        圖2 滑坡體形態(tài)

        2.3 滑坡物質(zhì)組成及結構特征

        2.3.1 滑體

        5)強風化石英砂巖灰-灰黃色,強風化,原巖結構構造已被破壞,大部分已風化呈砂狀,部分呈短柱狀,錘擊易碎,鉆孔未揭穿該層。

        2.3.2 滑帶和滑床

        根據(jù)各勘查鉆孔揭露和鉆孔剖面圖顯示,第③層碎石層為滑動帶,下部為粘土,屬隔水層,滑床為下伏老粘土和強風化砂巖,見工程地質(zhì)剖面圖(見圖3)。

        圖3 1-1'工程地質(zhì)剖面圖

        圖4 墻體變形

        2.4 滑坡變形特征

        通過對該滑坡體工程地質(zhì)測繪及勘查,該滑坡體后緣有多條由于滑坡體滑動形成的拉張裂縫,裂縫寬20~60 cm,沿著滑坡體邊界發(fā)展,形成滑坡圈椅,滑坡壁最高60 cm,近乎直立;滑坡體前緣對風井場地建筑造成鼓脹裂縫和破壞,墻體裂縫一般4~6 cm,詳見圖4~圖7。

        圖5 墻體裂縫

        圖6 地面隆起

        圖7 地面隆起

        3 滑坡的穩(wěn)定性分析及推力計算

        3.1 計算剖面及工況的確定

        計算模型主要根據(jù)工程地質(zhì)剖面鉆孔的地層分布,結合地質(zhì)環(huán)境條件和滑坡特征確定滑面。在滑坡體上選取1-1’剖面、2-2’剖面為典型剖面進行穩(wěn)定性計算和推力計算。

        根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2001)2008版,襄城縣抗震設防烈度為6度,設計基本地震加速度值為0.05 g,設計地震分組為第一組,設計時可以不考慮地震荷載。

        降雨與地下水使滑體、滑帶飽水是影響滑坡體穩(wěn)定性的主要因素,這里只考慮持續(xù)降雨工況及滑體飽水情況的穩(wěn)定系數(shù),即自重+地下水+暴雨。

        3.2 滑坡的穩(wěn)定性計算

        根據(jù)前述滑坡變形破壞模式分析,當滑坡沿巖土界面附近形成滑動帶時,其滑面結構為折線型。按《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)的相關要求,并結合該滑坡災害的特點,采用剛體極限平衡法的傳遞系數(shù)法定量分析計算其穩(wěn)定性與剩余下滑推力,見表1和表2。

        表1 滑坡體穩(wěn)定性計算成果匯總表

        表2 滑坡體下滑推力計算成果匯總表

        從計算結果可知,滑坡在暴雨及連續(xù)降雨的作用下,其穩(wěn)定系數(shù)最低。

        4 治理工程設計

        4.1 防治目標與原則

        治理的目標是確保礦山企業(yè)建筑設施安全及電力供應正常,保證正常生產(chǎn)。原則是治理后50年內(nèi)不再發(fā)生滑坡。

        4.2 防治工程設計參數(shù)建議

        依據(jù)勘查成果資料,結合治理工程部位巖土工程地質(zhì)特征,為滿足防治工程設計需要,在勘查中針對防治設計工作所涉及的地質(zhì)參數(shù)進行取樣試驗分析,經(jīng)計算分析,各類型巖土體具體設計參數(shù),綜合確定為碎石(含粉土)天然重度26 kN/m3,含碎石粉質(zhì)粘土天然重度19.32 kN/m3,粘聚力27 kPa,內(nèi)摩擦角 19°,碎石(含粘土)天然重度 25.4 kN/m3,內(nèi)摩擦角 22°,粘聚力 30 kPa,粘土天然重度 19.9 kN/m3,粘聚力45 kPa,內(nèi)摩擦角23°,石英砂巖抗剪強度45 Mpa?;瑒訋烊恢囟?0 kN/m3,剪切指標 c=25 kPa,φ=14°。

        4.3 工程布置及主要治理工程

        對滑坡采用削方減載、抗滑樁及樁間梁、掛鋼筋網(wǎng)噴射砼護坡和地表排水的工程措施加以治理。其中抗滑樁布設于滑坡體前緣風井場地東部圍墻外側,抗滑樁采用鋼管樁,樁徑133 mm,樁中心間距600 mm,樁長30 m,共布設226根;樁上部用鋼筋混凝土連接梁相接。

        截水溝布置在滑坡體后緣上部便道的西側,截面尺寸為梯形,上口寬2 m,下口寬0.8 m,深 1.7 m;排水溝沿設計邊坡坡腳處布置,截面尺寸為梯形,上口寬900 mm,下口寬700 mm,深400 mm。

        監(jiān)測系統(tǒng):主監(jiān)測斷面1個,A型監(jiān)測墩4個。采用儀器監(jiān)測為主和宏觀巡視為輔結合的監(jiān)測方法,進行工程施工監(jiān)測和防治效果監(jiān)測。

        5 防治效果

        河南平寶煤業(yè)有限公司風井山體滑坡治理工程費用共計約65萬元,2012年12月竣工,目前該風井以正常投入使用,見圖8~圖9。

        圖8 后緣截水溝

        圖9 掛鋼筋網(wǎng)噴射砼護坡

        [1]陳懷玉,王道山,等.河南平寶煤業(yè)有限公司風井山體滑坡治理工程地質(zhì)災害勘查報告、施工圖設計.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊.2001.2.3.

        [2]滑坡防治工程勘查規(guī)范(DZ/T 0218-2006).國土資源部.2006.

        [3]滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范(DZ/T0219-2006).國土資源部.2006.

        [4]張倬元,等.工程地質(zhì)分析原理.地質(zhì)出版社.1994.

        [5]陳祖煜,等.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析.地質(zhì)出版社.2002.

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