楊 峰

（湖北省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊，湖北 襄陽 441000）

經(jīng)濟的發(fā)展受到環(huán)境的限制，自然資源環(huán)境空間要具備高度的完善性才能夠作用于經(jīng)濟建設(shè)中，但部分企業(yè)或者單位不顧集體利益，隨意開采礦產(chǎn)資源，使得區(qū)域地質(zhì)環(huán)境遭到破壞，因此發(fā)生了地質(zhì)災(zāi)害問題，影響人們的生命財產(chǎn)安全，因此要只針對礦山地質(zhì)災(zāi)害治理作出反應(yīng)。準(zhǔn)確分析地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因，針對其中可行的治理方法展開討論，而其中抗滑樁的應(yīng)用凸顯出現(xiàn)實價值，下文將立足于此分析其在災(zāi)害治理方面的有效性。

1 抗滑樁的簡介

（1）技術(shù)施用優(yōu)勢。抗滑樁技術(shù)是20世紀(jì)50年代所發(fā)現(xiàn)的可作用于水利工程與災(zāi)害治理工程中的有效措施，由于其在地質(zhì)災(zāi)害防治方面所起到的作用，因而已廣泛應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害的治理過程，但技術(shù)應(yīng)用仍有可完善的空間，需要結(jié)合具體項目工程給出進(jìn)一步的優(yōu)化措施。而抗滑樁能夠發(fā)揮出多樣化的優(yōu)勢得益于其多種應(yīng)用特點，首先整體來看，構(gòu)造抗滑樁的環(huán)節(jié)較少，施工流程較為簡便，在實際施工作業(yè)環(huán)節(jié)無需過多機械化設(shè)備即可完成任務(wù)，所挖出的土石方數(shù)量小，對于保障原有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起到相應(yīng)的作用，有助于降低礦體遭受不良侵害問題產(chǎn)生的幾率[1]。其次，在抗滑樁使用的過程中涉及到應(yīng)用多種樁型的作業(yè)，說明需要針對不同的工程地質(zhì)條件合理選用，因此較為靈活，僅需錄用相關(guān)地質(zhì)條件信息，說明工況和條件因素即可選用科學(xué)的抗滑樁樁型，具備靈活調(diào)整施工方案的優(yōu)勢?？够瑯赌軌蛱嵘龢扼w本身的抗滑效能，對于抵抗地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生起到促進(jìn)作用，并且具備一定的適應(yīng)性和靈活性，能夠服務(wù)于治理作業(yè)，起到現(xiàn)實效果[2]。

（2）應(yīng)用原則。隨著技術(shù)的不斷拓展，在對礦山地質(zhì)災(zāi)害治理過程中除了要保證治理效果滿足預(yù)期外，還需要針對不同的技術(shù)以及工程建設(shè)條件確定應(yīng)用原則。就抗滑樁在地質(zhì)災(zāi)害治理工程中的應(yīng)用來看，要保證將此結(jié)構(gòu)發(fā)揮出最大效能需要確保所設(shè)置的位置符合周圍環(huán)境特征，具備科學(xué)合理的特性，位置的改變將直接改變后期應(yīng)用的效能，因此出于安全性和穩(wěn)固性的考量，要精準(zhǔn)計算抗滑樁的設(shè)置位置?？够瑯兜奈恢檬艿蕉喾矫嬉蛩氐南拗?，例如：水文條件等，按照礦山地質(zhì)災(zāi)害所呈現(xiàn)的具體形態(tài)，就其前邊緣、滑床速率等展開討論，設(shè)定相符合的施工方案，及時調(diào)整抗滑樁位置，確保所設(shè)置的傾斜角能夠滿足水平承載的需要，鉆入適宜的孔洞深度，從而提升地質(zhì)災(zāi)害治理效果。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害治理工程選用抗滑樁的原因

此工程為三顧路兩側(cè)路塹邊坡，其中所面對的地質(zhì)具備結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成和地貌形態(tài)的差異，整體來看在14號邊坡中應(yīng)用設(shè)置抗滑樁的方式能夠有效發(fā)揮其作用。由于此部分，該段目前邊坡已發(fā)生多處滑移變形，邊坡發(fā)育兩個連續(xù)的滑坡體，兩滑坡體相鄰，且相互獨立。礦體的坡面為林地，種植果木，坡腳修建有擋土墻及截排水溝。邊坡坡頂?shù)匦纹骄?，前緣臨空，坡面較陡，坡度在35°左右，坡面形態(tài)利于雨水匯集下滲。受降雨影響，邊坡坡體越過前緣擋墻滑移變形，滑坡體裂隙發(fā)育，邊界特征明顯。因此更為適合運用增設(shè)抗滑樁的方式。

3 抗滑樁應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害治理工程的有效性分析

3.1 建立計算模型

本文將以運用FLAC3D軟件構(gòu)建計算模型為例。首先要確定好初始應(yīng)力條件，根據(jù)初始應(yīng)力場開展彈塑性計算，在所有礦區(qū)地表、土層均處于水平狀態(tài)時，運用K0系數(shù)法，若沒能處于水平狀態(tài)，則需要應(yīng)用施加重力場的方式，對接計算模型確定的要求。結(jié)合本工程中的具體環(huán)境和地質(zhì)特點，模擬地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后情況，滿足非水平狀態(tài)的計算特點，置零速度場和位移場，設(shè)定模擬應(yīng)力場中的初始狀態(tài)。在確定初始狀態(tài)后，記錄模型總長、詳述剖面圖中顯示的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后礦體的結(jié)構(gòu)，完成以上作業(yè)的目的是更好的契合施工經(jīng)濟和安全的要求，并使得抗滑樁的位置等能夠切實符合水平位移和受力的基本情況，準(zhǔn)確設(shè)定樁徑和樁間距。在計算模型的構(gòu)建中使用庫倫本構(gòu)模型，分不同的樁單元進(jìn)行模擬，給出其中樁徑、樁間距、彈性模量和泊松比，完成滑坡土層參數(shù)的記錄工作，確定好在天然狀態(tài)下礦體土層的體積模量、剪切模量、重度、黏聚力和內(nèi)摩擦角，根據(jù)實際治理工程的參數(shù)，設(shè)定模型邊界條件，按照兩個方向x、y的不同情況，給出滿足約束條件的邊界條件，為后續(xù)分析模型打好基礎(chǔ)。運用FLAC3D軟件經(jīng)過準(zhǔn)確的評測后，可以看出，運用下部開挖的方式對于原有平衡的影響較為明顯，其中上部地質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)了一定的位移形變，說明呈現(xiàn)出滑坡的特點，按照此結(jié)果對比真實礦山開挖導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的情況，發(fā)現(xiàn)其與真實情況相契合，由此證明所設(shè)計的模型符合真實地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的情況，接下來所給出的分析結(jié)果具備可信度。

3.2 計算模型分析

（1）樁位改變的分析結(jié)果。為更準(zhǔn)確的研究樁位改變對原有礦體結(jié)構(gòu)的影響，就不同的位置設(shè)置了抗滑樁，并保證土體等其他參數(shù)維持原狀，分別在距離坡頂35m、70m、105m的位置設(shè)置了模擬用樁體，此實驗中不同樁體的錨固深度為樁徑的三倍。按照以上的操作方式記錄了彎矩、水平位移，形成對應(yīng)的變化圖，從而更好的分析其中所具備的規(guī)律。圖1為在距滑坡坡頂35m處設(shè)置抗滑樁，各項參數(shù)的變化效果，結(jié)合圖示結(jié)果可以看出在35m處設(shè)置抗滑樁可維持穩(wěn)定系數(shù)在1.26的范圍內(nèi)，并且位移較為明顯，并沒有達(dá)到相應(yīng)的抗滑效果。通過分析樁體彎矩可以看出，其所能承受的最大彎矩值為4000KN?m，而剪力為1700KN，所呈現(xiàn)的位移最大值是3.4mm，因此所設(shè)定的距離不合理，布設(shè)的樁體位置過高。即便是抗滑樁僅僅移動了較小的位移，但不能對下部滑體起到實際作用，無法限制其繼續(xù)向下滑動，呈現(xiàn)出安全系數(shù)小的不穩(wěn)定效果，無法針對滑坡滑動起到實際效用，因而不利于管控工程造價，不能夠滿足經(jīng)濟與安全的雙重需求。結(jié)合以上分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在給定滑坡治理方案的環(huán)節(jié)要盡可能在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域增設(shè)抗滑樁。

圖1 樁身彎矩圖

將抗滑樁布置在距坡頂70m時，同樣要生成樁體彎矩圖，根據(jù)分布圖分析可得，在70m處設(shè)置抗滑樁可維持穩(wěn)定系數(shù)在1.34的范圍內(nèi)，并且位移并無明顯的變化，并達(dá)到相應(yīng)的抗滑效果。通過分析樁體彎矩、剪力、位移圖可以看出，其所能承受的最大彎矩值為6200KNm，而剪力為2100KN，所呈現(xiàn)的位移最大值是4mm。因此，將抗滑樁布置在距離坡頂70m處較為合理，符合實際要求。

將抗滑樁布置在距坡頂105m時，還需要生成樁體彎矩、剪力和位移圖，根據(jù)分布圖分析可得，在105m處設(shè)置抗滑樁可維持穩(wěn)定系數(shù)在1.28的范圍內(nèi)，并且位移有明顯的變化，出現(xiàn)整體坡體位移偏大的問題，無法達(dá)到相應(yīng)的抗滑效果。通過分析樁體彎矩圖可以看出，其所能承受的最大彎矩值為3800KN?m，而剪力為1560KN，所呈現(xiàn)的位移最大值是6.5mm。因此，在此種環(huán)境下，位移過大不利于保持礦體的穩(wěn)固性，在最不利的條件下，不具備合理埋深。

（2）錨固深度改變的分析結(jié)果。對于錨固深度改變對于礦體穩(wěn)定性的影響分析過程來講，通過設(shè)置1-5倍的樁徑，模擬實際環(huán)境和條件，準(zhǔn)確記錄了不同參數(shù)變化所對應(yīng)的數(shù)值，依次記錄好彎矩、剪力、位移，結(jié)合上文針對樁位改變所形成的分析結(jié)果將此實驗設(shè)定在距坡頂70m處，從而保證研究不同錨固深度的最優(yōu)解具備現(xiàn)實意義。

首先，分析在抗滑樁為無樁、1-5倍錨固深度的情況下，分別繪制出在所對應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù)值變化圖，對應(yīng)關(guān)系是：無樁-1.05、1-1.2、2-1.28、3-1.34、4-1.35、5-1.35，由此可見，錨固深度為3倍時開始達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)下對安全系數(shù)大于等于1.3的標(biāo)準(zhǔn)，但隨著錨固深度的逐漸增加，其安全系數(shù)并未有明顯的變化，因此說明將抗滑樁錨固深度設(shè)置為3倍即可達(dá)到防滑、提升安全性能的效果。若太小，會出現(xiàn)不安全的問題，而太大，不符合經(jīng)濟的需求。

在錨固深度變化的過程中，水平位移、剪力和彎矩值均在隨之變化，根據(jù)模擬結(jié)果來看，其對應(yīng)關(guān)系見下表1。

表1 不同錨固深度下樁身位移、剪力值和最大負(fù)彎矩值

結(jié)合上表分析可知，在同時考量安全系數(shù)、水平位移值、剪力值、最大負(fù)彎矩值的基礎(chǔ)上，當(dāng)錨固深度為1或者2倍時，無法達(dá)到預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的作用；當(dāng)錨固深度逐漸提高的過程中，處在4-5倍的錨固深度狀態(tài)下，其所承受的最大剪力并未有明顯的變化，仍未2000KN，所能承載的能力仍處在3倍的水平上，因此為保證經(jīng)濟與安全的雙重效果，需要將抗滑樁的錨固深度設(shè)置在3、4倍的范圍，從而提升抗滑效果。

（3）模擬分析總結(jié)論?；谝陨夏Ｐ头治鼋Y(jié)果，可以看出，在其他影響穩(wěn)定性的要素維持不變的情況下，將抗滑樁的位置設(shè)置在距離坡頂70m處能夠達(dá)到最佳的預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的效應(yīng)，而將其設(shè)置在最低處并不能真正意義上滿足經(jīng)濟的要求，因此要兼顧最不利滑面處具備合理埋深的條件，充分提升對礦山地質(zhì)災(zāi)害治理的效果，將抗滑樁布置在出口段到推力分布曲線的反彎點最為有利。就錨固深度的結(jié)果來看，即便是隨著深度逐漸增加，防治效果有所顯現(xiàn)，但相較于3-4倍的深度并未出現(xiàn)明顯的增強，而深度增加代表所需要的工程量也隨之增加，因此為踐行綠色工程的原則，一般將抗滑樁錨固深度設(shè)置在3倍樁徑處。

4 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)過上文的分析，將抗滑樁應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治工程中可達(dá)到提升礦體穩(wěn)定程度，而在本工程中將抗滑樁設(shè)置在距坡頂70m處、錨固深度為3倍最為合理。