李 沖，楊 斌，張曉濤

（中國煤炭地質(zhì)總局 第三水文地質(zhì)隊(duì)，河北 邯鄲 056001）

0 引 言

興仁市地處貴州省西南部的斜坡地帶，屬典型喀斯特地貌區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，降雨集中，為貴州省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域。區(qū)內(nèi)峰叢、洼地、溶斗、溶洞發(fā)育，碎屑巖地層在逆向坡地帶易形成陡崖、陡坡，在煤礦開采區(qū)，受采動影響，邊坡地帶容易下沉，造成滑坡地質(zhì)災(zāi)害[1]。

本文研究的老鷹山邊坡位于貴州省興仁市潘家莊鎮(zhèn)雞場坪村白馬山組西南側(cè)，距離白馬山村民組直線距離580 m，距離韋家寨組直線距離760 m，是典型的內(nèi)外因共同作用形成的潛在地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)。其為中山斜坡地貌，下伏軟質(zhì)基巖，山體中下部含多層可采煤層，在下部煤層被開采后因采空區(qū)垮落、下降形成采動邊坡，坡面在采空區(qū)地表移動邊界角附近出現(xiàn)張拉錯臺裂縫[2]，在長期降雨的外因作用下，邊坡形成潛在滑移隱患，危及附近村民生命財(cái)產(chǎn)安全。本文通過對老鷹山采動邊坡變形機(jī)理的分析研究，對潛在滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價并預(yù)測滑坡失穩(wěn)影響范圍，提出針對性的防治對策，為后續(xù)勘查、設(shè)計(jì)和治理工作提供參考。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)條件

研究區(qū)地勢總體為北西高南東低，最大相對高差為567.50 m，出露的地層由老至新主要為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)、三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)及第四系(Q)。龍?zhí)督M為本區(qū)含煤地層，含煤層18～24層。區(qū)內(nèi)出露及下伏巖性主要為軟質(zhì)巖，受采空區(qū)垮塌影響，上覆頂板下沉導(dǎo)致坡體巖石垂直節(jié)理裂面混亂[3]。

1.2 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)基巖裂隙水主要賦存于下伏粉砂巖、泥巖、灰?guī)r節(jié)理裂隙中，靠大氣降水補(bǔ)給，以巖土接觸面和節(jié)理裂隙為排泄通道，最終向潛在滑坡前緣低洼處及采空區(qū)排泄。據(jù)了解，下部11501、1152、1151、11701、1171等采空區(qū)，枯水季排水量約12 m3/d，汛期排水量約28 m3/d。

第四系松散孔隙水主要賦存地表覆蓋碎石土、含碎石粘土、粉質(zhì)粘土的松散孔隙中，接受大氣降水補(bǔ)給后下滲至巖土接觸面、巖石節(jié)理裂隙中，最終排泄到潛在滑坡前緣低洼處。

2 潛在滑坡特征

2.1 邊界特征

潛在滑坡后緣高程1 846 m，前緣高程1 410 m，滑坡前緣斜坡坡度30°，中部呈臺階狀緩斜坡，上部因臨崖，橫坡較陡[4]，形態(tài)上陡—中緩—下陡，如圖1所示。潛在滑坡前緣為已開采的M7號煤層露頭斜坡臨空面，寬280 m，滑坡后緣位于L1與L2之間的山間鞍部，右側(cè)緣為小路附近，左側(cè)緣為裂縫L4附近，如圖2所示。由于目前未形成連續(xù)貫通滑動面，除后緣邊界特征明顯外，其余邊界均不明顯。

圖1 潛在滑坡體全貌照片F(xiàn)ig.1 Aphoto of potential landslide body

圖2 坡面張拉裂縫照片F(xiàn)ig.2 Aphoto of tension fissures of side slope surface

2.2 形態(tài)規(guī)模

潛在滑坡平面形態(tài)近似“橢圓形”，縱長860 m，平均寬度365 m，平均厚度約120 m，體積約3 795×104m3，主滑方向90°，為一潛在特大型牽引式基巖滑坡。

2.3 巖土體結(jié)構(gòu)特征

潛在滑體為第四系粘土、崩塌堆積體及下伏薄至中厚層泥巖、泥砂巖、砂巖、灰?guī)r等。厚度35～190 m不等。由于滑面尚未形成，通過MidasGTSNX軟件模擬分析，滑面為采空區(qū)地表移動邊界角附近及采空區(qū)垮落斷裂帶邊界附近，如圖3所示?；矠槎B系龍?zhí)督M至三疊系飛仙關(guān)組泥巖、泥砂巖、砂巖、灰?guī)r等，及采空區(qū)垮塌堆積體。

圖3 邊坡特征分析圖Fig.3 The side slope feature analysis

3 潛在滑坡變形機(jī)理

3.1 影響因素

3.1.1 內(nèi)在因素

（1）形態(tài)特征。邊坡坡面中上陡，中下緩，呈折線形臺階狀，地形坡度15°～34°，局部陡坎50°～65°，為滑坡滑動變形提供了空間幾何條件和臨空條件。

（2）巖土組合特征。潛在滑體主要由泥巖、砂巖、泥砂巖層組成，易風(fēng)化，出露及下伏巖性主要為軟質(zhì)巖，遇水易泥滑、軟化，抗剪強(qiáng)度將進(jìn)一步降低。

3.1.2 外在因素

（1）大氣降雨。本區(qū)降水充沛而且集中，強(qiáng)降雨為滑坡滑動變形提供了強(qiáng)力的動力條件[5]。

（2）人類工程活動因素。主要是下伏煤層的開采，破壞了山體的應(yīng)力平衡狀態(tài)。另外邊坡前緣的整個斜坡上，分布大量的旱地與水田，附近村民長期耕種致使表層土體較為疏松，增加了大氣降雨的入滲速度和入滲量。

3.2 變形破壞特征

3.2.1 采空區(qū)對潛在滑坡的影響分析

山體斜坡受采空區(qū)垮落、下沉影響，形成采動邊坡。邊坡出露及下伏為軟硬互層狀結(jié)構(gòu)巖體，層1 800 1 700 1 600 1 400 1 500 1 400 1 300間結(jié)合力較差，易于沿層面滑動。采空區(qū)上覆巖體垮落，引起地面沉降，采空區(qū)移動變形涉及到地表形成地面裂縫。斜坡的地表移動邊界角β取60°，其垮落斷裂帶、剪切下沉區(qū)、擠壓下沉區(qū)、臌脹隆起區(qū)范圍如圖4所示。

圖4 采空區(qū)邊坡移動分區(qū)示意Fig.4 Schematic diagram of the moving zones of the goaf side slope

采空區(qū)失穩(wěn)對潛在滑坡體的影響主要有以下3個方面：①采空區(qū)頂板塌落引起左側(cè)山體向著采空區(qū)移動，使采空區(qū)上覆山體受壓，坡面橫向因受壓形成張裂縫[6]；②采空區(qū)頂板垮落，上覆山體由于重力作用向下錯動，使斜坡體向著臨空面移動，從而導(dǎo)致臨崖附近發(fā)生崩塌、坍塌現(xiàn)象，滑坡側(cè)邊界受拉應(yīng)力集中產(chǎn)生拉裂縫，一旦側(cè)邊界裂縫與后緣拉裂縫貫通，滑坡體便會因重力作用向臨空面滑動；③巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，利于地表水下滲，降低了斜坡的抗滑能力，在地表水長期下滲作用下，坡體自重增大，巖體抗剪強(qiáng)度降低，易導(dǎo)致采動坡體發(fā)生滑移。

3.2.2 變形發(fā)展階段判定

采動邊坡向滑坡的發(fā)展演化過程分為后緣拉裂階段、“階梯狀”蠕滑拉裂至剪切變形階段、滑面貫通階段、滑坡整體破壞階段這個4個階段。該潛在滑坡坡面已形成了4條主要張拉裂縫（L1、L2、L3、L4），說明第1階段已經(jīng)形成，目前處于第2～3階段。

3.3 成因分析

該潛在滑坡是在不利原始斜坡形態(tài)組合及不利巖土物質(zhì)組合特征等內(nèi)在因素背景下，因煤炭資源開采、采空區(qū)垮落、下沉形成采動邊坡，人類工程活動在一定程度上改變了原始斜坡形態(tài)，加上長年降雨動力作用下，坡體形成潛在滑動變形。

4 穩(wěn)定性評價及影響范圍預(yù)測

4.1 潛在滑坡穩(wěn)定性評價

通過走訪調(diào)查，該邊坡于2017年7至今無大的變形破壞。根據(jù)自然資源部門2020年9月9日至2021年12月3日的監(jiān)測數(shù)據(jù)，邊坡體處于緩慢水平位移與緩慢垂直位移狀態(tài)，位移量與降雨量相關(guān)，主要集中在9月至12月。該邊坡處于欠穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)。目前滑坡體并未產(chǎn)生整體的下滑，但后續(xù)存在加速下滑的可能性。

4.2 潛在滑坡失穩(wěn)影響范圍預(yù)測

關(guān)于滑坡滑移距離的預(yù)測，目前沒有相關(guān)規(guī)范[7]，此次采用下面3個預(yù)測模型計(jì)算。

模型1：基于前后緣高程的經(jīng)驗(yàn)公式方法（國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式）。

式中：S為滑距，m；H1為滑坡后緣高程，m；H2為滑坡前緣高程，m。

模型2：基于滑坡體積的模型（Scheidegger公式）。

式中：H為滑體垂直滑落高度（滑坡前后緣高差），m；L為水平滑移距離，m；V為滑動體的體積，m。

模型3：基于滑坡物理力學(xué)參數(shù)的模型。

式中：L為滑坡體最大水平滑移距離，m；△H為滑坡前、后緣高差，m；n為滑坡滑出條件系數(shù)，根據(jù)已發(fā)生的馬達(dá)嶺滑坡反演取0.5；φ為內(nèi)摩擦角，（°）。

經(jīng)計(jì)算，坡體整體失穩(wěn)后，水平運(yùn)動最大距離約770 m，滑坡失穩(wěn)影響范圍如圖5所示。潛在滑坡堆積體堆積范圍將主要集中于前緣寬緩沖溝的平緩地帶，該地帶主要為耕地，穩(wěn)定性較差，發(fā)生滑坡時，滑體在高速差異滑移和相互碰撞作用下，將沿著斜坡帶形成碎屑流，并在暴雨的情況下產(chǎn)生泥石流，最終運(yùn)動堆積至坡腳平緩區(qū)域，將直接威脅雞場坪村韋家寨組居民。滑體后緣部分滑體有可能沿北東側(cè)山溝形成碎屑流，并在暴雨的情況下產(chǎn)生泥石流，間接威脅雞場坪村白馬山組。

圖5 滑坡失穩(wěn)影響范圍Fig.5 The impact range of landslide instability

5 防治對策

5.1 非工程防治措施

作好長期監(jiān)測工作，增設(shè)深部位移監(jiān)測工作及地下水動態(tài)監(jiān)測工作，并設(shè)置警戒范圍[8]。監(jiān)測部門相關(guān)人員應(yīng)隨時關(guān)注地表裂縫、深部位移變形情況及地下水動態(tài)情況，提高防患意識。若遇變形加劇時，應(yīng)該及時通知危險區(qū)域內(nèi)人員進(jìn)行搬遷避讓。

5.2 工程治理措施

工程治理建議采用“消方減載+截排水溝、排水廊道或打排水孔+格構(gòu)梁+錨桿（錨索）+坡面綠化+修筑擋土墻+注漿固結(jié)”的綜合措施。

（1）導(dǎo)水排水。分為坡表導(dǎo)水和坡體排水兩部分，即在斜坡和斜坡周邊設(shè)置溝渠和管道等，攔截地表水，減少其下滲量；坡體內(nèi)部除利用采空區(qū)自然排水外，可修筑排水廊道或打排水孔，疏導(dǎo)地下水[9]。

（2）消方減載+注漿固結(jié)。由于前緣缺少固腳反壓條件，建議采取消方減載措施，預(yù)計(jì)消方減載方量約1 200×104m3，同時對潛在滑面附近巖體進(jìn)行注漿固結(jié)，增加巖體抗剪強(qiáng)度，之后對坡面進(jìn)行綠化防護(hù)。

（3）修筑擋土墻。消方減載后，坡體總體穩(wěn)定，但原坍塌堆積體有溜坍現(xiàn)象，遇強(qiáng)降雨極端天氣易形成泥石流。因此需在坍塌堆積體前緣修筑擋土墻，能一定程度上減輕可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害的破壞性[10]。

6 結(jié) 論

（1）興仁市潘家莊鎮(zhèn)雞場坪村老鷹山采動邊坡，坡頂已形成連續(xù)張拉裂縫，為潛在特大型牽引式基巖滑坡，目前處于“階梯狀”蠕滑拉裂至剪切變形階段與滑面貫通階段。

（2）該邊坡橫坡較陡、采空區(qū)垮落及坡體軟質(zhì)巖土組合特征是滑坡形成的物質(zhì)基礎(chǔ)條件，邊坡形態(tài)特征為滑坡滑動提供了空間幾何條件和臨空條件；區(qū)域內(nèi)降雨量大，持續(xù)時間長，形成滑坡產(chǎn)生的動力條件。目前滑坡整體趨于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，但非正常工況下，邊坡整體趨于欠穩(wěn)定狀態(tài)。如今后地表水長期下滲，潛在滑移面持續(xù)軟化，遇到大暴雨及長時間暴雨時，滑坡穩(wěn)定性將進(jìn)一步下降，極有可能產(chǎn)生大面積的整體滑移。

（3）對該滑坡點(diǎn)工程治理方案可以考慮“消方減載+截排水溝、排水廊道或打排水孔+格構(gòu)梁+錨桿（錨索）+坡面綠化+修筑擋土墻+注漿固結(jié)”的綜合治理措施巷；非工程治理方案為“主動避讓”。若進(jìn)行工程治理需進(jìn)一步加大勘查力度。