張 君

(安徽省核工業(yè)勘查技術總院,安徽 蕪湖 241000)

0 引言

礦區(qū)邊坡穩(wěn)定性的影響礦區(qū)開采的重要因素之一,隨著礦區(qū)邊坡開挖,邊坡穩(wěn)定性發(fā)生變化,一旦破壞可能極為嚴重的后果,對礦區(qū)作業(yè)人員的安全、礦區(qū)生產設施帶來毀滅性的破壞[1-3]。因此,針對礦區(qū)邊坡穩(wěn)定性的研究受到了較多的專家、學者的重視。在礦山邊坡的研究中,現場調查成果是非常重要的,對地質構造、巖土體類型、變形特征進行分析,可為邊坡治理工程方案選擇提供參考[4-6]。目前的研究成果表明,有大量的滑坡發(fā)生于降水后[7-9]。宣城市隆泰礦業(yè)北側邊坡高差大,破壞后危險性大,某次降水后邊坡發(fā)生了較大的變形,為了分析邊坡的穩(wěn)定性,采取治理措施降低邊坡滑坡破壞風險,基于現場監(jiān)測數據和極限平衡分析確定邊坡的變形特征和穩(wěn)定性情況。

1 礦區(qū)北側邊坡概況

北側邊坡長約560 m,高100～120 m,邊坡坡向160°～180°,自然山坡坡度15°～26°,邊坡坡度45°～55°。邊坡上部巖性為含粉砂質粘土夾礫石,厚度2～20 m,局部可達25 m,較松散,下伏泥盆系五通組石英砂巖、粉砂巖及石炭系上統(tǒng)黃龍組微晶～細晶灰?guī)r、白云巖、白云質灰?guī)r等,巖層產狀175°∠51°,巖石節(jié)理較發(fā)育,主要發(fā)育兩組節(jié)理:①50°∠47°,②327°∠63°。斷層F1平行于北側邊坡從邊坡中上部穿過,斷層寬約1 m,由于斷層處邊坡已開挖,滑坡處邊坡基巖裸露,無殘破積層,斷層對該段邊坡上部的滑坡隱患基本無影響。根據現場調查現場多發(fā)生沿土、巖結構面滑動的淺層破壞。

調查共發(fā)現4處滑坡,局部邊坡后緣出現拉張裂縫現象,各滑坡特征分述如下:

1#滑坡位于北側邊坡頂部礦權外西端,為一牽引式淺層小型土質滑坡,寬24 m,長約20 m,滑坡堆積體厚2～4 m,方量約1 500 m3,滑坡體為粉質黏土夾碎石,后緣未見拉張裂縫。滑動面為殘坡積層與下部基巖的接觸面,邊坡坡度較陡,前端切坡形成剪出口,在連續(xù)降雨的影響下,易發(fā)生滑坡地質災害,穩(wěn)定性較差。

圖1 北側邊坡全貌

2#滑坡位于北側邊坡頂部礦權外邊坡中部,為一牽引式淺層小型土質滑坡,寬25 m,長約32 m,滑坡厚3～5 m,方量約3 000 m3,滑坡體為粉質黏土夾碎石,后緣未見拉張裂縫。滑動面為殘坡積層與下部基巖的接觸面,邊坡坡度較陡,前端切坡形成剪出口,在連續(xù)降雨的影響下,穩(wěn)定性較差。

圖2 滑坡現狀

3#滑坡位于北側邊坡頂部礦權外邊坡中部,為一牽引式淺層小型土質滑坡,寬約27 m,長約23 m,厚1～3 m,距邊緣10 m處,見一條拉張裂縫,長15 m,下錯1～2 m,裂縫寬約20～50 cm,大部分被土體充填,深度1～2 m?；麦w為粉質黏土夾碎石,滑動面為殘坡積層與下部基巖的接觸面,邊坡坡度較陡,前端切坡形成剪出口,在連續(xù)降雨的影響下,穩(wěn)定性較差。

4#滑坡位于北側邊坡頂部礦權外邊坡中部,為一牽引式淺層小型土質滑坡,為老滑坡復活,老滑坡位于沖溝內,寬50 m,長25 m,厚1～4 m,滑坡堆積體已被清理。受雨水沖刷影響,后緣出現一環(huán)狀拉張裂縫,下錯0.5～2 m,縫寬0.1～0.5 m。滑坡整體寬約140 m,長約60 m,目前滑坡處于蠕動狀態(tài),潛在滑坡方量約20 000 m3。滑坡體為粉質黏土夾碎石,滑動面為殘坡積層與下部基巖的接觸面,邊坡坡度較陡,前端切坡形成剪出口,在連續(xù)降雨的影響下,雨水下滲,土體自重增加,浸潤后抗剪強度降低,動水壓力增大,巖土體失衡產生滑動,易發(fā)生滑坡地質災害,穩(wěn)定性較差。

2 北側邊坡變形監(jiān)測數據分析

由于1#、2#、3#滑坡巖土體組成及滑坡規(guī)模較為接近,邊坡變形特征基本一致,4#滑坡為老滑坡的再次滑動,因此本次主要分析3#、4#滑坡的變形破壞特征。其中3#滑坡的變形監(jiān)測點為JC17～JC19,4#滑坡監(jiān)測點為JC13～16。

變形觀測數據只要是降水前后10 d的監(jiān)測成果,根據監(jiān)測數據成果可以得知,在降水后3#、4#滑坡均發(fā)生了較大規(guī)模的變形滑動跡象,4#滑坡的累積最大變形量超過200 mm,最大變形部位位于邊坡坡腳區(qū)域。3#邊坡整體變形量較小,在坡腳處出現最大變形,變形量小于100 mm。3#、4#滑坡變形量的差異主要原因是4#滑坡為老滑坡“復活”產生的,已經發(fā)生滑坡破壞的巖土體的殘余強度較峰值強度有較為顯著的下降,因此,4#滑坡變形量較大。

圖3 滑坡位移監(jiān)測數據

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 降水的影響

4處滑坡降水后的平均位移數據如下表1所示,從表1中可以看出,4#邊坡的變形量和變形速率遠超過1#、2#、3#邊坡。其主要原因是,4#滑坡為老滑坡“復活”形成的,在前期4#滑坡曾發(fā)生過滑動變形跡象,導致滑體力學參數下降,抗剪強度參數較1#～3#滑坡低。水是誘發(fā)滑坡地質災害的一個主要因素,降水對滑坡穩(wěn)定性的影響主要在增大下滑力,減少抗滑力。發(fā)生過滑動變形的4#滑坡巖體結構破壞嚴重,有利于降水入滲,因此,在降水作用下,4#滑坡的變形速率、變形量較1#～3#滑坡大。

表1 不同工況下滑坡各區(qū)的平均位移 mm

3.2 滑坡穩(wěn)定性分析

滑帶土力學參數對滑坡穩(wěn)定性分析成果的可靠性影響較大,為了更好的反應滑坡的實際情況,采用室內試驗與參數反演相比較的方法確定滑帶土力學參數,根據分析計算滑坡滑體巖土參數如下表2所示。

表2 巖土參數取值

根據以上數據建立的模型及土性質參數,采用極限平衡法進行計算滑坡穩(wěn)定性,最終計算結果見表3。

表3 滑坡穩(wěn)定性計算結果

推斷4#滑坡在目前狀態(tài)下暫時處于基本穩(wěn)定狀態(tài),但由于安全儲備不足,遇強降雨及持續(xù)降雨等因素將會產生滑坡,需要采取工程措施進行提高。

4 結語

通過分析滑坡現場監(jiān)測數據可知,降水后滑坡的變形量和變形速率顯著提高,主要原因是降水入滲增大了土體的重度,導致滑坡下滑力提高,同時降水入滲將導致土體力學參數劣化減少了邊坡的抗滑力。4#邊坡的變形量和變形速率均較其他3處滑坡大,主要原因是4#滑坡曾發(fā)生滑動,巖土體殘余強度較低。根據計算,現狀邊坡穩(wěn)定性基本,滿足要求,但安全儲備較低,需采取措施降低滑坡安全風險,提高滑坡的穩(wěn)定性。