某礦山排土場(chǎng)巖土工程勘察及邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

諶模洋

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三三隊(duì)，廣東 肇慶 526060）

1 工程概況

本次勘察的礦區(qū)位于廣東省德慶縣城區(qū)東南88°方向約2.4km處，西側(cè)為321國(guó)道及西江碼頭，南北側(cè)為大嶺頭山區(qū)，東側(cè)為村民用地，水陸較為便利。

勘察區(qū)域?yàn)榈V區(qū)用排土場(chǎng)，位于礦區(qū)的北西側(cè)，距離采礦區(qū)邊緣的水平距離約370m，處于高程約30~150m的溝谷中，呈橢圓形，總占地0.343km2?？辈靾?chǎng)地內(nèi)部低矮山丘與溝谷相間分布，沖溝交錯(cuò)，谷坡險(xiǎn)峻，樹(shù)木雜草繁茂，兩溝谷植被發(fā)育，地形起伏落差大，溝谷底可見(jiàn)部分沼澤及溝涌；跨越的微地貌單元以山地、溝涌為主[1]。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)野外調(diào)查及鉆孔揭露，場(chǎng)地巖土層按成因類型自上而下劃分為：第四系坡積層（Q4

dl）、第四系殘積層（Q4el）、燕山期晚侏羅紀(jì)花崗巖（γ52（3））基巖等三大層。現(xiàn)分述如下：

（1）粉質(zhì)黏土層（Q4dl，<1>）：呈深黃色，可塑-硬塑，粉黏粒為主，土質(zhì)不均勻，黏性偏差，韌度差，浸水軟化，為山體表層土。分布在排土場(chǎng)的山脊處，大部分鉆孔有揭露，揭露層厚1.00m～16.00m。建議fak= 180kPa。

（2）砂質(zhì)黏性土層（Q4el，<2>）：呈褐紅色，硬塑，砂質(zhì)黏粒為主，含巖石風(fēng)化殘留物，土質(zhì)粗糙不均勻，黏性差，松散，水沖易軟化、散裂，為花崗巖風(fēng)化殘積土。分布在排土場(chǎng)山脊處，大部分鉆孔有揭露，揭露層厚0.60m～19.00m，建議fak=210kPa。

（3）全風(fēng)化花崗巖層（γ52（3），<3-1>）：呈深褐黃色，巖石風(fēng)化已完全，長(zhǎng)石類礦物已基本風(fēng)化成黏土礦物，含大量石英顆粒，巖芯呈堅(jiān)硬砂土狀，原巖結(jié)構(gòu)已被破壞而不可見(jiàn)，水沖易軟化、散裂。排土場(chǎng)大部分鉆孔有分布，揭露層厚0.40～25.00m，建議fak=350kPa。

（4）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層（γ52（3），<3-2>）：呈深棕褐色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯呈半巖半土狀、碎塊狀，為極軟巖，巖體極破碎，巖體的基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞但隱約可見(jiàn)，水沖易軟化、崩解。排土場(chǎng)大部分鉆孔有分布，揭露層厚0.60～16.80m，建議fak=600kPa。

（5）中風(fēng)化花崗巖層（γ52（3），<3-3>）：呈灰白間灰黑色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，以石英、長(zhǎng)石、黑云母組成，裂隙發(fā)育，裂隙面多見(jiàn)鐵錳質(zhì)渲染，巖芯呈短柱狀，巖質(zhì)致密較堅(jiān)硬，錘擊聲較脆，RQD=72%，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)~Ⅳ級(jí)。排土場(chǎng)大部分鉆孔有分布，揭露層厚0.40m～6.15m，建議fak=3000kPa。

（6）微風(fēng)化花崗巖層（γ52（3），<3-4>）：呈青灰色，原巖組織結(jié)構(gòu)未破壞，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，以石英、長(zhǎng)石、黑云母組成，少量裂隙發(fā)育，巖芯呈柱狀，巖質(zhì)致密堅(jiān)硬，錘擊聲脆，完整，RQD=90%，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ級(jí)~Ⅲ級(jí)。排土場(chǎng)部分鉆孔有分布，未鉆穿，揭露到厚度1.30m～5.60m，建議fak=6500kPa[3-5]。

3 水文地質(zhì)條件

3.1 地下水簡(jiǎn)況

勘察大部分鉆孔見(jiàn)地下水位，僅在邊坡上部少量鉆孔未見(jiàn)，勘察期間為貧水季節(jié)，測(cè)得初見(jiàn)水位埋深為0.1m～29.8m，穩(wěn)定水位埋深為0.27m～30.10m。地下水根據(jù)含水介質(zhì)類型劃分為第四系孔隙水和基巖裂隙水；按埋藏條件方式分為潛水和承壓水。

（1）第四系孔隙水（潛水、承壓水）：賦存于第四系松散層中，呈薄層狀分布于山間谷地中的第四系殘坡積層中，其富水性一般，滲透性較弱，水位受季節(jié)影響大，補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水。排土場(chǎng)中部凹地孔隙水尚接受周邊坡地基巖風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給。排泄主要表現(xiàn)為大氣蒸發(fā)及滲透徑流。

（2）基巖裂隙水（承壓水）：埋藏于花崗巖風(fēng)化帶的構(gòu)造裂隙中，埋深和厚度不穩(wěn)定，其富水性較好，滲透性較強(qiáng)，補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，但水位變化受季節(jié)影響較小，水量較穩(wěn)定。其排泄途徑主要沿侵蝕基準(zhǔn)面以徑流形式排泄于附近河流或低洼地段中。

3.2 地下水及土腐蝕性評(píng)價(jià)

綜合評(píng)價(jià)：排土場(chǎng)地下水按環(huán)境類型(Ⅱ)類對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性為微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性為微腐蝕性；場(chǎng)地土按地層滲透性（A類）條件下，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，腐蝕介質(zhì)為pH值。

4 地質(zhì)構(gòu)造及地震效應(yīng)

根據(jù)有關(guān)區(qū)域地質(zhì)資料顯示：本地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，褶皺、斷裂及巖漿侵入活動(dòng)較為突出。本區(qū)域大地構(gòu)造位于羅定～悅城斷裂變質(zhì)帶西北側(cè)。除此外區(qū)內(nèi)無(wú)其他明顯活動(dòng)跡象，斷裂構(gòu)造都遠(yuǎn)離勘察區(qū)，但受斷裂構(gòu)造的影響本區(qū)域內(nèi)節(jié)理裂隙較發(fā)育。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）（2016版）附錄A.0.19條，肇慶市德慶縣的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015）附錄C.表.C.19條及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2010）（2016版）第5.1.4條規(guī)定，德慶縣九市鎮(zhèn)Ⅱ類場(chǎng)地基本地震動(dòng)峰值加速度值為0.05g，基本地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期值為0.35s。

5 邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

5.1 排土場(chǎng)邊坡現(xiàn)狀

排土場(chǎng)北、南及東側(cè)均為丘陵斜坡，西側(cè)為谷口，地形向西側(cè)傾斜，場(chǎng)地中部為帶狀凹地，坡頂與凹地底形成U字形邊坡，東西方向，坡頂與坡底高差約130m，北側(cè)邊坡高差約40m～50m，南側(cè)邊坡高差約55m～100m，為原始山地溝谷地貌。排土場(chǎng)邊坡主要由粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏性土及全、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖組成，屬土質(zhì)邊坡，坡度約50°～75°，且溝谷出口約50m即為村民用地，對(duì)下方村民生命財(cái)產(chǎn)安全影響大，破壞后果嚴(yán)重，根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013），綜合評(píng)定邊坡安全等級(jí)為一級(jí)。

5.2 排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性分析

坡體主要由坡殘積土及風(fēng)化巖層組成，土層較簡(jiǎn)單，土質(zhì)成分不均勻，邊坡下部為風(fēng)化巖，屬土質(zhì)邊坡。坡體具有坡率較陡、非均質(zhì)、散體結(jié)構(gòu)的特征。場(chǎng)區(qū)邊坡對(duì)天然降水排泄較好，但直接裸露地表的坡積土孔隙比較大，在雨季地表水下滲，增加了土巖層的孔隙含水量，改變了坡體土巖的物理力學(xué)性質(zhì)，降低了土的強(qiáng)度，易處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

排土場(chǎng)破壞模式主要有：排土場(chǎng)邊坡內(nèi)部滑坡、沿地基接觸面滑坡、沿排土場(chǎng)地基軟弱層滑坡三種。邊坡內(nèi)部滑坡和沿地基軟弱層滑坡一般滑面為圓弧形，沿地基接觸面滑坡一般為折線形。根據(jù)野外調(diào)查，該邊坡未堆土前整體處于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài)，其破壞模式主要取決于邊坡土巖體結(jié)構(gòu)面組合及其與邊坡面的關(guān)系，以淺表層巖土體滑移為主。綜上分析，該現(xiàn)狀邊坡的破壞模式主要為沿軟弱面的滑坡或坡面楔形體及松散巖土體的崩塌[6]。

5.3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本次邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)采用定量分析方法（圓弧滑動(dòng)法）進(jìn)行分析計(jì)算。對(duì)邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院的《理正巖土邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)》（6.5版）中的圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行計(jì)算分析，驗(yàn)算邊坡產(chǎn)生大型滑動(dòng)破壞的可能性。

（1）計(jì)算工況。根據(jù)該邊坡在天然狀態(tài)和暴雨?duì)顟B(tài)的不同受力情況，在自重+附加荷載作用下，驗(yàn)算排土場(chǎng)在兩種工況下邊坡穩(wěn)定性。

（2）計(jì)算剖面。本次邊坡穩(wěn)定性計(jì)算在排土場(chǎng)分別北坡、南坡及東坡選取有代表性的A-A’、B-B’、C-C’剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。其穩(wěn)定性采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算，潛在滑動(dòng)面由計(jì)算軟件自動(dòng)搜索得到。

（3）計(jì)算參數(shù)。邊坡穩(wěn)定性計(jì)算的參數(shù)包括邊坡巖土體的重度、粘聚力、內(nèi)摩擦角以及土層厚度。

根據(jù)勘察分析測(cè)試資料，同時(shí)綜合考慮邊坡形態(tài)、組成物質(zhì)、各巖土層的工程力學(xué)性能及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)等因素按邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)選用表(表1)進(jìn)行選取。

表1 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)選用表

（4）計(jì)算結(jié)果。采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院的《理正巖土邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)》（6.5版）中的圓弧滑動(dòng)法，選取上述計(jì)算剖面及參數(shù)，對(duì)排土場(chǎng)邊坡在天然工況和飽和工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 邊坡穩(wěn)定性系數(shù)及滑坡推力計(jì)算成果表

6 結(jié)論及建議

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、地質(zhì)勘察結(jié)合邊坡體實(shí)際情況，現(xiàn)狀邊坡土質(zhì)水穩(wěn)性差，經(jīng)邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算，綜合結(jié)果表明：據(jù)《滑坡防治工程勘察規(guī)范》（GB/T 32864-2016）第13.3.2條，排土場(chǎng)各現(xiàn)狀自然邊坡在天然工況狀態(tài)下處于穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)?？紤]計(jì)算選取剖面是在地形地質(zhì)較差的最不利條件下進(jìn)行，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境勘察，總體上評(píng)價(jià)：排土場(chǎng)在未堆土前（自然現(xiàn)狀邊坡），在極端暴雨天氣情況下，土質(zhì)邊坡局部有可能出現(xiàn)小規(guī)模崩滑。

建議合理分級(jí)放坡，控制堆填土量，做好坡腳攔擋設(shè)施，并完善排土場(chǎng)內(nèi)外截排水系統(tǒng)，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范規(guī)程進(jìn)行施工和檢測(cè)，并在排土場(chǎng)堆土及使用期間，做好邊坡的變形監(jiān)測(cè)工作。