宣城市隆泰礦業(yè)北側(cè)邊坡變形特征研究

張 君

(安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)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(yán)重的后果,對(duì)礦區(qū)作業(yè)人員的安全、礦區(qū)生產(chǎn)設(shè)施帶來毀滅性的破壞[1-3]。因此,針對(duì)礦區(qū)邊坡穩(wěn)定性的研究受到了較多的專家、學(xué)者的重視。在礦山邊坡的研究中,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查成果是非常重要的,對(duì)地質(zhì)構(gòu)造、巖土體類型、變形特征進(jìn)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(cè)邊坡高差大,破壞后危險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn),基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)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(cè)邊坡概況

北側(cè)邊坡長(zhǎng)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(zhì)粘土夾礫石,厚度2～20 m,局部可達(dá)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(xì)晶灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等,巖層產(chǎn)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(cè)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(duì)該段邊坡上部的滑坡隱患基本無影響。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)多發(fā)生沿土、巖結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的淺層破壞。

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

1#滑坡位于北側(cè)邊坡頂部礦權(quán)外西端,為一牽引式淺層小型土質(zhì)滑坡,寬24 m,長(zhǎng)約20 m,滑坡堆積體厚2～4 m,方量約1 500 m3,滑坡體為粉質(zhì)黏土夾碎石,后緣未見拉張裂縫?；瑒?dòng)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(zhì)災(zāi)害,穩(wěn)定性較差。

圖1 北側(cè)邊坡全貌

2#滑坡位于北側(cè)邊坡頂部礦權(quán)外邊坡中部,為一牽引式淺層小型土質(zhì)滑坡,寬25 m,長(zhǎng)約32 m,滑坡厚3～5 m,方量約3 000 m3,滑坡體為粉質(zhì)黏土夾碎石,后緣未見拉張裂縫?；瑒?dòng)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(xiàn)狀

3#滑坡位于北側(cè)邊坡頂部礦權(quán)外邊坡中部,為一牽引式淺層小型土質(zhì)滑坡,寬約27 m,長(zhǎng)約23 m,厚1～3 m,距邊緣10 m處,見一條拉張裂縫,長(zhǎng)15 m,下錯(cuò)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(zhì)黏土夾碎石,滑動(dòng)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(cè)邊坡頂部礦權(quán)外邊坡中部,為一牽引式淺層小型土質(zhì)滑坡,為老滑坡復(fù)活,老滑坡位于沖溝內(nèi),寬50 m,長(zhǎng)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(xiàn)一環(huán)狀拉張裂縫,下錯(cuò)0.5～2 m,縫寬0.1～0.5 m?；抡w寬約140 m,長(zhǎng)約60 m,目前滑坡處于蠕動(dòng)狀態(tài),潛在滑坡方量約20 000 m3?；麦w為粉質(zhì)黏土夾碎石,滑動(dòng)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(qiáng)度降低,動(dòng)水壓力增大,巖土體失衡產(chǎn)生滑動(dòng),易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害,穩(wěn)定性較差。

2 北側(cè)邊坡變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)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(dòng),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(cè)點(diǎn)為JC17～JC19,4#滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)為JC13～16。

變形觀測(cè)數(shù)據(jù)只要是降水前后10 d的監(jiān)測(cè)成果,根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)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(dòng)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(xiàn)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(fù)活”產(chǎn)生的,已經(jīng)發(fā)生滑坡破壞的巖土體的殘余強(qiáng)度較峰值強(qiáng)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(cè)數(shù)據(jù)

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(shù)據(jù)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(yuǎn)超過1#、2#、3#邊坡。其主要原因是,4#滑坡為老滑坡“復(fù)活”形成的,在前期4#滑坡曾發(fā)生過滑動(dòng)變形跡象,導(dǎo)致滑體力學(xué)參數(shù)下降,抗剪強(qiáng)度參數(shù)較1#～3#滑坡低。水是誘發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的一個(gè)主要因素,降水對(duì)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(dòng)變形的4#滑坡巖體結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)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(xué)參數(shù)對(duì)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(yīng)滑坡的實(shí)際情況,采用室內(nèi)試驗(yàn)與參數(shù)反演相比較的方法確定滑帶土力學(xué)參數(shù),根據(jù)分析計(jì)算滑坡滑體巖土參數(shù)如下表2所示。

表2 巖土參數(shù)取值

根據(jù)以上數(shù)據(jù)建立的模型及土性質(zhì)參數(shù),采用極限平衡法進(jìn)行計(jì)算滑坡穩(wěn)定性,最終計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

推斷4#滑坡在目前狀態(tài)下暫時(shí)處于基本穩(wěn)定狀態(tài),但由于安全儲(chǔ)備不足,遇強(qiáng)降雨及持續(xù)降雨等因素將會(huì)產(chǎn)生滑坡,需要采取工程措施進(jìn)行提高。

4 結(jié)語

通過分析滑坡現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)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(dǎo)致滑坡下滑力提高,同時(shí)降水入滲將導(dǎo)致土體力學(xué)參數(shù)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(dòng),巖土體殘余強(qiáng)度較低。根據(jù)計(jì)算,現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性基本,滿足要求,但安全儲(chǔ)備較低,需采取措施降低滑坡安全風(fēng)險(xiǎn),提高滑坡的穩(wěn)定性。