谈霍州煤电团柏煤矿东部山体边坡的勘察方法

梁婷婷

1 概述

霍州煤电集团团柏煤矿疙塔条风井项目位于霍州市团柏乡疙塔条村，疙塔条风井项目东部山体边坡距离疙塔条风井区围墙约7.0 m，2009年夏季因人工开挖坡脚，加上降雨的作用，导致边坡局部地段发生滑坡，滑坡段宽约40 m，坡面上出现较多裂缝，威胁到疙塔条风井项目区的生产安全。

团柏煤矿领导高度重视，拟对该段边坡进行治理。该段边坡南北长约120 m，东西宽约95 m，最大高差约48 m。2010年4月受团柏煤矿委托，笔者所在单位对该段边坡进行了详细阶段(一次性)的勘察工作。

2 边坡勘察的主要目的和任务、勘察要点

2.1 勘察目的与要求

查明边坡的地形、地貌特征，不良地质作用和地质灾害，对地质灾害的成因、类型、分布范围、危害程度及其发展趋势作出评价。

查明滑坡地段微地貌形态及其演变过程;圈定滑坡周界、滑坡壁、滑坡平台、滑坡舌、滑坡裂缝等要素;并查明滑动带部位、倾角，滑带土岩性特征，分析滑坡的主滑方向，分析滑动面的层数、深度和埋藏条件。

查明勘察范围岩土类型、成因、性状、覆盖层厚度、基岩面的形态和坡度、岩石风化和完整程度。

查明主要结构面(特别是软弱结构面)的类型和等级、产状、发育程度、延伸程度、闭合程度、风化程度、充填状况、充水状况、组合关系、力学属性和与临空面的关系。

2.2 勘察工作量布置

工程地质与水文地质测绘和调查(以1∶500地形图为底图)范围包括边坡所处山梁分水岭至坡脚并外延到边坡失稳后可能影响的一定范围。

勘探线、点沿垂直边坡走向(滑坡部位沿主滑方向)进行布设，选择典型剖面布置勘探线，间距在30 m以内。

勘探点间距根据现场地形控制在35 m以内。

勘探方法采用钻探、挖探等多种手段进行综合勘察。勘探孔的深度穿过最下一层滑面或潜在滑面，并进入稳定地层。

3 区域地质构造

勘察区地处吕梁—太行断块的西部，位于吕梁山块隆南部的阳泉曲—汾西盆状复向斜内。勘察区地质构造简单，地层受局部褶皱影响，岩层产状25°∠5°～7°，岩层倾向与坡向相反。勘察区及其附近未发现断层、强烈褶曲及岩浆活动。裂隙构造在滑坡区较发育，是区内主要结构面之一。

4 滑坡基本特征

在勘察场地的东北侧发育有一处小型滑坡，滑坡在空间上形成圈椅状地形，滑坡平面形态呈簸箕状，主滑方向325°左右，滑坡以第⑧层砂岩与第⑨层砂质页岩接触带为滑动面，属于顺层滑坡，滑坡轴线长约18 m，滑体宽约40 m，滑体厚约7.5 m，滑坡体积约5 400 m3。滑坡体主要由二叠系上统上石盒子组(P2s)砂岩、泥岩和顶部少量黄土组成。滑坡后壁顶部主要发育有5条近似平行的裂缝，裂缝走向51°～65°，裂缝最大宽度10 cm～45 cm，最小宽度1 cm～2 cm，裂缝延伸长度13 m～45 m，裂缝间距40 cm～110 cm，滑坡裂缝从力学性质上分析均为张拉裂缝。滑坡目前处于欠稳定状态。

5 滑坡分类

滑坡滑体组成物质为砂岩和少量黄土，滑坡类型属于顺层岩质滑坡;滑坡滑体厚度7.5 m左右，属于浅层滑坡;滑坡具有上小下大的塔式外貌特征，后壁横向张性裂隙发育，该滑坡应是下部先滑，使上部失去支撑而变形滑动的，属于牵引式滑坡;根据调查访问，该滑坡地段坡脚受到人工开挖，加上连续降雨所造成，属于工程滑坡;从地貌形态、滑坡的结构要素、地层、构造等条件和因素分析，该滑坡整体处于不稳定状态，该滑坡属于活动滑坡，条件具备时易发生再次滑动;根据调查访问，滑坡形成于2009年夏季，目前整体处于欠稳定状态，属于新滑坡;根据本次勘探，滑坡体厚度7.5 m左右，滑坡体横宽约40.0 m，纵长约18.0 m，滑坡体体积约为5 400 m3，属于小型滑坡。

6 滑坡成因机制分析

滑坡体砂岩、泥岩竖向节理裂隙及砂岩与下伏砂质页岩接触面为滑坡区的软弱结构面，造成软弱结构面应力集中以致破坏的基本条件是:1)第⑨层砂岩及以上岩层主要发育有两组构造节理，这两组节理的追踪贯通构成了滑坡体后缘的切割—滑移边界;2)第⑨层砂岩及以上岩层张性裂隙发育、风化程度高、透水性较好，下覆砂质页岩发育有闭合型节理裂隙，具有一定的隔水性能，地表水下渗后遇到砂质页岩被隔挡，砂质页岩遇水后发生软化导致抗剪强度大幅度降低，形成软弱结构面。

7 滑坡稳定性分析

7.1 滑坡岩土物理力学参数选取

边坡、滑坡稳定性计算所采用的岩土参数是根据土工试验结果、现场调查的自然边坡形态及稳定性、经验值及恢复滑坡滑动前极限平衡状态的方法等建立计算模型反算后综合确定的。

7.2 边坡、滑坡稳定性计算方法

此处影响边坡稳定性的主要因素是人类工程活动(开挖坡脚)，降雨，其次为地震，由于人工开挖边坡坡脚，局部已造成了滑坡，现状边坡在暴雨或地震条件下容易发生局部失稳。对土质边坡和岩质边坡(边坡岩体较破碎，呈碎裂结构)采用圆弧滑动法(瑞典条分法)，对滑坡及验算剖面土岩接触面稳定性采用折线法(不平衡推力法)计算边坡、滑坡在自然状态和受水浸泡状态下的稳定性系数。

7.3 滑坡稳定性计算模型

滑坡稳定性计算模型可分以下两种情况考虑:模型一:滑面后缘以实测边界和滑面产状为依据，中部以调查推测的滑面作控制，剪出口选择第⑧层砂岩与第⑨层砂质页岩的接触面。模型二:滑坡在不利自然条件(考虑连续强降雨与地震作用)下，地表水沿滑坡后壁裂缝下渗，第⑨层砂质页岩具有明显的隔水作用，在第⑧层砂岩与第⑨层砂质页岩的层面附近易达到饱和状态，层面饱水后抗剪强度降低，且岩层产状顺坡，上覆岩层可能沿层面滑动。假设裂缝L3贯通到第⑧层砂岩与第⑨层砂质页岩的层面，选择裂缝L3作为滑动面后缘，中部和剪出口同模型一所述。

滑坡后壁稳定性计算，选择第⑥层砂岩石与第⑦层泥岩的接触面作为潜在滑动面，裂缝L3作为滑动后缘界线。

7.4 边坡、滑坡稳定性分析评价

边坡稳定计算分为自然条件下和饱水条件下两种情形，在每种情形又考虑了地震力的影响。根据滑坡稳定性计算结果，人类工程活动(开挖坡脚)、降雨及地震因素对边坡稳定性影响很大。

8 结语

1)对边坡、滑坡勘察必须对勘察方法进行认真设计，其中最关键的是野外工程地质调查与测绘和勘探中寻找滑动面。

2)边坡、滑坡稳定性计算所采用的岩土参数是根据土工试验结果、现场调查的自然边坡形态及稳定性、经验值及恢复滑坡滑动前极限平衡状态的方法等建立计算模型反算后综合确定的。

3)岩土工程理论目前虽然尚不完善，计算方法也具有较多的简化和人为因素特征，对边坡、滑坡勘察应坚持理论导向、经验判断、测试基础、合理反算这一岩土工程原则。

[1]DZ/T 0218-2006，滑坡防治工程勘查规范[S］.

[2]郑颖人，时为民.不平衡推力法使用中应注意的问题[J］.重庆建筑，2004(2):6-8.

[3]熊 翀.边坡稳定性方法综述[J］.山西建筑，2010，36(15):121-122.