废弃矿山破损山体危险性分析及复绿设计

刘 光 磊

(中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁 辽阳 111000)

废弃矿山破损山体危险性分析及复绿设计

刘 光 磊

(中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁 辽阳 111000)

结合工程实例，对破损山体的高陡边坡稳定性进行了危险性分析，确定了边坡不稳定段，提出了相应的边坡治理方案，并选择了适合废弃矿山复绿设计的方法，为今后类似工程提供借鉴。

废弃矿山，破损山体，边坡稳定性，复绿设计

0 引言

采矿或取土废弃地就是人类剧烈干扰下的一种特殊环境类型，是人类为获得矿产资源而对土地或山体进行剧烈改造的区域。开采前，当地生态系统通过生物之间、生物与环境之间的相互作用和系统内的自我组织、自我调整达到了相对稳定状态，具有正常的生产功能和自我保护功能[1]。开采后，大自然区域微系统的稳定性受到破坏，群落的改变超出了自然系统的调节和物种的适应范围，由此导致生态系统结构与功能的极度退化，使用功能和美学价值的严重缺失。同时破损山体人为形成高陡边坡，极易发生工程地质灾害，危及周边建筑物以及人员安全，为了防止此类地质灾害的发生以及周边生态环境的恢复，急需对此类人为地质破坏区域进行治理，随着辽宁青山工程的开展，废弃矿山治理工作提上日程，本文主要针对某一工程实例进行了分析和治理设计。

1 工程概况

本工程位于大连市金州新区，属于废弃页岩矿砖厂取土场，矿区(见图1)需治理面积约20 000 m2。治理区地处暖温带半湿润大陆性季风气候区，因受海洋影响，同时又具有一定海洋性气候的特点，主要表现为：四季分明，气候温和，空气湿润，季节明显，降雨集中。最低温度-23.6 ℃；最高气温38.2 ℃。年平均降水量约为600 mm。最高年份1 053 mm，最低年份263 mm，多集中在7月～9月。区内为低山丘陵区，最高点高程值为59 m，最低14 m，最大边坡高度达到30 m以上，边坡高度变化较大。页岩矿均为岩质边坡，但是上面覆盖一定厚度的粘土体。

该区域的地震活动频度及强度相对较高。历史上共记载有6级地震(1861年)1次，5.5级(1855年)和5.25级(1856年)地震各1次，4.75级(1934年)地震1次。其中1861年地震震中位置距离治理区不足1 km。自1990年辽宁省地震台网建立以来，共记录ML1.8级以上地震437次，表明这一地区目前仍保持较强的地震活动趋势。

治理区原为页岩矿及红砖厂取土处，由于受到人类采石的强烈干预，产生大量取土凿岩的人为陡坎(如图1所示)，植被发育情况较差，导致山体残缺及功能缺失，原有山体受力自平衡体系被破坏，岩体裂隙发育，加大了创面周围特别是表层的不稳定性，极易发生岩崩和滑坡危险并形成安全隐患，已对周围生态环境构成严重破坏。

本文针对废弃矿区首先进行安全分析，在此基础上进行边坡治理设计及边坡复绿设计，以便于消除工程地质灾害并改善周边生态环境。

2 边坡稳定性分析

矿区地层产状存在不稳定区，节理裂隙较为发育，边坡基岩主要由中等风化灰岩和强风化灰岩组成，上覆一定厚度粘土体稳定性差，危险性较高。

为保证废弃矿区边坡安全，对治理区域边坡进行区域划分，分为Ⅰ，Ⅱ段，其中各段又分为6个或7个亚段进行安全评价。边坡安全评价主要采用边坡稳定性分析，分析方法大致可以分为以下几类：定性分析方法、定量分析方法、非确定性分析方法、物理模拟方法。

本工程采用工程上应用较多的成熟软件理正岩土软件进行安全性分析，本软件可以考虑张裂隙、裂隙水、地震等外部作用对岩质边坡稳定的影响。

根据GB 50011-2010建筑工程抗震设计规范[2]，场地抗震设防烈度为7度，据GB 18306-2001中国地震动参数区划图，区内地震动峰值加速度为0.10g。地震动反应谱特征周期为0.40 s，据《中国地震动参数区划图附录D》，区内对应的地震基本烈度为7度。分别对原始边坡和削坡后的边坡进行稳定系数计算，计算结果见表1和表2。

表1 原始边坡稳定性计算参数及结果

表2 削坡后稳定性计算参数及结果

3 废弃矿区边坡治理及复绿设计

3.1 边坡治理

由边坡安全分析可知，该工程破损高陡边坡存在极大的安全隐患，需进行边坡治理设计。目前，常用的边坡治理大致可分为工程护坡和生物护坡两种方法。几种边坡治理的方法，如三维植被网、喷混植生、格构护坡、锚喷支护等。由于本工程高陡边坡是人为形成，边坡坡度超出安全需求，因此在本工程边坡治理中首先采取不稳定边坡区域的削坡卸载，如图2和图3所示，对高度不超过10 m的中矮边坡和高度大于10 m的不稳定段分别采用单一坡和台阶坡形式进行削坡卸载，并在边坡坡脚处设计护坡挡土墙，削坡后采取锚钉挂网工程防护加固措施(锚钉间距1 000 mm,直径16 mm主锚钉深度为1.5 m，次锚钉深度为1 m，挂网采用镀锌低碳钢丝)以保证边坡安全。

3.2 边坡复绿设计

本废弃矿区边坡复绿采用混合植物团粒喷播方法，绿化植物种类主要选择耐旱、耐瘠薄、生命力顽强、综合抗性较强的荒山造林先锋植物。植被复绿工程可以选用表3所列植物种类，包括刺槐、火炬树、臭椿等混合物。将一定比例的种子与土壤培养基混合，均匀喷播在土壤培养基表层。所选用植物材料的根系都具有较强的萌蘖能力，能适应恶劣的边坡环境条件。喷播使用的土壤培养基主要由粘质土、有机质添加料、土壤添加剂及必要的缓释肥料构成。土壤添加有机质添加料，除了起到增肥、保肥、保水、透气的作用外，还能提高土壤养分的有效性，促进团粒结构的形成，为培养基中的微生物生长提供适宜环境[3]。喷播作业时，分层在坡面上喷播，培养基的上层部分加入选用的植物种子，设计的培养基总体厚度为6 cm～8 cm。对削坡后的岩基边坡进行挂网喷播，由于本工程边坡高度变化较大，喷播复绿设计如图2和图3所示。

表3 边坡山体绿化植物种类选择

名称发芽率/%科属形态特征根系特征生态特性刺槐≤80豆科刺槐属落叶大乔木根浅,放射成网状伸展固氮、速生树种火炬≤60漆树科盐肤木属落叶大乔木根浅但发达,萌蘖性强护坡、固堤能力强马棘≤80豆科木篮属落叶灌木根系发达固氮、固坡树种紫穗槐≤85豆科紫穗槐属落叶灌木根系发达,萌蘖力强固氮、水土保持能力强臭椿≤65苦木科臭椿属落叶大乔木根系较深荒山造林先锋树种小冠花≤95草本豆科落叶灌木根系发达,再生能力强,水平方向蔓延胡枝子≤95豆科胡枝子属落叶灌木根系发达固氮能力强

4 结语

废弃矿山治理工程是一项涉及多种学科领域的综合性工程，通过本工程实例的破损山体边坡危险性分析可知，高陡边坡在汛期降雨影响及潜在地震影响下，边坡稳定系数不满足安全要求，极易发生边坡滑塌危险，在破损山体边坡治理设计中可综合运用削坡、挂网及锚杆相结合方法进行边坡处理，并结合植物喷播技术进行边坡复绿施工，既可消除废弃矿山安全隐患又可以实现山体生态环境改善。

[1] 龙花楼.采矿迹地景观生态重建的理论与实践[J].地理科学进展,1997,4(16):68-74.

[2] GB 50011-2010，建筑抗震设计规范[S]．

[3] 张俊华,常庆瑞,贾科利,等.黄土高原植被恢复对土壤肥力质量的影响研究[J].水土保持学报,2003(4):38-41．

Danger analysis and greening design for damaged mountainside of abandoned mine

LIU Guang-lei

(ChinaRailway19thBureauGroup2ndCo.,Ltd,Liaoyang111000,China)

The slope stability analysis of high damaged mountainside for a typical engineering example was analyzed is to find the unstable region. The corresponding slope control method and suitable greening design method were put forward in the text, which provides reference for similar projects in the future.

abandoned mine, damaged mountainside, slope stability, greening design

1009-6825(2014)22-0065-02

2014-05-08

刘光磊(1981- )，男，工程师

TD325.1

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