平遥县木家庄煤矿滑坡成因分析与稳定性评价

孙奋清

(山西省第三地质工程勘察院，山西晋中 030620)

平遥县木家庄煤矿滑坡成因分析与稳定性评价

孙奋清

(山西省第三地质工程勘察院，山西晋中 030620)

分析了平遥木家庄煤矿滑坡区的自然条件及工程地质条件，通过对该滑坡成因分析和稳定性评价，指出地形地貌、岩土体结构、地质构造等是坡体发生滑动的主要内在因素，为内因;前缘人工挖方削坡及人工填沟等人类工程活动、连续强降雨是诱发坡体滑动的主要因素，为诱因。

滑坡，成因，稳定性，评价

1 概述

滑坡作为一种地质灾害有其特定的内涵和属性，有自身的时空分布规律和特点。随着社会经济的发展，人类活动的加剧，滑坡地质灾害对人类及其环境产生重大影响。正确理解和分析滑坡的成因及其影响因素，对预防滑坡的产生和治理滑坡有着重要的意义。本文通过对平遥木家庄煤矿滑坡的调查与勘查，就其产生的原因、影响因素进行分析，并对其稳定性进行评价。

平遥木家庄滑坡体长约360 m，宽约500 m，厚度15 m～38 m，均厚25 m，面积160 000 m2，体积约4 000 000 m3，为大型岩质滑坡。该滑坡严重威胁坡前工业广场设施、煤矿职工及坡顶上村民的安全。

2 滑坡区自然条件及工程地质条件

2.1 自然地理条件

1)降水:滑坡区年最大降水量785.4 mm(1977年)，年最小降水量241.7 mm(1986年)，多年平均降水量482.7 mm，降水多集中在每年的6月份～9月份，约占全年降水量的70%。历年时段最大降水量为:10 min 16.1 mm，1 h 65.0 mm，24 h 317.3 mm。

2)水文:滑坡区两侧发育有两条季节性沟谷。东侧沟谷紧邻滑坡体东、北边缘，沟长1 400 m，走向为南南东—西北方向，纵坡率为13.9%。沟谷基岩裸露，呈“V”形，滑坡体前缘为沟谷的西坡。滑坡体西侧沟谷长约700 m，走向近南北向，纵坡率为17.8%，沟谷上游基岩裸露，呈“V”形，中游为上神南村宽缓谷地，下游为自然沟谷。

2.2 地质环境概况

1)地形地貌。

滑坡区地形地势整体为两沟夹一梁，梁呈南北向展布，长约400 m，宽30 m～170 m;东部沟谷切割较深，呈“V”形;西部沟谷切割较浅，呈“U”形。坡体前缘因工业广场布置需要，目前已形成四个不同高程的平台，自下而上分别为储煤场平台，高程平均为1 388.5 m;主副井平台，高程平均为1 405.5 m;联合建筑平台，高程平均为1 415.5m;变电站平台，高程平均为1 432.7m。通往联合建筑物道路及联合建筑物切坡使基岩裸露。

2)地层岩性。

a.二叠系上统上石盒子组(P2s):本组厚度为303 m～392 m，平均365.74 m。主要由灰色、灰绿色、紫红色、紫色砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。b.第四系上更新统(Q3):覆盖于二叠系地层之上，主要分布于滑坡体的顶部，岩性为灰黄色亚砂土，结构疏松，具大孔隙，垂直节理发育。厚度0 m～18 m。c.第四系全新统(Q4):主要分布于滑坡体西侧沟谷底部，岩性为亚砂土等残坡积层，厚0.5 m～1.5 m。

3)水文地质。

勘探钻孔均未见地下水，表明滑床以上滑体基本不含水。

4)工程地质。

a.薄～中厚层状坚硬与软弱互为夹层状碎屑岩岩组(P):岩性为互为夹层的砂岩、泥页岩，岩体呈软硬相间组合，坡体为顺向坡，工程地质条件相对较差。b.第四系上更新统土体(Q3):由第四系上更新统粉土构成，据探井原状样试验资料，天然含水率10.5%～23.4%，天然密度1.35 g/cm3～1.70 g/cm3，天然孔隙比0.851～1.326，塑性指数7.6～11.4，液性指数-1.38～0.32，稍湿，稍密 ～中密，一般呈坚硬状态;压缩系数 0.06 MPa-1～0.92 MPa-1，属低～中压缩性土;该土湿陷系数为0.000 9～0.080 1，湿陷起始压力为26 kPa;自重湿陷系数为0.000 9～0.030 7，湿陷量最大达610 mm，自重湿陷量为136 mm，为自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级。该类土垂直节理发育，在极端降水条件下易发生滑坡、崩塌。

5)人类工程活动。

滑坡区人类工程活动主要为坡体前缘切坡修路建房，坡前建筑物始建于2007年，自下而上，第一平台建筑物为储煤场和储煤仓;第二平台建筑物为主副井井口及井架、绞车房、材料库、机修车间等;第三平台建筑物为联合建筑、锅炉房等;第四平台建筑物为变电站等。各平台不同程度的进行了削坡和填方。

3 滑坡基本特征

3.1 滑坡物质组成及结构特征

滑坡体结构大体可分为双层结构，坡体表层为第四系上更新统黄土，厚度4 m～17 m，黄土呈浅黄褐色，稍湿，硬塑，菌丝发育;下部为二叠系上石盒子组泥岩和砂岩，砂岩多为细粒结构，中薄层状;泥岩为薄层状，泥质结构，强～弱风化。岩层产状为30°∠8°，为顺层滑坡(主滑剖面见图1)。

滑床岩性:中层滑动面下滑床岩性主要为泥岩，强风化，泥质结构，多为顺层面滑动;深层滑动面下滑床岩性主要为泥岩，强～弱风化，泥质结构，多为顺层面滑动。

3.2 滑坡水文地质

经过钻探勘查，孔内未见地下水，坡体上部黄土为透水而不含水层，下伏基岩受构造和风化影响，节理裂隙较为发育，平时基本不含水，雨季降水容易下渗至滑移面而渗出，加剧坡体的下滑。

3.3 滑坡岩土物理力学性质

1)滑体岩土物理力学性质。本次勘查共施工了12个钻孔和2个探井，共取岩样14组(其中滑体岩样12组，滑床岩样2组)，滑带样6组和原状土样10组。原状土样进行了天然含水量、密度、比重、液限、塑限、压缩、剪切、湿陷等试验，天然含水率10.5%～23.4%，天然密度1.35 g/cm3～1.70 g/cm3，天然孔隙比0.851～1.326，塑性指数7.6～11.4，液性指数-1.38～0.32，稍湿，稍密～中密，一般呈坚硬状态;压缩系数0.06 MPa-1～0.92 MPa-1，属低～中压缩性土;该土湿陷系数为0.000 9～0.080 1，湿陷起始压力为26 kPa;自重湿陷系数为0.000 9～0.030 7，湿陷量最大达到610 mm，自重湿陷量为136 mm。一般为自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级。滑体岩样进行了天然含水量、密度、重度试验，砂岩容重2.43 g/cm3～2.57 g/cm3，天然含水率0.8%～2.3%;泥岩的容重为2.45 g/cm3～2.60 g/cm3，天然含水率2.4%～6.7%。

图1 主滑剖面图

2)滑带土物理力学性质。本次勘查在 ZK1-2，ZK1-3，ZK2-3，ZK2-4和ZK3-2钻孔中层、深层滑移处共取了6组滑带土样进行了重塑剪切试验，滑带土凝聚力C值为21.5 kPa～104.8 kPa，摩擦角φ值为12.3°～30.8°。

3)滑床岩土物理力学性质。本次勘查在ZK1-3，ZK2-5孔滑移面下砂岩中各取岩样一组，进行了天然含水量、密度、重度和湿抗压试验，砂岩容重 2.46 g/cm3～2.55 g/cm3，湿抗压强度27.6 MPa～43.4 MPa。

4)滑坡岩土物理力学参数建议值。根据岩土物理力学性质试验结果，滑体容重第四系上更新统黄土取r=1.57 g/cm3;砂岩和泥岩的平均值，r=2.53 g/cm3。滑面土的抗剪强度指标依据试验结果和滑坡滑面参数的反演结果综合确定，经过反演并参考试验结果，确定中层滑面土C=7.5 kPa，φ=10°;深层滑面土C=7.5 kPa，φ=8°。

4 滑坡成因分析

根据该滑坡的自然条件、人类工程活动、岩土体结构、变形特征等综合分析，平遥木家庄煤矿滑坡主要受下列因素的影响:

1)地形地貌:滑坡区地形为两沟夹一梁，东西两侧为冲沟，中间为山梁，山梁梁顶为倾向南的缓坡，两侧冲沟切割深度20 m～50m，山梁北端为人工切坡形成的高约15 m、坡度约60°的高陡临空面。这种两沟夹一梁、前缘有高陡临空面的地形地貌，为滑坡提供了空间，是滑坡发生的有利的地貌因素。

2)岩土体结构特征:滑坡体表层为黄土覆盖，厚度0 m～18 m;其下为二叠系上统上石盒子组泥岩、砂质泥岩及砂岩，泥岩层为软弱结构面与坡面接近平行，结构面倾角小于地形坡角;这种土岩结合面、软弱结构面为滑坡提供了滑动面，属不利的岩土体组合。

3)大气降水:滑坡体周边无地表水体。地表大部分为黄土覆盖层，为相对透水层，大气降水沿黄土层及滑坡后缘岩石裂缝渗入滑坡体中既增加了滑坡体的重度，同时对土、岩层接触面起到软化作用，降低岩土体强度，在分化泥岩软弱层面之间易形成顺层面滑动。

4)人类工程活动:工业场地修建、道路修建对坡体前缘的大量切坡，形成高陡临空面，为滑坡的滑动提供了空间，极易使坡体失稳而滑动，这是滑坡发生的重要因素。

综合分析，地形地貌、岩土体结构、地质构造等是坡体发生滑动的主要内在因素，为内因;前缘人工挖方削坡及人工填沟等人类工程活动、连续强降雨等是诱发坡体滑动的主要因素，为诱因。

5 滑坡稳定性评价

为验证坡体稳定性，根据滑坡岩土物理力学参数建议值，按照滑坡稳定性评价计算公式对滑坡目前的稳定性进行计算，验算结果见表1。

表1 坡体稳定性验算表

计算结果表明，中层滑坡处于欠稳定状态，需要进一步采取治理措施。深层滑坡目前坡体处于基本稳定状态。

6 结论及认识

通过平遥木家庄煤矿滑坡的成因分析和稳定性评价，可以得到以下认识:

1)地形地貌条件，即斜坡的高度、坡度、形态等与斜坡的稳定性有着密切的关系。2)地层岩性是滑坡产生的物质基础。3)气候条件、人类活动是滑坡产生的重要诱发因素。

The landslide causes analysis and stability evaluation in Pingyao M ujiazhuang coalm ine

Sun Fenqing

(Shanxi3rd Geology Engineering Survey Institute，Jinzhong 030620，China)

This paper analyzed the natural conditions and engineering geological condition of Pingyao Mujiazhuang coalmine landslide area，and through the landslide causes analysis and stability evaluation，pointed out that the topography，rock mass structure，geological structure was the main internal factors of slope activities，as the internal cause，frontartificial excavation cutting slope and artificial fill ditch and other human engineering activities，continuous heavy rainfallwas themain factor inducing slope sliding，as triggers.

landslide，formation，stability，evaluation

P642.22

A

1009-6825(2015)29-0070-03

2015-08-03

孙奋清(1967-)，男，工程师