宁国市矿山地质灾害形成原因及治理措施设计方案

2019-08-14 07:57陈锐

陈锐

（华东冶金地质勘查研究院，安徽合肥 230088）

1 工程概况

本文就该泥石流特征、参数计算及治理设计等内容进行介绍。该泥石流为坡谷型泥石流（图1），在大暴雨或特大暴雨的激发下形成滑坡，为泥石流提供了丰富的物源基础，滑坡体启动后立即转化为泥石流继续向下流动，强烈地冲刷坡面，在山坡上留下长条状的侵蚀凹槽，最后泥砂停积在斜坡脚，形成倒石堆状的堆积体。

图1 泥石流形态图

泥石流的形成必须同时具备三个基本条件：物源条件、地形条件和水源条件。①物源条件：本次泥石流的物源来源于坡谷中的残坡积物及滑坡形成的堆积物。②水源条件：由于区内降雨充沛，并且具有降雨集中、雨量大的特点，给泥石流的激发提供了动力条件。

在植被破坏区域加强种植林木，固土保坡。植被选用根系发达，适宜生长的皖南地区本土植物：黄山楠。

为了防止再次滑坡为泥石流形成新的物源，对泥石流物源区上部采用抗滑挡土墙进行稳定，并加装一排锚杆。

挡土墙稳定性验算：

土压力计算。作用在墙背上的主动土压力，可按库伦理论计算，计算公式如下：

式中Pa-主动土压力（kN/m）；Ka-主动土压力系数，无量纲；H-墙高（m）；γ-土体容重（KN/m3）；β-墙顶土坡坡度（°）；δ-土与墙背间的摩擦角（°）；ε-墙背与铅垂向夹角（°）；φ-土的内摩擦角（°）。

计算得出Pa=99.086（kN/m）；Ka=0.45369

拦挡坝主要作用是拦截泥石流固体物质或固定其物源，不让固体物源进入洪水中形成泥石流。

3.3.1 停积能力计算

Vs=K·A·La

Vs-拦挡坝库容量（m3）；K-泥石流回淤系数，取0.4；A-坝址处沟道横断面积；La-回淤长度。

I0=0.5I

式中：I0—泥石流谷坊堤回淤坡度，‰；I—泥石流沟原沟床天然坡度，‰。

表1 拦挡坝停积能力计算表

通过堤的回淤库容计算，库容为851m3，大于30年一遇规模的泥石流一次固体物质冲出量，因此该拦挡坝可有效拦截沟道内的泥石流松散固体物质，为泥石流防治发挥积极的作用。

3.3.2 抗滑移和抗倾覆稳定性验算

坝体抗滑稳定系数按下式计算：

式中:Kc—抗滑稳定性系数；ΣN—垂直方向作用力的总和；ΣP—水平方向作用力的总和；f—坝体与基础的摩擦力系数，取0.5。

坝体倾覆稳定系数按下式计算：

式中Kc—抗倾覆稳定性系数；ΣMN—抗倾覆力矩的总和；ΣMP—倾覆力矩的总和。

表2 拦挡坝验算成果汇总表

3.3.3 基底应力及偏心验算

作用于基底的合力的偏心矩e为：

式中：Zn——作用于基底的合力的法向分力N对O点的力臂；

地基承载力应满足下式：

式中：σmax—最大地基应力，Kpa；σmin—最小地基应力，Kpa；B—断面宽度，m；[σ]—地基容许承载力，Kpa；

抗倾覆、抗滑移稳定性结果均符合要求。地基土为泥质灰岩，地基承载力特征值为400KPa～500KPa，由计算结果统计表可见，最小地基应力均大于0，最大地基应力部分小允许地基承载力，能满足设计地基承载力要求，无需进行局部地基处理。

截水沟的排水能力校核计算：由排水渠道的几何条件，《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99，径流量可由以下经验公式获得：

式中，Qc1-截水沟过水流量（m3/s）；A-过水面积（m2）。

计算得到按截水沟的几何条件的径流量Qc1=13.24m3/s；当地30年一遇的暴雨条件下的地表汇水径流量Qc1=11.432m3/s，由于Qc1＞Qc，证明截水沟满足30年一遇的暴雨排水要求，且留有一定的安全储备。

（1）对该矿山内泥石流沟的治理建议固表土、挡物源及截排水相结合的治理方案，此方案有利于泥石流治理工程长期有效运行，能在工程有效期内发挥应有作用。

（2）泥石流是在时间和空间的不确定性导致目前还没有一种成熟的理论计算和设计准则，本文采用的参数计算方法多为经验性的总结和类比。