某矿山滑坡稳定性分析及治理措施

李强 徐旭 阮凡

摘 要：【目的】充分了解矿区滑坡形成机理，科学分析评估滑坡稳定性，提高滑坡治理效果，确保矿区周边施工及运营安全。【方法】依托于贵州省1∶10 000地质灾害+风险斜坡精细化调查示范项目，以贵州省某镇矿区滑坡治理为实践，针对滑坡产生机理、滑坡稳定性及工程对策展开综合探究。通过观察滑坡裂缝、地表变形及周围岩石特征，分析滑坡体的基本特征和滑坡的成因机制。【结果】调查发现，在降雨影响下，滑坡软弱面部分产生泥化夹层，使抗剪强度急剧降低，同时开挖在坡体前缘卸载，多种因素导致滑动变形加剧，最终产生滑坡。【结论】通过滑坡稳定性计算，研究了滑坡体在不同工况下的稳定性，并针对不稳定区域提出了滑坡治理措施，可为同类型滑坡治理工程提供参考。

关键词：矿山滑坡；稳定性分析；滑坡防治措施

中图分类号：P642.22    文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2024）08-0114-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.08.022

Stability Analysis and Treatment Measures of a Mine Landslide

LI Qiang1 XU Xu1 RUAN Fan2

（1.SPIC Guizhou Zunyi Industry Development Co.， Ltd.， Dazhuyuan Bauxite， Zunyi 563000， China; 2.114

Geological Brigade of Guizhou Geological and Mineral Exploration and Development Bureau， Zunyi 563000， China ）

Abstract： [Purposes] This paper aims to fully understand the formation mechanism of landslide in mining area， scientifically analyze and evaluate the stability of landslide， improve the effect of landslide treatment， and ensure the safety of construction and operation around the mining area. [Methods] Based on the 1∶10 000 geological disaster + risk slope fine survey demonstration project in Guizhou Province， the landslide control in a mining area of a town in Guizhou Province was taken as a practice. The mechanism of landslide， landslide stability and engineering countermeasures are comprehensively explored， and the characteristics of landslide cracks， surface deformation and surrounding rock are observed. The basic characteristics of the landslide and the formation mechanism of the landslide are analyzed. [Findings] The survey found that under the influence of rainfall， the weak surface of the landslide produced a muddy interlayer， which sharply reduced the shear strength. At the same time， the excavation was unloaded at the leading edge of the slope， and various factors led to the aggravation of sliding deformation， which eventually led to the landslide. [Conclusions] Through the calculation of landslide stability， the stability of landslide under different working conditions is studied， and the landslide prevention and control measures are put forward for the unstable area， which provides reference for the same type of landslide treatment project.

Keywords： mine landslide; stability analysis; landslide  control measures

0 引言

滑坡是影响我国矿山施工、运维，威胁附近居民、建筑安全的重大地质灾害之一。滑坡对财产、资源、环境等具有巨大的破坏力，严重影响矿山企业的正常运转［1-2］。在矿山施工、运维过程中，坡体的开挖会改变边坡岩土体的初始应力状态。随着土体的松动、雨水的渗入、重力的作用、地震活动，以及不均匀的荷载等诱发因素，坡体内部应力发生改变，极易引起滑坡失稳。尤其在雨季，雨水不断涌入，土体饱和度升高，抗剪能力会显著减弱［3-5］。此外，夏季高温多雨，也会造成地下水升高，甚至形成短期洪涝灾害［6］。如果土体暴露的范围和强度达到了极端的情况，就会发生山体崩塌或滑坡等灾害，不仅影响正常的施工，造成经济损失，还可能造成人员伤亡［7-8］。因此，对滑坡的成因机制进行分析并采取必要的防治措施一直是工程建设，尤其是矿山运行过程中的重中之重［9］。本研究结合贵州省某镇矿区滑坡的治理情况，分析了滑坡体的特征和成因机制，提出了滑坡治理措施。

1 工程概况

该矿区位于遵义市务川县某镇，滑坡位于斜坡上，中上部地形较陡的地段地面出现裂缝并不断发展。滑面已贯通，滑坡周界已经形成清晰错坎，矿区受滑坡变形影响严重变形，出现开裂现象。据实地勘察，该滑坡一直在变形发展，一旦发生下滑，下方的工业广场将无法使用，并且会严重威胁村民生命及财产安全。滑坡原始地形整体西高东低，整体坡向为正东方向，滑坡前缘发育南东向侵蚀冲沟，冲沟北东侧为一山峰。整个滑坡区为“圈椅状”负地形。滑坡主滑向为90°，高差为1 113 m。滑坡的中后部为斜坡地形，平均坡度为28°，中前部为缓斜坡及缓平台，前缘为人工切坡形成的高约25 m，坡度约55°的陡倾临空面。

2 滑坡分析

2.1 滑坡变形特征分析

滑坡后缘一带为斜坡地形，坡度为28°～35°。土地多为荒地，局部旱地耕种。土层厚度为2～8 m，为含碎块石粉质黏土，结构松散。

滑坡顶部由于下滑形成高2.5 m，坡度45°的陡壁，根据实地调查，后缘滑动了2～3 m。由于滑坡深层的滑动变形，导致中部产生拉张裂缝，使后缘应力发生变化，致使滑坡变形。滑坡后缘产生拉张裂缝和剪切裂缝，其中拉张裂缝的长度达64 m，贯穿滑坡的后部边界，包含了数个正北走向的小裂缝，相互间隔1～3 m，宽0.3～0.5 m，最大的可见深度1 m，且多为新生裂缝。而走向为60°的剪切裂缝长达30 m，呈现羽状开裂，最大宽度达到0.5 m，开裂范围宽度8 m，为新生裂缝。滑坡后缘地表土体暴雨后呈饱水状态，软塑—流塑状，局部渗冒浑水（如图1所示）。

滑坡中部地形为阶状微地貌，其主体由平台自上而下过渡成为斜坡，其坡度约为30°。滑坡中部主要由古崩塌堆积区组成，其主要成分为石灰石巨石，含量约占50%，平均块度为2 m，最大块度达6 m×3 m×3 m。由于石灰石堆积和陡峭的地形，导致滑坡中部变形剧烈，而且阶梯状的地貌使得平台区域变形较集中，而在斜坡地带则变形较小。

滑坡下部坡度较缓，与中部相比，块石较少，变形迹象明显减少。地面主要发育1组剪切裂缝和1组拉张裂缝，其中位于左下侧的剪切裂缝长30 m，宽20 cm，可见部分深度达到20 cm，内侧隆起20 cm，而位于南部后缘的拉张裂缝长8 m，宽30 cm，向下错位10～20 cm。地面裂缝如图2所示。

滑坡前缘由于是人工切方段，处于临空状态（如图3所示），且阻抗段被清除后，古崩塌堆积层由于应力变化产生蠕滑，擦痕长度达到40 cm。由于挡土墙被严重破坏，雨水渗入导致小规模崩塌频发，致使坡脚变形隆起。

2.2 滑坡岩土结构

滑体的古崩塌堆积层主要是由厚度4.0～19.0 m的含碎石粉质黏土组成。厚度随着坡向由上而下逐渐变厚，组成堆积层的灰岩块石含量也逐渐减少，其中滑坡后缘块石含量约占60%，中部块石含量约占50%，滑坡前缘块石含量约占20%，而临空面只有少量块石。滑坡体土质主要为硬塑—可塑状的粉质黏土组成，颜色呈黄—灰色。

滑动面主要是岩土分界，钻孔揭露滑动面厚度约为10～50 cm，其临空面主要成分为夹有少量泥岩碎石的可塑粉质黏土，颜色呈现灰绿、灰黄色。滑床主要成分是志留系下统韩家店组薄层强—中风化页岩、泥岩，颜色呈灰绿色、灰黄色，岩体的节理裂隙较发育，雨水渗入后容易崩解。

2.3 滑坡边界特征

滑坡的后缘是山丘与斜坡过渡的山麓带，地形变化明显，覆盖层厚度差异较大。顶部山丘坡度大于60°，基岩出露，下部斜坡坡度约为35°，斜坡覆盖层厚度大于3 m，且该斜坡底部形成了高为2.5 m的滑坡后壁。

滑坡左侧边界坡度较缓，与上部存在高1 m的下错陡坎，并发育有向正东延伸的拉张裂缝。由于受到外侧山体的阻挡，滑坡滑动方向向南东改变，且底部边界发育伴生剪切裂缝。滑坡右侧边界外侧是稳定的山体，内侧为第四系覆盖层，厚度差异明显。由于地形及覆盖层的限制，滑坡右侧边界发展至主平硐上部斜坡，且发育有高为1～2 m的错坎。滑动面人为岩土分界，部分地区存在基岩出露，坡壁光滑，滑动擦痕明显，最长可达1.5 m。

3 滑坡成因分析

3.1 地形地貌因素

该矿区属侵蚀溶蚀中山地貌类型。斜坡底部冲沟标高为980.8 m，斜坡上部陡崖顶标高为1 481.8 m，相对高差为501 m。斜坡带下缓上陡，下部缓坡区坡度一般为15°～25°，上部斜坡区坡度一般大于35°，斜坡顶部为陡崖地形。地形总体西高东低，主要山脊和冲沟均近西东向发育。

3.2 地层岩性因素

坡体上部存在较厚的松散堆积体，稳定性较差，下部强风化层与上部堆积体之间黏结力较小，容易产生滑动面。上覆堆积体根据成因可划分为人工堆积、古崩塌堆积、滑坡堆积，以及残坡积的含碎石黏土、碎石土、块石土，结构松散。

3.3 地质构造因素

区域大地构造属扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区，勘查区位于栗园向斜东翼，其间无断裂通过，地质构造简单，岩层单斜产出，地层产状285°∠15°。岩体节理发育，岩体完整性较差。岩体中主要发育2组裂隙：①组为92°～108°∠58°～80°，面平直，张开约为5 mm，延伸3～5 m，间距0.4～1.60 m，泥质充填，结合很差，属于软弱结构面；②组为12°～18°∠45°～54°，张开约为3 mm，延伸2～3 m，间距1.0～2.50 m，碎屑充填，结合差，属于软弱结构面。

3.4 水文地质及降雨因素

该矿区地处山麓斜坡地带，地形西高东低，既接受上游侧向补给和地表径流下渗补给，又是下游地下水的补给源。虽然整个滑坡区域没有较大的汇水面积，但是由于上覆堆积层结构松散，当相对滑动时，雨水渗入，坡体受到扰动后，孔隙率增大，导致雨水极易下渗，加重滑坡体，加剧滑坡的变形滑动，降低滑坡稳定性。监测数据表明，降雨后滑坡变形明显加剧，变形速度明显加快，而在晴天则与之相反。

3.5 人类活动因素

工业广场处早期主要是古崩塌堆积层，施工前处于稳定状态。由于人为施工等原因，该区域逐渐变为缓坡区，尚处于稳定状态的抗滑段，再加上北侧山体为稳定的岩质区，导致斜坡整体处于稳定状态。随着工业厂区的建设，坡脚荷载被挖，斜坡应力释放，消减了坡脚的抗滑能力，导致原始稳定的古崩塌堆积体产生失稳滑移，并随着开挖的继续而逐渐加快。

4 滑坡稳定性计算及防治措施

4.1 滑坡土样试验结果

经过实地勘察，观察滑坡裂缝、地表变形及周围岩石，发现该滑坡总体呈曲线方式运动。具体计算公式见式（1）。

Kf=[i=1n-1（（（Wi（（1-rU）cosαi-Asinαi）-RDi）tan?i+CiLi）j=1n-1ψj）+Rni=1n-1（（wi（sinαi+Acosαi）+TDi）j=1n-1ψj）+Tn] （1）

其中：

Rn=[（Wn（（1-rU）cosan-Asinan）-RDn）tan?n+CnLn]

Tn=[（Wn（sinan+Acosan）+TDn）]

[j=in-1ψj=ψiψi+1ψi+2……ψn-1]

式中：[ψj]是第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段的传递系数（j=i），即[ψi]=cos（ai-ai+1）-sin（ai-ai+1）tan[?]i+1；Wi是第i条块的重量，KN/m；Ci是第i条块内聚力，kPa；φi第i条块内摩擦角，°；Li是第i条块画面长度，m；αi是第i条块画面倾角，°；βi是第i条块地下水流向，°；A是地震加速度（重力加速度g）；Kf是稳定系数。

根据实地勘察和地质调查资料，以及滑坡的变形特征，将该滑坡分为北区与南区。北、南两区的变形范围与滑坡内应力分布及稳定性差别较大。

滑坡北区：滑坡中上部滑动方向为正东向，至中下部遇外侧山体阻挡滑动方向转向南东向。因此，以ZK4处为拐点（命名为0点），选取2-2'上段与1-1'下段组合为“剖面2-0-1'”作为北区滑坡稳定性计算的代表剖面（如图4所示）；滑坡南区：剖面4-4'纵切滑坡上下，且该剖面上滑坡变形迹象最为明显，故选取4-4'剖面作为滑坡南区稳定性计算典型剖面（如图5所示）。

滑坡的危害对象等级为二级，设防安全等级也为二级，故安全等级要求较高，该滑坡变形体的变形大，滑坡综合影响因素较多，划分标准见表1。

计算主要考虑降雨因素。稳定性分析计算的荷载为滑坡体自重（天然自重及暴雨条件下自重）。因滑坡区地震基本烈度小于Ⅵ度，计算时无须考虑地震力的影响。综合考虑上述几种荷载对滑坡的作用，将滑坡稳定性计算划分为两种工况：第一种工况为天然情况，自重；第二种工况为暴雨情况，自重+50年一遇暴雨，滑体容重取饱和参数，滑带土取天然参数。两种工况的稳定性计算结果见表2。

经稳定性计算，滑坡在天然状态2-0-1'剖面处于不稳定状态，4-4'剖面处于基本稳定状态，在自重+50年暴雨+地下水状态时，滑坡2-0-1'剖面处于不稳定状态，4-4'剖面处于欠稳定状态，这与滑坡北区变形迹象较南区明显，且于暴雨时滑坡变形严重完全吻合。

4.2 滑坡治理措施

①卸荷：针对滑坡范围及荷载情况，通过计算，卸去滑坡上部的荷载，降低滑坡的下滑力，保持滑坡稳定。

②支挡：根据滑坡的滑动特征，通过采用抗滑桩抵抗下滑力，提高滑坡稳定性。

③排水：由于裂隙发育、雨水下渗容易导致滑坡失稳。应针对现场情况，采取封堵裂缝，开挖排水沟、截水沟等措施防止雨水下渗，同时采用仰斜式泄水孔排除滑坡内部水。

④护坡：滑坡上部覆盖层主要为粉质黏土，为了提高土体稳定性，可采取种草植树等措施，提高土体黏结性，降低滑坡下滑力。

5 结语

本研究中的滑坡是由存在滑坡形成条件的斜坡在自然及人为因素的干扰下形成的，其诱因主要体现在内部的不稳定，以及外部的雨水侵蚀和人为破坏。滑坡发生后，一直处于缓慢的变形之中，由于滑体上裂缝发育，结构松散，应力仍未平衡，在暴雨影响下，滑体因饱水而增加自重，滑面因饱水而抗剪力学强度降低，滑坡因应力调整而产生变形，继续下滑。滑坡南区有矿山主、副平硐，滑坡右侧自然冲沟两岸居住村民。若滑坡失稳变形，极易发生快速下滑，必将影响广场的建设使用、威胁主、副平硐生产安全和村民的生命财产安全。

鉴于滑坡区域地质环境脆弱，滑坡变形加剧，应通过建立健全监测机制，加强对滑坡变形的监测。在变形严重的危险地段，设立显著的警告标识牌，禁止人员活动。同时，对滑坡表层松散土体进行机械削方，在滑坡区外围及内部布置地表截排水沟，在已破损挡墙内侧缓平台处设置抗滑桩，从而提高滑坡稳定性。

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（栏目编辑：陈萌萌）

收稿日期：2023-12-19

作者简介：李强（1975—），男，本科，工程师，研究方向：采矿工程。