宣城市隆泰礦業北側邊坡變形特征研究

張 君

(安徽省核工業勘查技術總院,安徽 蕪湖 241000)

0 引言

礦區邊坡穩定性的影響礦區開采的重要因素之一,隨著礦區邊坡開挖,邊坡穩定性發生變化,一旦破壞可能極為嚴重的后果,對礦區作業人員的安全、礦區生產設施帶來毀滅性的破壞[1-3]。因此,針對礦區邊坡穩定性的研究受到了較多的專家、學者的重視。在礦山邊坡的研究中,現場調查成果是非常重要的,對地質構造、巖土體類型、變形特征進行分析,可為邊坡治理工程方案選擇提供參考[4-6]。目前的研究成果表明,有大量的滑坡發生于降水后[7-9]。宣城市隆泰礦業北側邊坡高差大,破壞后危險性大,某次降水后邊坡發生了較大的變形,為了分析邊坡的穩定性,采取治理措施降低邊坡滑坡破壞風險,基于現場監測數據和極限平衡分析確定邊坡的變形特征和穩定性情況。

1 礦區北側邊坡概況

北側邊坡長約560 m,高100～120 m,邊坡坡向160°～180°,自然山坡坡度15°～26°,邊坡坡度45°～55°。邊坡上部巖性為含粉砂質粘土夾礫石,厚度2～20 m,局部可達25 m,較松散,下伏泥盆系五通組石英砂巖、粉砂巖及石炭系上統黃龍組微晶～細晶灰巖、白云巖、白云質灰巖等,巖層產狀175°∠51°,巖石節理較發育,主要發育兩組節理:①50°∠47°,②327°∠63°。斷層F1平行于北側邊坡從邊坡中上部穿過,斷層寬約1 m,由于斷層處邊坡已開挖,滑坡處邊坡基巖裸露,無殘破積層,斷層對該段邊坡上部的滑坡隱患基本無影響。根據現場調查現場多發生沿土、巖結構面滑動的淺層破壞。

調查共發現4處滑坡,局部邊坡后緣出現拉張裂縫現象,各滑坡特征分述如下:

1#滑坡位于北側邊坡頂部礦權外西端,為一牽引式淺層小型土質滑坡,寬24 m,長約20 m,滑坡堆積體厚2～4 m,方量約1 500 m3,滑坡體為粉質黏土夾碎石,后緣未見拉張裂縫?；瑒用鏋闅埰路e層與下部基巖的接觸面,邊坡坡度較陡,前端切坡形成剪出口,在連續降雨的影響下,易發生滑坡地質災害,穩定性較差。

圖1 北側邊坡全貌

2#滑坡位于北側邊坡頂部礦權外邊坡中部,為一牽引式淺層小型土質滑坡,寬25 m,長約32 m,滑坡厚3～5 m,方量約3 000 m3,滑坡體為粉質黏土夾碎石,后緣未見拉張裂縫?；瑒用鏋闅埰路e層與下部基巖的接觸面,邊坡坡度較陡,前端切坡形成剪出口,在連續降雨的影響下,穩定性較差。

圖2 滑坡現狀

3#滑坡位于北側邊坡頂部礦權外邊坡中部,為一牽引式淺層小型土質滑坡,寬約27 m,長約23 m,厚1～3 m,距邊緣10 m處,見一條拉張裂縫,長15 m,下錯1～2 m,裂縫寬約20～50 cm,大部分被土體充填,深度1～2 m?；麦w為粉質黏土夾碎石,滑動面為殘坡積層與下部基巖的接觸面,邊坡坡度較陡,前端切坡形成剪出口,在連續降雨的影響下,穩定性較差。

4#滑坡位于北側邊坡頂部礦權外邊坡中部,為一牽引式淺層小型土質滑坡,為老滑坡復活,老滑坡位于沖溝內,寬50 m,長25 m,厚1～4 m,滑坡堆積體已被清理。受雨水沖刷影響,后緣出現一環狀拉張裂縫,下錯0.5～2 m,縫寬0.1～0.5 m?；抡w寬約140 m,長約60 m,目前滑坡處于蠕動狀態,潛在滑坡方量約20 000 m3?；麦w為粉質黏土夾碎石,滑動面為殘坡積層與下部基巖的接觸面,邊坡坡度較陡,前端切坡形成剪出口,在連續降雨的影響下,雨水下滲,土體自重增加,浸潤后抗剪強度降低,動水壓力增大,巖土體失衡產生滑動,易發生滑坡地質災害,穩定性較差。

2 北側邊坡變形監測數據分析

由于1#、2#、3#滑坡巖土體組成及滑坡規模較為接近,邊坡變形特征基本一致,4#滑坡為老滑坡的再次滑動,因此本次主要分析3#、4#滑坡的變形破壞特征。其中3#滑坡的變形監測點為JC17～JC19,4#滑坡監測點為JC13～16。

變形觀測數據只要是降水前后10 d的監測成果,根據監測數據成果可以得知,在降水后3#、4#滑坡均發生了較大規模的變形滑動跡象,4#滑坡的累積最大變形量超過200 mm,最大變形部位位于邊坡坡腳區域。3#邊坡整體變形量較小,在坡腳處出現最大變形,變形量小于100 mm。3#、4#滑坡變形量的差異主要原因是4#滑坡為老滑坡“復活”產生的,已經發生滑坡破壞的巖土體的殘余強度較峰值強度有較為顯著的下降,因此,4#滑坡變形量較大。

圖3 滑坡位移監測數據

3 滑坡穩定性分析

3.1 降水的影響

4處滑坡降水后的平均位移數據如下表1所示,從表1中可以看出,4#邊坡的變形量和變形速率遠超過1#、2#、3#邊坡。其主要原因是,4#滑坡為老滑坡“復活”形成的,在前期4#滑坡曾發生過滑動變形跡象,導致滑體力學參數下降,抗剪強度參數較1#～3#滑坡低。水是誘發滑坡地質災害的一個主要因素,降水對滑坡穩定性的影響主要在增大下滑力,減少抗滑力。發生過滑動變形的4#滑坡巖體結構破壞嚴重,有利于降水入滲,因此,在降水作用下,4#滑坡的變形速率、變形量較1#～3#滑坡大。

表1 不同工況下滑坡各區的平均位移 mm

3.2 滑坡穩定性分析

滑帶土力學參數對滑坡穩定性分析成果的可靠性影響較大,為了更好的反應滑坡的實際情況,采用室內試驗與參數反演相比較的方法確定滑帶土力學參數,根據分析計算滑坡滑體巖土參數如下表2所示。

表2 巖土參數取值

根據以上數據建立的模型及土性質參數,采用極限平衡法進行計算滑坡穩定性,最終計算結果見表3。

表3 滑坡穩定性計算結果

推斷4#滑坡在目前狀態下暫時處于基本穩定狀態,但由于安全儲備不足,遇強降雨及持續降雨等因素將會產生滑坡,需要采取工程措施進行提高。

4 結語

通過分析滑坡現場監測數據可知,降水后滑坡的變形量和變形速率顯著提高,主要原因是降水入滲增大了土體的重度,導致滑坡下滑力提高,同時降水入滲將導致土體力學參數劣化減少了邊坡的抗滑力。4#邊坡的變形量和變形速率均較其他3處滑坡大,主要原因是4#滑坡曾發生滑動,巖土體殘余強度較低。根據計算,現狀邊坡穩定性基本,滿足要求,但安全儲備較低,需采取措施降低滑坡安全風險,提高滑坡的穩定性。