談霍州煤電團柏煤礦東部山體邊坡的勘察方法

梁婷婷

1 概述

霍州煤電集團團柏煤礦疙塔條風井項目位于霍州市團柏鄉(xiāng)疙塔條村，疙塔條風井項目東部山體邊坡距離疙塔條風井區(qū)圍墻約7.0 m，2009年夏季因人工開挖坡腳，加上降雨的作用，導致邊坡局部地段發(fā)生滑坡，滑坡段寬約40 m，坡面上出現(xiàn)較多裂縫，威脅到疙塔條風井項目區(qū)的生產(chǎn)安全。

團柏煤礦領(lǐng)導高度重視，擬對該段邊坡進行治理。該段邊坡南北長約120 m，東西寬約95 m，最大高差約48 m。2010年4月受團柏煤礦委托，筆者所在單位對該段邊坡進行了詳細階段(一次性)的勘察工作。

2 邊坡勘察的主要目的和任務、勘察要點

2.1 勘察目的與要求

查明邊坡的地形、地貌特征，不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災害，對地質(zhì)災害的成因、類型、分布范圍、危害程度及其發(fā)展趨勢作出評價。

查明滑坡地段微地貌形態(tài)及其演變過程;圈定滑坡周界、滑坡壁、滑坡平臺、滑坡舌、滑坡裂縫等要素;并查明滑動帶部位、傾角，滑帶土巖性特征，分析滑坡的主滑方向，分析滑動面的層數(shù)、深度和埋藏條件。

查明勘察范圍巖土類型、成因、性狀、覆蓋層厚度、基巖面的形態(tài)和坡度、巖石風化和完整程度。

查明主要結(jié)構(gòu)面(特別是軟弱結(jié)構(gòu)面)的類型和等級、產(chǎn)狀、發(fā)育程度、延伸程度、閉合程度、風化程度、充填狀況、充水狀況、組合關(guān)系、力學屬性和與臨空面的關(guān)系。

2.2 勘察工作量布置

工程地質(zhì)與水文地質(zhì)測繪和調(diào)查(以1∶500地形圖為底圖)范圍包括邊坡所處山梁分水嶺至坡腳并外延到邊坡失穩(wěn)后可能影響的一定范圍。

勘探線、點沿垂直邊坡走向(滑坡部位沿主滑方向)進行布設(shè)，選擇典型剖面布置勘探線，間距在30 m以內(nèi)。

勘探點間距根據(jù)現(xiàn)場地形控制在35 m以內(nèi)。

勘探方法采用鉆探、挖探等多種手段進行綜合勘察?？碧娇椎纳疃却┻^最下一層滑面或潛在滑面，并進入穩(wěn)定地層。

3 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

勘察區(qū)地處呂梁—太行斷塊的西部，位于呂梁山塊隆南部的陽泉曲—汾西盆狀復向斜內(nèi)?？辈靺^(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，地層受局部褶皺影響，巖層產(chǎn)狀25°∠5°～7°，巖層傾向與坡向相反?？辈靺^(qū)及其附近未發(fā)現(xiàn)斷層、強烈褶曲及巖漿活動。裂隙構(gòu)造在滑坡區(qū)較發(fā)育，是區(qū)內(nèi)主要結(jié)構(gòu)面之一。

4 滑坡基本特征

在勘察場地的東北側(cè)發(fā)育有一處小型滑坡，滑坡在空間上形成圈椅狀地形，滑坡平面形態(tài)呈簸箕狀，主滑方向325°左右，滑坡以第⑧層砂巖與第⑨層砂質(zhì)頁巖接觸帶為滑動面，屬于順層滑坡，滑坡軸線長約18 m，滑體寬約40 m，滑體厚約7.5 m，滑坡體積約5 400 m3?；麦w主要由二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)砂巖、泥巖和頂部少量黃土組成?；潞蟊陧敳恐饕l(fā)育有5條近似平行的裂縫，裂縫走向51°～65°，裂縫最大寬度10 cm～45 cm，最小寬度1 cm～2 cm，裂縫延伸長度13 m～45 m，裂縫間距40 cm～110 cm，滑坡裂縫從力學性質(zhì)上分析均為張拉裂縫?；履壳疤幱谇贩€(wěn)定狀態(tài)。

5 滑坡分類

滑坡滑體組成物質(zhì)為砂巖和少量黃土，滑坡類型屬于順層巖質(zhì)滑坡;滑坡滑體厚度7.5 m左右，屬于淺層滑坡;滑坡具有上小下大的塔式外貌特征，后壁橫向張性裂隙發(fā)育，該滑坡應是下部先滑，使上部失去支撐而變形滑動的，屬于牽引式滑坡;根據(jù)調(diào)查訪問，該滑坡地段坡腳受到人工開挖，加上連續(xù)降雨所造成，屬于工程滑坡;從地貌形態(tài)、滑坡的結(jié)構(gòu)要素、地層、構(gòu)造等條件和因素分析，該滑坡整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，該滑坡屬于活動滑坡，條件具備時易發(fā)生再次滑動;根據(jù)調(diào)查訪問，滑坡形成于2009年夏季，目前整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，屬于新滑坡;根據(jù)本次勘探，滑坡體厚度7.5 m左右，滑坡體橫寬約40.0 m，縱長約18.0 m，滑坡體體積約為5 400 m3，屬于小型滑坡。

6 滑坡成因機制分析

滑坡體砂巖、泥巖豎向節(jié)理裂隙及砂巖與下伏砂質(zhì)頁巖接觸面為滑坡區(qū)的軟弱結(jié)構(gòu)面，造成軟弱結(jié)構(gòu)面應力集中以致破壞的基本條件是:1)第⑨層砂巖及以上巖層主要發(fā)育有兩組構(gòu)造節(jié)理，這兩組節(jié)理的追蹤貫通構(gòu)成了滑坡體后緣的切割—滑移邊界;2)第⑨層砂巖及以上巖層張性裂隙發(fā)育、風化程度高、透水性較好，下覆砂質(zhì)頁巖發(fā)育有閉合型節(jié)理裂隙，具有一定的隔水性能，地表水下滲后遇到砂質(zhì)頁巖被隔擋，砂質(zhì)頁巖遇水后發(fā)生軟化導致抗剪強度大幅度降低，形成軟弱結(jié)構(gòu)面。

7 滑坡穩(wěn)定性分析

7.1 滑坡巖土物理力學參數(shù)選取

邊坡、滑坡穩(wěn)定性計算所采用的巖土參數(shù)是根據(jù)土工試驗結(jié)果、現(xiàn)場調(diào)查的自然邊坡形態(tài)及穩(wěn)定性、經(jīng)驗值及恢復滑坡滑動前極限平衡狀態(tài)的方法等建立計算模型反算后綜合確定的。

7.2 邊坡、滑坡穩(wěn)定性計算方法

此處影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素是人類工程活動(開挖坡腳)，降雨，其次為地震，由于人工開挖邊坡坡腳，局部已造成了滑坡，現(xiàn)狀邊坡在暴雨或地震條件下容易發(fā)生局部失穩(wěn)。對土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡(邊坡巖體較破碎，呈碎裂結(jié)構(gòu))采用圓弧滑動法(瑞典條分法)，對滑坡及驗算剖面土巖接觸面穩(wěn)定性采用折線法(不平衡推力法)計算邊坡、滑坡在自然狀態(tài)和受水浸泡狀態(tài)下的穩(wěn)定性系數(shù)。

7.3 滑坡穩(wěn)定性計算模型

滑坡穩(wěn)定性計算模型可分以下兩種情況考慮:模型一:滑面后緣以實測邊界和滑面產(chǎn)狀為依據(jù)，中部以調(diào)查推測的滑面作控制，剪出口選擇第⑧層砂巖與第⑨層砂質(zhì)頁巖的接觸面。模型二:滑坡在不利自然條件(考慮連續(xù)強降雨與地震作用)下，地表水沿滑坡后壁裂縫下滲，第⑨層砂質(zhì)頁巖具有明顯的隔水作用，在第⑧層砂巖與第⑨層砂質(zhì)頁巖的層面附近易達到飽和狀態(tài)，層面飽水后抗剪強度降低，且?guī)r層產(chǎn)狀順坡，上覆巖層可能沿層面滑動。假設(shè)裂縫L3貫通到第⑧層砂巖與第⑨層砂質(zhì)頁巖的層面，選擇裂縫L3作為滑動面后緣，中部和剪出口同模型一所述。

滑坡后壁穩(wěn)定性計算，選擇第⑥層砂巖石與第⑦層泥巖的接觸面作為潛在滑動面，裂縫L3作為滑動后緣界線。

7.4 邊坡、滑坡穩(wěn)定性分析評價

邊坡穩(wěn)定計算分為自然條件下和飽水條件下兩種情形，在每種情形又考慮了地震力的影響。根據(jù)滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果，人類工程活動(開挖坡腳)、降雨及地震因素對邊坡穩(wěn)定性影響很大。

8 結(jié)語

1)對邊坡、滑坡勘察必須對勘察方法進行認真設(shè)計，其中最關(guān)鍵的是野外工程地質(zhì)調(diào)查與測繪和勘探中尋找滑動面。

2)邊坡、滑坡穩(wěn)定性計算所采用的巖土參數(shù)是根據(jù)土工試驗結(jié)果、現(xiàn)場調(diào)查的自然邊坡形態(tài)及穩(wěn)定性、經(jīng)驗值及恢復滑坡滑動前極限平衡狀態(tài)的方法等建立計算模型反算后綜合確定的。

3)巖土工程理論目前雖然尚不完善，計算方法也具有較多的簡化和人為因素特征，對邊坡、滑坡勘察應堅持理論導向、經(jīng)驗判斷、測試基礎(chǔ)、合理反算這一巖土工程原則。

[1]DZ/T 0218-2006，滑坡防治工程勘查規(guī)范[S］.

[2]鄭穎人，時為民.不平衡推力法使用中應注意的問題[J］.重慶建筑，2004(2):6-8.

[3]熊 翀.邊坡穩(wěn)定性方法綜述[J］.山西建筑，2010，36(15):121-122.