撫順西露天礦千臺山滑坡穩(wěn)定性分析與治理研究

王 卓，白朝能

（1.遼寧省第十地質(zhì)大隊(duì)，遼寧撫順113004；2.中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031）

撫順西露天礦千臺山滑坡穩(wěn)定性分析與治理研究

王 卓*1，白朝能2

（1.遼寧省第十地質(zhì)大隊(duì)，遼寧撫順113004；2.中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031）

撫順西露天礦千臺山滑坡總體積約1×108m3，滑體厚度大于50m，屬巨型滑坡，危險區(qū)面積達(dá)3.68km2。該滑坡直接威脅當(dāng)?shù)鼐用窦岸嗉移髽I(yè)的生命財(cái)產(chǎn)安全，一旦成災(zāi)，后果將十分嚴(yán)重。對其穩(wěn)定性及加固治理措施進(jìn)行了初步研究，結(jié)果表明：該滑坡欠穩(wěn)定，需進(jìn)行加固治理，通過削坡及壓腳工程可有效提高其穩(wěn)定性。

滑坡；穩(wěn)定性分析；治理工程；削坡；壓腳

1 概述

千臺山滑坡位于撫順市區(qū)南部，估算總體積約1× 108m3，滑坡體面積3.13km2，危險區(qū)面積3.68km2。自2010年8月以來，滑坡體多處出現(xiàn)地表裂縫，并有由最初的點(diǎn)狀向線狀發(fā)展趨勢。至2012年年初，地表裂縫總體發(fā)展為南北兩條，呈東西向弧形展布，凹向北，總長約3090m，最大斷陷帶寬度約12～13m，多處斷續(xù)狀地表拉張裂縫逐漸趨于連接，地裂縫開裂強(qiáng)度加大、加深，并伴有錯落下沉，其影響范圍、破壞程度有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢，這一情況引起當(dāng)?shù)卣吧鐣鹘绺叨汝P(guān)注?；麦w后緣北距西露天礦坑南幫邊緣280～460m，南距居民居住地千臺社區(qū)、東立社區(qū)60～100m，滑坡體東端在勝利開發(fā)區(qū)的多家企業(yè)通過，一旦成災(zāi)，威脅對象眾多，威脅資產(chǎn)巨大。本文介紹了該滑坡的總體概況，并對其穩(wěn)定性及治理措施進(jìn)行了初步研究。

2 滑坡體概況

2.1 滑坡體基本特征

該滑坡南北向縱長約1200～1500m，東西向橫寬約3100m，滑面埋深大于50m，為深層滑坡?；伦冃误w位于西露天礦南幫區(qū)域，前緣位于西露天礦坑底部，高程約-270～-310m，后緣高程約100～205m，邊坡高差400～500m。

滑坡體主要成分是中生代粟子溝組凝灰?guī)r層、老虎臺組玄武巖層以及分布于其中的軟弱夾層，下伏基巖為太古代花崗質(zhì)片麻巖層。通過2條剖面、7個鉆孔的揭示，推測滑坡體深部有2～3條滑帶，分別為玄武巖中較為連續(xù)的泥化夾層及玄武巖與花崗片麻巖接觸部位的泥化夾層；滑床為花崗片麻巖層。

2.2 滑坡體變形特征

千臺山滑坡地表裂縫是在2010年8月巡視工作中發(fā)現(xiàn)的。技術(shù)人員在以后的追蹤調(diào)查與監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)，滑坡體前緣出現(xiàn)明顯鼓脹變形，剪漲裂隙發(fā)育，土石松散，小型坍塌時有發(fā)生；滑坡體中段可見明顯砌體拉裂；滑坡體后緣出現(xiàn)2條地裂縫，總長約3km，地表顯現(xiàn)出南高北低錯落式弧形陡坎，并形成一定寬度的凹陷洼地。

自2012年8月以來監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，截至2013年3月12日，2條裂縫均持續(xù)垂直錯落和水平張裂，水平位移速率達(dá)4.49～11.8mm/d，垂直沉降速率達(dá)2.06～6.96mm/d，且呈現(xiàn)加速趨勢；變形嚴(yán)重的監(jiān)測點(diǎn)顯示最大垂直落差達(dá)4.05m。2013年3月19～25日監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，一周內(nèi)平均水平位移速率16.62～20.35mm/d，平均垂直沉降速率7.67～12.72mm/d，滑坡仍處于持續(xù)變形滑移階段，與前期相比，略呈加速趨勢。表1給出了滑坡后緣地裂縫不同部位靜態(tài)GPS變形情況。

3 滑坡穩(wěn)定性分析與評價

鉆探揭示在玄武巖中，中部的玄武巖夾煤線層、下部的玄武巖夾凝灰?guī)r層以及玄武巖與片麻巖不整合接觸部位均有破碎帶出現(xiàn)，滑坡體易沿煤線和破碎帶發(fā)生滑動?；轮鬏SE400剖面存在4條潛在滑動面，第1條潛在滑動面為煤線，平均深度為95m，后3條沿破碎帶滑動，平均深度分別為145m，170m和230m。潛在滑動面的位置如圖1所示。

表1 滑坡后緣地裂縫不同部位靜態(tài)GPS變形情況統(tǒng)計(jì)表

圖1 滑坡主軸E400剖面潛在滑面示意圖

邊坡穩(wěn)定性分析方法中極限平衡法是邊坡工程分析與設(shè)計(jì)中最主要的且最有效的實(shí)用分析方法，并為各國規(guī)范所采用。其基本原理是先假定多個滑坡可能的滑動面，然后根據(jù)靜力平衡條件和莫爾—庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則計(jì)算沿各滑動面滑動的可能性，從中尋找穩(wěn)定系數(shù)最小者，其對應(yīng)的滑動面即為滑坡滑動可能性最大的滑動面。本次穩(wěn)定性分析中采用了Sarma、Janbu和不平衡推力法等幾種方法，分別分析了4條潛在滑動面的穩(wěn)定系數(shù)。

3.1 滑體物理力學(xué)參數(shù)的選取

該滑坡體主要由玄武巖組成，潛在滑面有2種，分別為玄武巖夾煤線和泥化夾層破碎帶?；w與滑面物理力學(xué)參數(shù)如表2所示。其中，玄武巖夾煤線的參數(shù)由室內(nèi)4組中型剪切摩擦試驗(yàn)獲得。

表2 滑體物理力學(xué)參數(shù)

3.2 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果及評價

表3列出了該滑坡采用Sarma法、Janbu法和不平衡推力法得出的穩(wěn)定性系數(shù)。由表3可知，除滑面①外，Sarma法、Janbu法和不平衡推力法計(jì)算的各滑面穩(wěn)定性系數(shù)基本小于1，坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。通過對比發(fā)現(xiàn)，滑面③的穩(wěn)定性系數(shù)最小，滑面③為最危險滑動面。

表3 滑坡主軸E400剖面穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果

4 治理措施研究

綜合考慮滑坡的穩(wěn)定性評價結(jié)果，為保證滑坡體的穩(wěn)定，并達(dá)到滿足工程要求的安全系數(shù)，本文對滑坡治理方案進(jìn)行了一定的探討。滑坡治理的方法有多種，常用的有排水工程、抗滑樁工程、擋土墻工程、錨索工程及削坡與壓腳工程等。其中，削坡與壓腳方案比較經(jīng)濟(jì)且施工速度相對較快，在公路工程[1]、礦山工程[2]、水利工程[3-4]及機(jī)場工程[5]的邊坡治理工程中均有成功應(yīng)用的實(shí)例，千臺山滑坡屬欠穩(wěn)定滑坡，但穩(wěn)定系數(shù)均接近1，因此出于經(jīng)濟(jì)與安全經(jīng)濟(jì)的考慮，本文探討了采用削坡卸荷及壓腳措施提高滑坡穩(wěn)定性的可行性。

4.1 削坡方案

削方卸荷目的是把滑體上部分巖體移走，以減輕滑體重量，提高滑坡的穩(wěn)定性。本次設(shè)計(jì)考慮在滑坡后緣卸荷，削坡后坡率控制在1∶8.14，面總削方量為65501m3/m?；轮鬏SE400的削坡卸荷的剖面圖如圖2所示。

圖2 削坡剖面圖

滑坡進(jìn)行削坡減載后，由Sarma法、Janbu法對E400剖面分別進(jìn)行穩(wěn)定性分析，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 削坡治理后剖面穩(wěn)定性系數(shù)

由表4可知，削方減載后，滑坡穩(wěn)定系數(shù)有較大的提高，在現(xiàn)狀水位條件下，穩(wěn)定性系數(shù)均提高到1.15以上，根據(jù)工程的重要性和工程地質(zhì)條件勘察的詳細(xì)程度，在本項(xiàng)目中削坡后穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到1.15以上就可以滿足工程安全要求。

4.2 壓腳方案

壓腳穩(wěn)坡是在邊坡坡腳堆筑碎石土或者廢石，借以支撐滑體或者增加滑體下部滑動面上的摩擦力，從而提高邊坡的穩(wěn)定性。本文對撫順西露天礦千臺山滑坡壓腳治理的可能性進(jìn)行探討，壓腳縱剖面圖如圖3所示。

圖3 壓腳縱剖面圖

滑坡進(jìn)行壓腳后，由Sarma法、Janbu法對E400剖面進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，各滑面穩(wěn)定性系數(shù)如表5所示。

由2個剖面穩(wěn)定系數(shù)可見，壓腳治理后，滑坡穩(wěn)定系數(shù)有較大的提高，在現(xiàn)狀水位條件下，穩(wěn)定性系數(shù)均提高到1.15以上，根據(jù)工程的重要性和工程地質(zhì)條件勘察的詳細(xì)程度，在本項(xiàng)目中壓腳后穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到1.15以上就可以滿足工程安全要求。

表5 壓腳后剖面穩(wěn)定性系數(shù)表

5 結(jié)論

本文對撫順西露天礦千臺山滑坡的穩(wěn)定性及治理方案進(jìn)行了分析，主要得出如下2點(diǎn)結(jié)論：

（1）通過穩(wěn)定性分析得到E400各滑面穩(wěn)定性系數(shù)多在0.908至1.073之間，坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。通過對比發(fā)現(xiàn)，滑面③的穩(wěn)定性系數(shù)最小，為最危險滑動面。

（2）通過對滑坡治理可能性的探討，削坡、壓腳均可提高邊坡的穩(wěn)定性，使其穩(wěn)定系數(shù)均達(dá)到1.15以上，滿足工程安全要求。

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表3 基于工程經(jīng)濟(jì)性的評價指標(biāo)劃分標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)論

（1）本文在總結(jié)福建省山地丘陵地區(qū)土質(zhì)滑坡的相關(guān)評價因子的基礎(chǔ)上，并按各評價因子的性質(zhì)將其劃分為內(nèi)在因素、誘發(fā)因素、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生歷史3個類別。

（2）建立了擁有3類主控因素（內(nèi)在因素、誘發(fā)因素、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生歷史），及每個主控因素下設(shè)兩級評價因子的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度評價體系，并以土質(zhì)滑坡為例進(jìn)行了詳細(xì)的說明。

（3）提出了從建設(shè)用地選址（巖土穩(wěn)定性）和場地利用（工程經(jīng)濟(jì)性）2個層次出發(fā)的最終評價指標(biāo)，為福建省利用山地丘陵進(jìn)行城鎮(zhèn)建設(shè)用地選址和經(jīng)濟(jì)開發(fā)利用提供了重要標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。

（4）本文提出的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度評價體系將會在福建省山地丘陵地區(qū)開發(fā)建設(shè)中得到正式應(yīng)用，該體系在實(shí)踐中將得到檢驗(yàn)和進(jìn)一步的完善。

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Research on StabilityAnalysis and Control Project Of Fushun Western Open-Pit Qiantaishan Landslide

WANG Zhuo1,BAI Chao-neng2
(1.The 10th Geological Brigade of Liaoning Province,Fushun Liaoning 113004,China;2.China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd,Chengdu Sichuan 610031,China)

Fushun western open-pit Qiantaishan landslide is a giant landslide of which total volume is about 100 million m3,sliding body thickness is greater than 50m,and damage area is 3.68km2. The landslide is a direct threat to the lives and property of local residents and a number of enterprises,once it causes the disaster,the consequences will be very serious.In this paper,the stability and control measures is preliminary researched,the results showed that:the landslide is less stable,should be reinforced,and its stability can be effectively improved through a deep cutting and presser foot engineering.

landslide；stability analysis；control project；unloading；loading berm

P642.22

A

1004-5716(2015)03-0003-04

2014-09-04

2014-09-18

王卓（1975-），男（漢族），遼寧昌圖人，高級工程師，現(xiàn)從事水工環(huán)技術(shù)管理工作。