廣東省茂名市金塘礦區(qū)公路段滑坡地質(zhì)災(zāi)害淺析

周洪嬋

（廣東省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊(duì)，廣東湛江524000）

1 金塘礦區(qū)相關(guān)簡(jiǎn)介[1]

1956年6月蘇聯(lián)露天礦設(shè)計(jì)專家組擬定了設(shè)計(jì)的油頁(yè)巖露天礦境界范圍，稱為“第一露天金塘區(qū)”。在1959～1992年礦山大規(guī)模生產(chǎn)，1995年礦區(qū)停產(chǎn)?，F(xiàn)已形成長(zhǎng)約5.2km，寬約0.9km采坑?；挛挥诓煽幽蟼?cè)邊坡坡頂。

金塘露天礦開(kāi)采方式為：沿露天礦南部油頁(yè)巖層底板降段延深，沿其頂板拉溝露礦，固定折返干線，內(nèi)外聯(lián)合組溝的開(kāi)拓方式。水平分層，工作線平行推進(jìn)。油頁(yè)巖及剝離臺(tái)階高度均為10m，油頁(yè)巖邊坡角為45°～60°，平盤寬34m；油頁(yè)巖頂?shù)桌瓬?，邊坡角?0°左右，臺(tái)階寬12.5～15m?，F(xiàn)開(kāi)采坑長(zhǎng)度約5.2km，寬約0.9 km，采深20～70m，目前實(shí)際已形成+50m、+40m、+30m、+20m、+10m、±0m、-10m剝離及油頁(yè)巖臺(tái)階，部分地段已達(dá)到-29m臺(tái)階。采坑內(nèi)地下水恢復(fù)及降雨徑流長(zhǎng)期匯集，現(xiàn)已積滿水形成“礦湖”，現(xiàn)水位高程8.2m。

2 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

茂名市金塘油頁(yè)巖礦區(qū)南側(cè)邊坡，邊坡由露天采礦形成，坡向32°左右，坡頂高程約22m左右，坡底高程約-28m，邊坡總高約50m，邊坡坡度8°～10°，邊坡角上部相對(duì)大，一般10°，中部、下部邊坡角小，一般5°～8°。坡頂平緩，主要為農(nóng)田及少量魚(yú)塘。

2.2 氣象水文條件

該處屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，毗鄰東南沿海。年平均氣溫為22.3℃～23℃，氣溫變化不大，最高氣溫為36.6℃；最低氣溫平均為17.8℃，據(jù)茂名市氣象臺(tái)1972～1992年統(tǒng)計(jì)資料，本區(qū)年降雨量1207.3～2493.2mm、平均1707.0mm，日最大降雨量296.2mm，月平均降雨量142.8mm。雨季一般在4～9月份，雨季降雨量約占全年降雨量的82%，多年平均蒸發(fā)量1849.4mm。

地表水系較發(fā)育，北側(cè)為礦坑積水—礦湖，南側(cè)分布魚(yú)塘、水田。

2.3 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)調(diào)查，區(qū)內(nèi)未見(jiàn)斷裂構(gòu)造形跡。綜合區(qū)域地質(zhì)資料判定區(qū)域斷裂活動(dòng)不是本滑坡發(fā)生誘發(fā)因素。地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。

2.4 地層巖性及其工程性質(zhì)

2.4.1 地層巖性

巖土體主要由人工填土，第三系始新統(tǒng)上垌組（E2s）粘土、全風(fēng)化粉砂巖及強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖組成?？紤]到滑坡體內(nèi)巖土層的特殊性，給予單獨(dú)編號(hào)。根據(jù)地質(zhì)成因、土層的結(jié)構(gòu)、工程性質(zhì)及埋藏分布條件等因素劃分為人工填土層、第三系始新統(tǒng)上垌組（E2s）粘土層、全風(fēng)化粉砂巖、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖等共6個(gè)層組。

第四系人工填土（Q4ml）：

①素填土：灰黑色、淺灰色等，松散，主要由粘土、中粗砂及碎石塊組成，遇水易軟化崩解。該層全區(qū)分布，厚度變化較大，鉆孔揭露層厚0.8～4.5m，層頂埋深0.0m，層頂高程12.56～19.03m。為滑坡體主要組成部分。填土來(lái)源主要是原開(kāi)采油頁(yè)巖廢石，少部分為筑路回填土。

第三系始新統(tǒng)上垌組（E2s）：

②1粘土：淺灰色，可塑，由粘粉粒組成，巖芯刀切面光滑，粘性好。該層全區(qū)分布于②層土粘之上，鉆孔揭露層厚0.50～3.20m，層頂埋深0.80～6.00m，層頂標(biāo)高9.46～18.23m。為粉砂巖殘積土。

②全風(fēng)化粉砂巖：淺灰色、灰黃色，硬塑—堅(jiān)硬，主要由粉粘粒組成，局部含較多粉砂。該層全區(qū)分布，鉆孔揭露層厚5.50～9.30m，層頂埋深2.20～7.00m，層頂標(biāo)高7.56～16.28m。

③強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖：淺灰色、清灰色，原石已風(fēng)化成土狀，堅(jiān)硬，主要由粘粉粒組成，局部含較多量中粗砂。該層全區(qū)分布，鉆孔揭露層厚7.30～10.80m，層頂埋深10.00～13.30m，層頂標(biāo)高2.06～7.88m。

④強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖：紅褐色、灰黃色，原巖結(jié)構(gòu)清晰，巖芯呈半巖半土狀，遇水易軟化和崩解。揭露層厚5.90m，層頂埋深23.10m，層頂標(biāo)高-5.44m。

⑤中風(fēng)化粉砂巖：青灰色，粉砂結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖芯少量呈碎塊狀，多呈短柱-長(zhǎng)柱狀，節(jié)長(zhǎng)5～20cm，RQD=40%～50%，巖石較破碎，巖石基本質(zhì)量等級(jí)Ⅴ。鉆孔揭露層厚1.70～3.80m，層頂埋深17.30～29.00m，層頂標(biāo)高-11.34～-3.48m。

2.4.2 地層工程性質(zhì)

①素填土為新近填土，由粘土、中粗砂、碎石塊等組成，松散，厚度變化較大，主要分布于滑坡表層，為滑坡體主要組成部分。自然條件下，土層抗剪強(qiáng)度普遍較低，工程性質(zhì)差，易被雨水沖刷，遇水浸泡土體易軟化崩解。

②1粘土呈可塑狀，分布于①素填土與②全風(fēng)化粉砂巖之上或②全風(fēng)化粉砂巖之間，抗剪強(qiáng)度較低，工程性質(zhì)較差，下臥層為②層硬塑狀全風(fēng)化粉砂巖，軟硬相間，其上部土層易發(fā)生滑動(dòng)。

②全風(fēng)化粉砂巖呈硬塑—堅(jiān)硬土狀，厚度較大，抗剪強(qiáng)度高，工程性質(zhì)好，為滑床所在土層。③強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、④強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、⑤中風(fēng)化粉砂巖，土層抗剪強(qiáng)度高，承載力高，工程性質(zhì)好。

2.5 水文地質(zhì)條件

地下水主要是松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙半承壓水。

潛水主要賦存于淺層素填土中，徑流自南向北，水位埋深0.5～3.7m，受地形控制，補(bǔ)給來(lái)源主要是降雨和魚(yú)塘等補(bǔ)給；排泄途徑主要是蒸發(fā)、或以地表徑流、滲入等方式流入到礦湖。

承壓水主要賦存于強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖中，與礦湖水力連通。補(bǔ)給來(lái)源主要有大氣降水、露天礦礦坑積水以及相鄰含水層側(cè)向補(bǔ)給。

地下水位變化主要與降雨密切相關(guān)，具有季節(jié)性和時(shí)段性變化，變化幅度較大，水位變化幅度0.2～3m。地下水位埋深較淺，對(duì)滑坡影響大。

2.6 人類工程活動(dòng)

人類工作活動(dòng)主要是采礦挖坑和回填修路。坡前的采礦挖坑改變了原地形地貌特征，破壞原地層結(jié)構(gòu)平衡；同時(shí)回填修路，修路之后通過(guò)的車輛諸多為較大型車輛，相當(dāng)于加上了動(dòng)荷載，增大了滑帶土的剪應(yīng)力，改變了坡體的應(yīng)力狀態(tài)。同時(shí)回填土松散，無(wú)防護(hù)措施，易被遇水沖刷，為滑坡體提供物質(zhì)條件?？梢?jiàn)人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響大。

3 滑坡變形特征

金塘礦區(qū)附近發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，造成路面塌陷，地面裂縫，輸水管道變形斷裂，直接威脅101鄉(xiāng)道，或危及過(guò)往人行車輛。

3.1 滑坡范圍確定

（1）東西側(cè)緣，以原水渠斷裂點(diǎn)為界。原水渠為混凝土砌筑，因地形變形，造成水渠斷裂，當(dāng)?shù)卮迕癖阋暂斔芟嘟印５捎诘匦稳栽谧冃?，現(xiàn)輸水管也亦發(fā)生傾斜。西面更是看到明顯裂縫，與道路斜交。

（2）滑坡后緣（南側(cè)），以魚(yú)塘邊緣與平臺(tái)交接處為界。魚(yú)塘以南的平臺(tái)上，發(fā)現(xiàn)2條平行于魚(yú)塘邊緣的裂縫，說(shuō)明該平臺(tái)已發(fā)生滑動(dòng)變形。但同時(shí)魚(yú)塘無(wú)明顯漏水現(xiàn)象，說(shuō)明魚(yú)塘底部地層及塘邊還未遭受破壞。經(jīng)了解，該平臺(tái)原與塘邊在同一水平面，現(xiàn)已與池邊上下錯(cuò)開(kāi)1.1m左右。因而可確定南面的滑動(dòng)范圍為魚(yú)塘邊緣與平臺(tái)交接處。

（3）滑坡前緣（北面），以剪切出口為界。剪切出口標(biāo)高約為9m處。

（4）滑動(dòng)面：鉆探資料顯示，滑坡沿原斜坡面滑動(dòng)，滑動(dòng)面呈直線狀，滑動(dòng)面傾向32°，傾角10°。

（5）滑坡發(fā)生位置標(biāo)高12～19.53m，軸向長(zhǎng)約70m，橫向?qū)捈s110m，平面面積約7066m2，經(jīng)鉆探揭露，滑體厚度1～4.2m，平均2.8m。滑坡體積約為19784m3，屬于中型淺層堆積土滑坡。

3.2 滑坡變形特征

調(diào)查期間，滑坡區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)7條裂縫，6條裂縫基本呈東南—北西走向，與礦湖鄉(xiāng)道路平行，1條于西側(cè)斜交于鄉(xiāng)道。其中最大的裂縫位于鄉(xiāng)道中間。裂縫與道路平行，總長(zhǎng)約68.7m，裂縫寬2～50cm，東窄西寬，深5cm～1.2m，東淺西深。裂縫總體呈鋸齒狀，并向周圍呈樹(shù)杈狀發(fā)展。裂縫北面的道路已發(fā)生明顯塌陷。裂縫造成的原因，一方面滑坡在緩慢變形，對(duì)路基有張拉作用，一方面是路基填土較松散，經(jīng)較重型車輛壓，加劇了裂縫的形成。

3.3 滑坡物質(zhì)組成

滑坡是主要以人工填土為滑坡體，以填土底部與可塑狀的粘土接觸面為滑動(dòng)面，以呈可塑粘土為滑床的土質(zhì)滑坡。

（1）滑坡體?；麦w由素填土及少量硬塑或堅(jiān)硬狀第三系始新統(tǒng)上垌組粘土組成。

素填土：灰黑色、淺灰色等，松散，主要由粘土、中粗砂及碎石塊組成。分布于整個(gè)滑坡區(qū)。厚0.8～4.5m。遇水易軟化崩解，已發(fā)生多處裂縫。

總體而言，滑坡體厚度變化較大，表現(xiàn)為中間厚，四周薄。

（2）滑動(dòng)面。以第三系始新統(tǒng)上垌組可塑狀粘土為滑動(dòng)帶。

粘土：淺灰色，可塑，粘性好。該層全區(qū)分布于②層全風(fēng)化粉砂巖之上。分布于整個(gè)滑坡區(qū)，厚層0.50～3.20m，中間薄四周厚?；瑒?dòng)帶坡度一般7°～15°，后緣坡度較大，50°～68°。

滑動(dòng)帶的鑒別標(biāo)志主要為粘土的軟硬程度。

（3）滑床。以第三系始新統(tǒng)上垌組硬塑或堅(jiān)硬狀粘土為滑床。該層傾角約10°。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

采用定性和定量的分析方法，分別對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

4.1 定性分析

4.1.1 滑坡成因分析

（1）堆積土沿原礦坑斜坡堆積，坡面沒(méi)有采取適當(dāng)防滑措施，堆積土在自重作用下具有沿坡面向臨空面滑動(dòng)的勢(shì)能。

（2）粉砂巖易風(fēng)化，其淺表層風(fēng)化為②1粘性土層，順邊坡分布，該層處于堆積層之下，形成易變形軟弱層。

（3）雨量豐富，雨水沿裂隙滲入，水軟化堆積土層底部和②1粘性土層，致使斜坡面抗滑能力減弱，堆積土易沿該面滑動(dòng)。

（4）滑坡區(qū)有一條公路通過(guò)，通過(guò)的車輛諸多為較大型車輛。車輛荷載和震動(dòng)作用，可誘發(fā)或加劇滑坡發(fā)生。

綜上所述，內(nèi)因主要是存在傾斜軟弱的面層，堆積土層自重作用下，具有滑動(dòng)的勢(shì)能；外因是水的作用，致使滑面層軟化，抗滑力降低，致使上部土體滑動(dòng)。另外，外加荷載的作用也是滑坡變形誘發(fā)因素。

4.1.2 滑坡變形過(guò)程

滑坡區(qū)經(jīng)歷開(kāi)挖（開(kāi)采礦）—回填（礦后恢復(fù)）—再填壓（修路）的過(guò)程，屬于堆填土滑坡。其地形變化過(guò)程如圖1所示。

1959～1995年，礦山開(kāi)采過(guò)程中，把剝離物搬運(yùn)到采空區(qū)南面堆積，然后用鏟車逐層推開(kāi)、層層壓實(shí)壓固，并恢復(fù)了綠化。2008年原廣東省地質(zhì)局七〇四地質(zhì)大隊(duì)對(duì)茂名油頁(yè)巖礦田金塘礦區(qū)油頁(yè)巖礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量進(jìn)行核實(shí)。根據(jù)當(dāng)時(shí)的資料顯示，原水渠未斷裂。魚(yú)塘前的平臺(tái)原與魚(yú)塘邊標(biāo)高相同。

2014年1月至2015年4月之間發(fā)生較大規(guī)模的滑動(dòng)。致使滑坡地段的道路交通中斷。由于沒(méi)有及時(shí)調(diào)查，滑坡特征大部分已被破壞。期間原水渠斷裂之后更換了2次輸水管。

現(xiàn)在輸水管的變形，道路裂縫的加劇，說(shuō)明滑坡仍在滑動(dòng)。

4.2 定量分析

4.2.1 穩(wěn)定性計(jì)算

邊坡為填土邊坡，按土質(zhì)邊坡計(jì)算，以Ⅱ-Ⅱ地質(zhì)剖面（圖1）為代表分別驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)鉆探資料以及當(dāng)時(shí)礦區(qū)的開(kāi)采形狀，確定滑動(dòng)面為折線形。

4.2.1.1 計(jì)算方法及計(jì)算公式[2]

折線形滑面，采用傳遞系數(shù)法計(jì)算。計(jì)算公式：

其中：

式中：Kf——滑坡穩(wěn)定性系數(shù)；

ψj——傳遞系數(shù)，第i條塊的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時(shí)的傳遞系數(shù)（j=i）；

Ri——作用于第i塊的抗滑力，kN/m；

Ti——作用于第i條塊滑動(dòng)面上的下滑分力，kN/m；

Ni——第i條塊滑動(dòng)面的法向分力，kN/m；

ci——第i條塊的粘聚力，kPa；

φi——第i條塊的內(nèi)摩擦角，（°）；

Li——第i條塊滑動(dòng)面的長(zhǎng)度，m；

θi——第i條塊底面傾角，（°），反傾時(shí)取負(fù)值；

Wi——第i條塊自重與建筑等地面荷載之和，kN/m；

A——重力加速度g，kN/m3；

ru——孔隙壓力比；

TDi——滲透壓力產(chǎn)生的平行滑面分力，kN。

4.2.1.2 計(jì)算參數(shù)

根據(jù)各剖面上鉆孔的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)，滑動(dòng)面參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 Ⅱ-Ⅱ剖面滑面參數(shù)

4.2.2 計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明（表2），滑坡大部分處于穩(wěn)定狀態(tài)，局部處于不穩(wěn)定狀態(tài)，即Ⅱ-Ⅱ剖面上部土體（平臺(tái)）不穩(wěn)定。但計(jì)算模型的假設(shè)條件是滑體內(nèi)土作為剛性體考慮，但本滑體是由填土組成，很易變形，特別是土體飽水強(qiáng)度明顯降低，因此在暴雨或飽水狀態(tài)下，滑坡可能不穩(wěn)定。計(jì)算表明，主滑面抗剪強(qiáng)度變化對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響很大。

表2 Ⅱ-Ⅱ剖面計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)論與建議

（1）滑坡屬于中型堆積土滑坡，滑動(dòng)面為原斜坡面，呈直線狀，傾角約10°，傾向32°，最大深度約4.2m。

（2）滑坡目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，由于滑動(dòng)面為直線狀斜坡，自然穩(wěn)定可能小?；聦?duì)鄉(xiāng)道造成破壞，危及過(guò)往行人車輛，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)治理。

（3）建議采用樁橋方案。在滑坡中部施工鋼筋混凝土樁，樁須進(jìn)入穩(wěn)定基巖一定深度，樁頂設(shè)聯(lián)系梁，搗筑鋼筋混凝土路面。或者道路改線，避開(kāi)滑坡地段。

[1]黎少泮,吳家勇,劉宏信，等,廣東省茂名市茂名油頁(yè)巖礦田金塘礦區(qū)油頁(yè)巖礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告[R].廣東省地質(zhì)局七○四地質(zhì)大隊(duì)，2010.

[2]DZ/T0219-2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].