貴州省桐梓縣礦山排土場(chǎng)地質(zhì)災(zāi)害成因分析

李正凱

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊(duì)，貴州 清鎮(zhèn) 551400）

桐梓縣大河鎮(zhèn)210國道改擴(kuò)建K20+000至K22+000為原來礦山排土場(chǎng)，排土場(chǎng)未采用工程支擋隨意堆放于斜坡上，2015年9月至今，因公路開挖切坡、居民沿公路建房于排土場(chǎng)上，導(dǎo)致沿路附近村民房屋出現(xiàn)局部開裂及沉降變形現(xiàn)象，隨著時(shí)間推移，現(xiàn)今仍有房屋出現(xiàn)新的開裂變形，對(duì)國道沿線基礎(chǔ)設(shè)施和居民生活造成嚴(yán)重影響，也給當(dāng)?shù)卣罏?zāi)減災(zāi)工作提高了難度。

本次立足于礦山排土場(chǎng)形成的地質(zhì)災(zāi)害，分析地質(zhì)災(zāi)害成因[1]，為礦山排土場(chǎng)的注意事項(xiàng)和相關(guān)部門地質(zhì)災(zāi)害防治提供參考[2]。

1 自然地理概況

1.1 交通位置

調(diào)查區(qū)位于桐梓縣大河鎮(zhèn)七二村石山組，距桐梓縣城約18.5km，交通方便，調(diào)查區(qū)主要為礦山排土場(chǎng)。

1.2 氣象水文

境內(nèi)屬亞熱帶高原季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年均氣溫14.7℃，曾出現(xiàn)過的極端最高氣溫有37℃，極端最低氣溫-7℃。年平均日照時(shí)數(shù)1114.3小時(shí)，年均降水量1057.1mm左右，無霜期265天。

調(diào)查區(qū)屬長(zhǎng)江水系，分屬長(zhǎng)江上游干流區(qū)赤水河、綦江河和烏江水系，計(jì)有大于20km2流域面積的河流57條，總長(zhǎng)度831.48km，河網(wǎng)密度0.26km/km2。河流等級(jí)為：干流7條，一級(jí)支流32條，二級(jí)支流18條。主要河流桐梓河、松坎河、羊磴河集雨面積2919.45km2。本次調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)地勢(shì)較高，地表水均為大氣降水時(shí)形成的短暫地表水流，水量小，地下水總體流向由南向北。

據(jù)調(diào)查，有一溪溝自南向西穿過滑坡區(qū)，該溪流流量隨季節(jié)性變化，于2018年6月8日實(shí)測(cè)得其流量為0.693L/S，枯水季節(jié)斷流，屬季節(jié)性溪流。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌及植被

調(diào)查區(qū)主要屬于礦山排土場(chǎng)堆土區(qū)，海拔在1049m～1210m之間，高差161m，地勢(shì)南高北低，地形切割大，坡度為10°～50°。地表大部分為礦山廢礦和棄土，坡體上植被以雜草、小型灌木為主，植被弱發(fā)育。

2.2 地層巖性

調(diào)查區(qū)內(nèi)分布的地層由新到老有：

（1）第四系人工填土（Qml）

多為含碎石粉質(zhì)粘土，黃、褐黃色、紅棕色、黑褐色，由粉質(zhì)粘土夾碎石組成，物質(zhì)成分為泥質(zhì)粉砂巖及碳質(zhì)粘土，透水性好，結(jié)構(gòu)松散，抗剪強(qiáng)度低。碎石粒徑一般在0.5cm～10cm，表層含植物根系及碳質(zhì)粘土，結(jié)構(gòu)松散，厚約0m～15m。

（2）奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）

該地層以黃褐色薄至中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖為主，夾灰白色灰?guī)r，風(fēng)化程度中等，節(jié)理裂隙較發(fā)育。產(chǎn)狀為30°∠40°，表層為強(qiáng)風(fēng)化層，黃褐色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀，巖芯破碎，呈碎塊狀，錘擊聲啞，局部有裂隙發(fā)育；下部為中風(fēng)化層，黃褐色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，局部夾灰?guī)r及可見方解石脈，巖芯較完整，呈塊狀、短柱狀、柱狀，節(jié)長(zhǎng)約5cm～20cm，錘擊聲脆，巖質(zhì)較硬，局部有溶蝕小孔發(fā)育。

2.3 水文地質(zhì)

調(diào)查區(qū)所處地勢(shì)較高，地下水水位埋藏較深，主要靠大氣降水補(bǔ)給，總體流向?yàn)橛赡舷虮薄Ｕ{(diào)查區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育等級(jí)為巖溶微發(fā)育。區(qū)內(nèi)碳酸巖廣布，間有少許第四系松散堆積，為地下水的形成奠定的基礎(chǔ)，根據(jù)調(diào)查區(qū)地下水賦存介質(zhì)及水動(dòng)力特征，可劃為松散巖類孔隙水、碎屑巖裂隙水、碳酸鹽巖裂隙水三類。

（1）松散巖類孔隙水

該類地下水賦存于調(diào)查區(qū)第四系人工填土松散堆積物中，以大氣降水為主要補(bǔ)給來源。由于人工填土結(jié)構(gòu)松散，透水性較好，同時(shí)受匯水面積小，補(bǔ)給條件差，加之坡腳溝河切割，縱坡降大，地下水排泄條件好，水量動(dòng)態(tài)極不穩(wěn)定，季節(jié)變化大，該類地下水較貧乏。

（2）碎屑巖裂隙水

主要賦存于奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）黃褐色薄至中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖強(qiáng)風(fēng)化層裂隙中，含水性弱，富水性弱。

（3）碳酸鹽巖裂隙水

主要賦存于奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）灰色、深灰色薄至中厚層泥灰?guī)r中，富水性中等，屬重碳酸鈣型水。

2.4 工程地質(zhì)

根據(jù)巖、土體的力學(xué)性質(zhì)、巖性及組合關(guān)系，將區(qū)內(nèi)巖層劃分為松散巖類工程地質(zhì)巖組、軟質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組、硬質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組三類。

（1）松散巖類工程地質(zhì)巖組

由第四系人工填土（Qml）粉砂質(zhì)粘土、碎石、塊石及廢礦等組成，其結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，透水性強(qiáng)，力學(xué)強(qiáng)度低。

（2）軟質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組

奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，黃褐色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄至中厚層狀構(gòu)造。巖芯破碎，呈碎塊狀，局部有裂隙發(fā)育，該類巖組抗風(fēng)化能力差，抗壓強(qiáng)度低，力學(xué)強(qiáng)度較差。

（3）硬質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組

奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾灰?guī)r，主要為黃褐色中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖，夾有灰?guī)r，其風(fēng)化程度小，節(jié)理裂隙較發(fā)育，泥質(zhì)粉砂巖多呈砂狀，所夾灰?guī)r巖芯較完整呈塊狀柱狀，該類巖組抗風(fēng)化能力好，抗壓強(qiáng)度高，力學(xué)強(qiáng)度較好。

2.5 區(qū)域地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)大地構(gòu)造位于揚(yáng)子陸塊-上揚(yáng)子地塊-黔北隆起區(qū)-畢節(jié)弧形褶皺帶（Ⅳ-4-1-3（2）），位于黔北山地與四川盆地的銜接地帶，由于構(gòu)造體系復(fù)雜，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，溶蝕、侵蝕并存，形成了獨(dú)特的地貌景觀，屬黔北中山峽谷區(qū)。

2.6 人類工程活動(dòng)

人類工程活動(dòng)以礦山排土為主，其次為桐梓縣大河鎮(zhèn)210國道改擴(kuò)建公路施工切方開挖路塹、村民建房、及農(nóng)耕活動(dòng)，排土場(chǎng)堆土、公路切方和居民建房對(duì)地質(zhì)環(huán)境有很大影響。

3 地質(zhì)災(zāi)害變形特征

結(jié)合實(shí)地調(diào)查，該區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害類型為滑坡，有明顯的周界和前后緣，有整體滑移的滑動(dòng)面，坡面可見明顯的開裂變形。

斜坡坡度10°～25°，坡向10°～30°，主滑方向約19°，滑床為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖頂面，滑坡體長(zhǎng)約500m，平均寬約300m，呈舌狀。前緣高程1050m，后緣高程1151m，土層平均厚度約7m，方量約45×104m3，為中型滑坡。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、測(cè)繪，滑坡體最近變形發(fā)生于2015年09月中旬，主要表現(xiàn)為房屋及地面局部張拉裂縫，未發(fā)生較大位移與滑塌。

滑坡形態(tài)在平面上呈近似的舌形，拉張裂隙多發(fā)育于滑坡的中部及后部，結(jié)合滑坡區(qū)地形地貌特征和滑坡的變形特征和滑動(dòng)方向初步確定滑坡的周界：滑坡后緣以斜坡張拉裂縫為基準(zhǔn)后推5m～10m，滑坡前緣位于北部擋墻剪出口，兩側(cè)以張拉裂縫基準(zhǔn)后推5m～10m為界。

4 成因分析

4.1 自然因素分析

斜坡坡向36°，地形坡度10°～25°，滑坡體前緣坡度約15°，下伏基巖產(chǎn)狀20°∠40°，斜坡為順向坡。

排土場(chǎng)巖土體為雜色，主要由粘土、角礫，其次為碎石、塊石等組成，碎石粒徑0.5cm～10cm，塊石粒徑0.5m～1.5m，含大量植物根系，結(jié)構(gòu)松散，厚約0～15m，分布于滑坡體及周邊斜坡上，坡度10°～30°，在暴雨工況下易產(chǎn)生滑塌[3]。下部為黃褐色薄至中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖，該類巖組抗風(fēng)化能力差，基巖上部為強(qiáng)風(fēng)化層，抗壓、抗剪強(qiáng)度低，力學(xué)強(qiáng)度較差。推測(cè)滑動(dòng)面位于土層底部、強(qiáng)風(fēng)化巖層頂面的巖土接觸面，巖土體工程地質(zhì)條件較差，特殊情況（如暴雨、切坡）是引發(fā)該滑坡地質(zhì)災(zāi)害的誘導(dǎo)因素。

經(jīng)調(diào)查上覆土層和基巖強(qiáng)風(fēng)化層結(jié)構(gòu)松散，孔隙多，地表水容易下滲，下伏中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖是隔水層，且是順向坡，下滲后的水賦存于土層下部和強(qiáng)風(fēng)化層中，土層、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖在水的浸泡作用下軟化，抗剪強(qiáng)度降低，容重增大，下滑力增加，外力作用下引發(fā)土層或強(qiáng)風(fēng)化層滑坡。

4.2 人為工程活動(dòng)影響分析

經(jīng)調(diào)查桐梓縣大河鎮(zhèn)210國道改擴(kuò)建項(xiàng)目，新楚二標(biāo)K20+000至K22+000公路施工地段穿過該排土場(chǎng)，公路開挖坡腳，破壞土體原始應(yīng)力，2015年9月由于受雨水作用和居民建房加載影響產(chǎn)生開裂變形，形成該滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患。

4.3 穩(wěn)定性初步評(píng)價(jià)與危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

道路開挖后，受降雨影響引發(fā)斜坡后緣變形，現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)，如遇持續(xù)降雨及暴雨，地表水下滲，致使坡體自重加大，加上不合理植被破壞、建筑物的加載、道路修建切坡等人類工程活動(dòng)的影響，極大可能加劇滑坡的發(fā)展，滑坡現(xiàn)狀條件下處于初期變形階段，若不及時(shí)支護(hù)，滑坡體將發(fā)生整體滑移。

4.4 地質(zhì)災(zāi)害成因結(jié)論

據(jù)調(diào)查分析，造成此次滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因有兩個(gè)：

（1）自然因素（地形地貌、滑坡體巖土性質(zhì)、水的作用）

滑坡體后緣坡度較為平緩，地表排泄不及時(shí)，沿地表裂縫及第四系松散物下滲，土層在水的浸泡后軟化，抗剪強(qiáng)度變小同時(shí)土的容重增大，下滑力增加；下伏基巖為泥質(zhì)粉砂巖是隔水層，斜坡為順向坡，雨水沿土巖接觸面和巖層層面浸潤(rùn)、徑流，導(dǎo)致滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度降低。

（2）人為因素

①排土場(chǎng)棄土隨意堆放，未采取加固措施；②地方群眾建房，增加了滑體的荷載；③桐梓縣大河鎮(zhèn)210國道改擴(kuò)建項(xiàng)目公路施前緣切坡，開挖坡腳，破壞土體原始應(yīng)力，且開挖后未及時(shí)支擋。

礦山排土場(chǎng)隨意堆于斜坡上、切坡未及時(shí)支護(hù)、居民隨意建房以及降雨是該滑坡發(fā)生的主要誘因。

5 結(jié)語

桐梓縣大河鎮(zhèn)210國道K20+000至K22+000為原來礦山排土場(chǎng)，斜坡為順向坡，地表堆積層較厚，地質(zhì)環(huán)境條件脆弱，滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)，大量公路基礎(chǔ)設(shè)施和村莊居民受到地質(zhì)災(zāi)害的威脅。從研究區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀和趨勢(shì)來看，礦山排土場(chǎng)的隨意堆放和工程建設(shè)開挖未進(jìn)行及時(shí)支護(hù)是滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)因素，降雨和坡面加載加劇了斜坡變形。鑒于此類地質(zhì)災(zāi)害，一方面，礦山在排土場(chǎng)的選址過程中，應(yīng)該進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃和考量，請(qǐng)相關(guān)資質(zhì)單位對(duì)排土場(chǎng)進(jìn)行選址，并進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估和環(huán)境評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)支擋措施；另一方面，進(jìn)行工程建設(shè)前相關(guān)職能部門應(yīng)該要求施工單位在工程施工前對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估和環(huán)境影響評(píng)價(jià)，在工程施工前進(jìn)行合理科學(xué)的勘查設(shè)計(jì)，開挖后及時(shí)支護(hù)，以減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。此外，居民自建房屋的問題，相關(guān)部門應(yīng)對(duì)宅基地選址進(jìn)行評(píng)估，不能隨意建房。在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，應(yīng)及時(shí)劃定責(zé)任，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害防治相關(guān)法律法規(guī)對(duì)責(zé)任單位追責(zé)[4]。