葉山礦區(qū)杉木王滑坡成因分析及防治對(duì)策

胡 凌

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊(duì)，安徽 銅陵 244000）

滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動(dòng)、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動(dòng)的自然現(xiàn)象。而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類工程活動(dòng)越來越多的成為引發(fā)滑坡的最主要的因素。葉山杉木王是一棵有500多年樹齡的杉樹，它已被列為銅陵縣重點(diǎn)保護(hù)文物。其所處山體下方葉山鐵礦的長期露天開采，致使邊坡過陡，引發(fā)了滑坡地質(zhì)災(zāi)害[1]。礦山開采及滑坡地質(zhì)災(zāi)害使杉木王生存環(huán)境惡化，可能會(huì)造成“杉木王”傾倒、枯死。本文通過對(duì)杉木王滑坡地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)，提出了治理滑坡和保護(hù)杉木王的一些綜合對(duì)策。

1 工程概況

葉山杉木王位于葉山鐵礦采坑西側(cè)。由于礦山長期露天開采，致使葉山鐵礦南西側(cè)露采邊坡過陡。2009年4月上旬暴雨后，杉木王東側(cè)附近發(fā)生滑坡，滑坡后緣離杉木王東側(cè)小于10m，坡底與杉木王根部高差約60m，杉木王部分根須暴露在外，嚴(yán)重危及“杉木王”生存環(huán)境。2009年7月上旬，再次發(fā)生強(qiáng)降雨，滑坡規(guī)模進(jìn)一步增大，滑坡后緣距杉木王最近距離約3m，“杉木王”生存環(huán)境進(jìn)一步惡化（見圖1）。為消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，當(dāng)?shù)卣辛讼嚓P(guān)單位對(duì)該滑坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了防治工程設(shè)計(jì)[2]。通過對(duì)該滑坡地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查、穩(wěn)定性分析，設(shè)計(jì)采用錨桿、抗滑樁以及截排水措施等綜合措施的治理方案。

2 滑坡特征

2.1 災(zāi)害體的邊界、規(guī)模、形態(tài)特征

滑坡體后緣及兩側(cè)主要以下錯(cuò)陡坎（后緣壁）為界，滑坡前緣剪出口位于原邊坡平臺(tái)。主滑方向35°?；麦w長約35m，后緣寬約38m，前緣寬約30m，滑坡體厚度3m～4m，體積約3500m3，后緣陡坎高4m～5m，滑動(dòng)距離約5m～8m，整體形態(tài)呈長舌狀，后緣高程+102m～104m，剪出口高程+85～90m。

圖1 杉木王滑坡全貌

2.2 滑體土特征

滑坡體物質(zhì)主要由填土、粉質(zhì)粘土和碎石土組成。土黃色、赭紅色，以碎石土為主，結(jié)構(gòu)松散～稍密，濕。碎石粒徑一般2cm～5cm不等，最大約10cm，碎石含量約占50%～60%，隨埋深增加含量逐漸增大。

2.3 滑床特征

滑床為碎石土，結(jié)構(gòu)稍密，稍濕。碎石粒徑一般2cm～5cm不等，最大約10cm,碎石含量約占60～70%。

2.4 滑動(dòng)帶特征

現(xiàn)場調(diào)查和鉆探勘查結(jié)果表明，滑坡有明顯的滑動(dòng)帶（面）存在，滑動(dòng)帶土處于飽和狀態(tài)，結(jié)構(gòu)松散。滑動(dòng)帶巖性與其上覆土層基本一致，主要為碎石土，為地下水沿邊坡變形縫逐漸破壞而形成[3]。

2.5 滑坡破壞特征

滑坡的變形破壞現(xiàn)象主要表現(xiàn)在滑坡后緣的滑移下錯(cuò)變形?；潞缶壍貛馏w失穩(wěn)而產(chǎn)生明顯的滑動(dòng)和下錯(cuò)，整個(gè)滑坡發(fā)生整體的滑移變形?；抡w呈長舌狀，滑坡主滑方向35°，后緣的滑移下錯(cuò)最大達(dá)5m，水平位移約5～8m。該滑坡為牽引式滑坡?；虑熬壖舫隹诹杩?，部分已滑入露采坑，并有地下水溢出，雨后地下水溢出量增大。

2.6 滑坡成因分析

（1）地層巖性。根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)測繪與勘探成果資料，工程區(qū)內(nèi)第四系土體主要為碎石土和殘坡積的含礫石粉質(zhì)粘土。碎石土與細(xì)顆粒及粘性土混雜，結(jié)構(gòu)松散，孔隙率大，滲透性強(qiáng)，其物理力學(xué)性質(zhì)差，屬于易飽水的易滑土體，易發(fā)展成為滑坡體的（潛在）滑動(dòng)帶，導(dǎo)致坡體變形失穩(wěn)。

（2）降雨。降雨強(qiáng)度較大且持續(xù)時(shí)間長是滑坡發(fā)生的一個(gè)主要誘發(fā)因素。4月中旬，滑坡發(fā)生前，本地區(qū)出現(xiàn)了一次持續(xù)中等強(qiáng)度降雨，6月28日、29日二天強(qiáng)降雨達(dá)183.4mm，大量降雨的入滲，提高了坡體地下水位，增加了土體自重，降低了土體的力學(xué)性能，特別是抗剪強(qiáng)度。同時(shí)由于坡體滲透系數(shù)較大，使得滲透力大大提高，誘使滑坡后緣拉張裂縫進(jìn)一步發(fā)育并產(chǎn)生滑移下錯(cuò)，土體在重力和滲透動(dòng)水壓力作用下產(chǎn)生滑移變形。

（3）地下水條件。地下水是該滑坡形成的主要誘因之一?；峦馏w結(jié)構(gòu)松散，后緣張拉裂縫比較發(fā)育，易受大氣降水垂直入滲，提高了地下水動(dòng)力（滲透壓力）和滑坡土體重量，誘發(fā)斜坡土體產(chǎn)生變形滑動(dòng)。

（4）人類工程活動(dòng)。工程區(qū)內(nèi)對(duì)地質(zhì)環(huán)境有影響的人類工程活動(dòng)主要為長期的葉山鐵礦露天開采。采場東幫形成高約60m的高邊坡和較陡立臨空面，且無防護(hù)措施。切坡使坡體前緣具備極好的臨空條件，使得土體易沿臨空面剪出，形成滑坡。杉木王距礦山開采最近處約40m，頻繁的爆破震動(dòng)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性也極為不利。人類工程活動(dòng)是該滑坡形成的最主要的原因。

3 滑坡推力計(jì)算

3.1 計(jì)算參數(shù)的確定

滑坡體由填土、粉質(zhì)粘土、碎石土組成，滑動(dòng)面為碎石土裂隙面。計(jì)算參數(shù)根據(jù)取樣室內(nèi)土工試驗(yàn)成果、參數(shù)反演以及相似工程地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值綜合確定。

3.2 計(jì)算模型與方法

作用在杉木王滑坡上的荷載有：坡體自重、地下水滲透壓力、爆破震動(dòng)力。

依據(jù)滑坡的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、巖土體結(jié)構(gòu)特征（以含礫粉質(zhì)粘土和碎石土為主）以及已出現(xiàn)的變形破壞跡象等具體條件，采用圓弧滑動(dòng)法搜索最危險(xiǎn)滑面，評(píng)價(jià)變形體的穩(wěn)定性。根據(jù)滑坡（變形）體最后一道裂縫（滑坡后緣陡壁）位置給定圓弧滑移面的入口范圍，根據(jù)地質(zhì)剖面的可能出口范圍和簡易勘查控制的滑坡體厚度，采用計(jì)算分析軟件，搜索最危險(xiǎn)滑面和滑坡推力計(jì)算。

3.3 計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)

根據(jù)滑坡推力計(jì)算結(jié)果，各滑坡體在暴雨工況下推力較大，在天然工況和爆破工況條件下推力較小。

4 滑坡防治工程設(shè)計(jì)

4.1 防治設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則

（1）針對(duì)不穩(wěn)定的類型、物質(zhì)組成進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，各類工程配合使用，確保20年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不形成滑坡。

（2）治理設(shè)計(jì)應(yīng)選用安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工簡便的成熟技術(shù)，便于維護(hù)、管理。

（3）防治設(shè)計(jì)盡可能美化生態(tài)環(huán)境，與自然景觀相協(xié)調(diào)。

（4）治理設(shè)計(jì)盡可能考慮有利于災(zāi)害體自身穩(wěn)定，盡量避免擾動(dòng)巖土體，導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力變化。

（5）本設(shè)計(jì)要求采用信息化施工，地層結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)特征工作程度低，特別是礦體分布特征不詳，在治理施工過程中應(yīng)根據(jù)具體地質(zhì)情況作相應(yīng)調(diào)整，原則為按照典型地質(zhì)斷面的地層設(shè)計(jì)坡率而作變更。

4.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

考慮到杉木王的重要性和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)要求，治理后控制邊坡變形量小于50mm。

滑坡推力根據(jù)前述計(jì)算結(jié)果，采用暴雨（工況2）條件下計(jì)算的滑坡推力進(jìn)行設(shè)計(jì)。為確保杉木王的安全，治理方案采用二級(jí)支護(hù)：滑坡段東側(cè)無滑坡推力，利用礦山可能的終了開采邊界剖面，取值主動(dòng)土壓力，第一級(jí)采用樁墻+截排水工程；滑坡段采用樁板墻+預(yù)應(yīng)力錨索+回填+截排水工程，滑坡推力取設(shè)樁條處滑坡推力，不考慮滑坡體下部的阻滑作用；第二級(jí)采用低矮抗滑擋土墻支護(hù)，取值滑坡推力。

4.3 防治工程等級(jí)劃分、設(shè)計(jì)荷載組合與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

杉木王是銅陵縣重點(diǎn)保護(hù)文物，銅陵市境內(nèi)著名的古樹，具有較高科研價(jià)值和旅游價(jià)值。

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，并參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，確定杉木王滑坡防治工程的等級(jí)為三級(jí)；作用在滑坡滑面上的荷載有：坡體自重、地下水滲透壓力、震動(dòng)爆破力；設(shè)計(jì)工況的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)取1.05。

4.4 防治工程布置

（1）錨拉抗滑樁+回填：布設(shè)于滑坡段，距滑坡后緣陡壁約11m，設(shè)計(jì)道路寬4m，標(biāo)高+103m，樁頂標(biāo)高+99.5m，預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)置標(biāo)高+98.5m，樁后采用碎石回填，回填坡度1：2，樁間設(shè)置鋼筋混凝土板墻，保護(hù)杉木王的地質(zhì)生存環(huán)境。

（2）懸臂抗滑樁：布設(shè)于滑坡段東側(cè)，保護(hù)礦山繼續(xù)開采對(duì)杉木王土體變形裂縫的發(fā)展。

（3）截排水工程：一是地面排水，設(shè)置截排水渠，主要布設(shè)于設(shè)計(jì)道路南側(cè)路面下，將雨水排出露采邊坡以外；二是采用水平排水孔將滑坡體內(nèi)地下水排出，降低坡體地下水位，減小滲透力對(duì)滑坡的不良作用，達(dá)到穩(wěn)定邊坡的目的。

5 結(jié)語

雖然人類工程活動(dòng)會(huì)引發(fā)更多的滑坡，但是采用合適的調(diào)查方法和手段，進(jìn)行合理的驗(yàn)算與評(píng)價(jià)，并布置適宜的預(yù)防和工程治理措施，可有效防止滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與發(fā)展，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。