山西某煤業(yè)公司廠區(qū)支干道滑坡成因分析

陳 燕

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西 太原 030013)

1 概述

山西某煤業(yè)公司廠區(qū)支干道滑坡位于臨汾市鄉(xiāng)寧縣管頭鎮(zhèn)上善村東北方向450 m，地處溝谷地帶，該溝谷的東側(cè)邊坡體上開挖了一條車輛向外通行的公路，寬7 m左右。由于開挖修筑公路，使得公路上方坡體的全～強(qiáng)風(fēng)化頁巖產(chǎn)生了滑動(dòng)，清除滑坡堆積物后灰?guī)r裸露，地表水通過節(jié)理和裂隙滲入巖體，軟化泥巖。開挖公路產(chǎn)生的碎石堆于公路下方邊坡坡腳，后期在人工開挖坡腳碎石后，導(dǎo)致公路下方邊坡發(fā)生了滑動(dòng)，對(duì)此處通過的車輛帶來潛在的危險(xiǎn)。因而，對(duì)廠區(qū)支干道滑坡的變形機(jī)理進(jìn)行深入研究并針對(duì)性地采取適宜的治理措施，非常有必要。此外，通過此研究，還可以對(duì)類似災(zāi)害治理工程起到借鑒作用。

2 滑坡特征

滑坡地貌形態(tài)呈陡緩相間，整個(gè)坡體坡度約30°～35°，主滑方向約320°，坡腳由于受到人開挖和塌落體堆積形成陡坡，坡度介于40°～50°之間。滑坡地形在空間形態(tài)上近似圈椅狀，軸線長約47 m，寬度約為86 m?；潞缶壉谧罡邽?.5 m，除后緣發(fā)育有臺(tái)階外無其他錯(cuò)落臺(tái)階，該臺(tái)階坡度10°～20°，錯(cuò)落高度0.5 m～1.5 m(如圖1所示)。

根據(jù)勘查結(jié)果，共發(fā)現(xiàn)三層滑動(dòng)面：由第④層泥巖組成的第一層滑面(見圖3)，第⑥層泥巖組成的第二層滑面(見圖4)，第⑧層泥巖組成的第三層滑面(見圖5)，泥巖層面可見輕微擦痕，滑動(dòng)破碎帶厚度約10 cm～20 cm。根據(jù)鉆孔及探槽資料，第⑥層和第⑧層泥巖有明顯的因錯(cuò)動(dòng)而破碎的滑動(dòng)帶。

滑床與滑面相互貼附，滑坡后部滑床為石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)泥巖。石炭系泥巖屬軟巖，巖石力學(xué)強(qiáng)度、抗風(fēng)化能力和抗侵蝕剝蝕能力較差，遇水易泥化。

滑坡后壁明顯，落差介于0.5 m～1.5 m，裂縫寬度約10 cm，深約5 m～10 m，遠(yuǎn)處觀察，后壁延公路伸展并形成陡坎(見圖6)?；潞缶壈l(fā)育有1級(jí)錯(cuò)落平臺(tái)，平臺(tái)寬度為3 m～5 m，坡度5°～10°，錯(cuò)落高度0.5 m～1.5 m，臺(tái)階后壁呈鋸齒狀(見圖7)。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，滑坡后緣共發(fā)育5條拉張型伴生裂縫(L1～L5)。L1裂縫寬20 cm，延伸長度約40 m，裂縫走向224°；L2裂縫寬10 cm，延伸長度約40 m，裂縫走向224°；L3裂縫寬20 cm，延伸長度約40 m，裂縫走向224°；L4裂縫寬15 cm，延伸長度約60 m，裂縫走向224°；L5裂縫寬10 cm，延伸長度約40 m，裂縫走向224°；L6裂縫寬10 cm，延伸長度約25 m，裂縫走向224°。裂縫間距50 cm～90 cm，L1～L5相互平行，并且都平行于公路，裂縫寬度由中間向兩端逐漸變小直至尖滅。此處的5條滑坡裂縫從誘發(fā)應(yīng)力角度分析均為拉張型裂縫，見圖8。根據(jù)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在滑坡前緣有泥巖剪出，剪出口有被剪碎的泥巖外露(如圖9所示)。

滑坡體巖性為泥巖、石灰?guī)r和薄層黃土，屬于順層巖質(zhì)滑坡；滑坡體厚度3 m～11 m，屬于淺層滑坡?；潞缶壈l(fā)育5條橫向拉張型裂縫，變形過程為下部先滑，使上部巖土體失去支撐而滑動(dòng)，屬于牽引式滑坡；根據(jù)走訪調(diào)查，此處邊坡坡腳由人工開挖形成臨空面，在連續(xù)降雨的條件下誘發(fā)，屬于工程滑坡；從滑坡要素、地形地貌、工程地質(zhì)特征等因素分析，該滑坡整體仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，屬于活動(dòng)滑坡，在多種因素作用下容易再次復(fù)活滑動(dòng)；該滑坡變形速度較緩，只能通過監(jiān)測(cè)儀器觀測(cè)變形量，屬于蠕動(dòng)型滑坡；根據(jù)調(diào)查訪問，滑坡形成于2013年4月，目前整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，屬于新滑坡；根據(jù)本次勘探，滑坡體最厚11 m左右，滑坡橫寬約47 m，長約87 m，滑坡體方量約20 500 m3，屬于小型滑坡。

3 形成機(jī)理

研究區(qū)有幾個(gè)條件很利于滑動(dòng)：

1)滑坡巖體發(fā)育有兩組優(yōu)勢(shì)節(jié)理，其產(chǎn)狀為322°∠77°，271°∠74°，是一組X形交錯(cuò)節(jié)理，使后壁的巖體與母體分離；

2)第①2層的素填土有很好的透水性，雨水及地表水下滲并在隔水性較好的泥巖層處聚集，增加邊坡整體荷載。同時(shí)泥巖在大量入滲水的作用下被軟化，使結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度急劇降低，當(dāng)剪切應(yīng)力大于抗剪強(qiáng)度時(shí)，便形成滑坡。

該滑坡后緣發(fā)育有張性裂隙，應(yīng)該是斜坡巖體沿下伏軟弱面向坡前臨空面滑移，使坡體解體，屬于滑移—拉裂破壞類型。分析認(rèn)為滑坡形成過程如下：

第一階段(開挖階段)：當(dāng)坡腳被開挖，原先的阻滑段被破壞，坡肩和坡腳處應(yīng)力集中，坡頂拉應(yīng)力集中，坡體后緣容易形成拉裂隙。在斜坡上存在有向下的推力，推力在坡腳集中。從最大主應(yīng)力的分布來看，從坡體內(nèi)部到坡角，應(yīng)力方向由豎直逐漸向水平方向過渡且近似與斜面平行，在坡腳匯集。由于人工開挖坡腳在坡前形成臨空面，坡體沿軟弱結(jié)構(gòu)面向臨空方向蠕動(dòng)。加之清除公路上方滑坡堆積物使灰?guī)r裸露，地表水易沿節(jié)理裂隙進(jìn)入巖體，使得泥巖軟化(見圖10)。

第二階段(變形階段)：當(dāng)坡體開挖后，坡體在開挖面的應(yīng)力朝新的臨空面方向釋放，坡體出現(xiàn)開裂，產(chǎn)生卸荷節(jié)理裂隙。節(jié)理裂隙一般沿坡體的軟弱面或應(yīng)力集中區(qū)形成，當(dāng)卸荷應(yīng)力大于巖土體的抗剪強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生拉張裂隙；當(dāng)卸荷節(jié)理產(chǎn)生時(shí)，所產(chǎn)生的節(jié)理面也就成了新的卸荷面，導(dǎo)致整個(gè)坡體從下至上逐漸出現(xiàn)破壞，變形區(qū)逐漸向上擴(kuò)展。此滑坡滑移面向臨空方向傾角使得上覆巖體的下滑力超過該面的實(shí)際抗剪阻力，所以坡體開始滑動(dòng)變形，考慮到坡體軟弱面的殘余摩擦角(φr)與軟弱面傾角(α)接近，故滑坡從變形向滑動(dòng)有一過渡過程，此過程滑坡會(huì)發(fā)展為由坡前向頂緣逐步解體的塊狀滑坡，此次勘查滑坡的6條裂縫的形成原因就是如此(見圖11)。

第三階段(滑動(dòng)階段)：坡體上部受拉應(yīng)力形成張拉裂縫，并隨時(shí)間推移逐步向兩側(cè)延伸和向深處擴(kuò)展，最終與下部的節(jié)理裂隙帶導(dǎo)通，隨著形變量累加，軟弱結(jié)構(gòu)面逐漸貫通再也無法承受上覆的下滑力，當(dāng)軟弱巖層(泥巖層)被完全剪斷，滑動(dòng)面隨之形成，當(dāng)有降雨和地表水或其他外力因素時(shí)滑坡就會(huì)呈崩塌式下滑(見圖12)。

4 滑坡治理建議

滑坡的防治措施主要包括：通過截排水工程防止或消除地表及地下水對(duì)坡體穩(wěn)定性的不良影響，減輕荷載并改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度?？紤]到此處的地質(zhì)環(huán)境條件及現(xiàn)狀條件，針對(duì)滑坡的特征及變形特征，綜合分析對(duì)該滑坡采用削坡、支護(hù)工程結(jié)合截水工程進(jìn)行治理。

5 結(jié)語

1)滑體為坡殘積粘土及泥巖，形成軟弱的滑帶，具備滑坡形成的地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件；研究區(qū)地形高差較大，地貌形態(tài)呈陡緩相間的臺(tái)階狀，坡面傾角較大，人工開挖坡角形成陡坡，具備滑坡形成的地形條件。

2)坡腳開挖是本次滑坡發(fā)生的主要誘發(fā)因素，其形成過程分為三個(gè)階段：開挖階段、變形階段、滑動(dòng)階段。