蘇州陽(yáng)山東側(cè)滑坡變形對(duì)下部采空區(qū)的響應(yīng)分析

匡俊，楊濤，譚 瑞

（江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局 第四地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 蘇州 215008）

災(zāi)難性的重大滑坡通常在沒(méi)有任何明顯前兆的情況下突然發(fā)生，有些甚至沒(méi)有任何觸發(fā)因素，即緩慢變形的重力滑坡[1-2]。隨著礦山開(kāi)采的深度和面積不斷增大，國(guó)內(nèi)外許多礦山邊坡出現(xiàn)了不同程度的安全問(wèn)題[3-6]。不少實(shí)例表明，隨著采空區(qū)范圍不斷增大后，自重作用下頂板產(chǎn)生拉應(yīng)力，使采空區(qū)上覆巖層中的層面、節(jié)理裂隙發(fā)生擴(kuò)展[7]。文獻(xiàn)[8-9]認(rèn)為由于地下開(kāi)采導(dǎo)致坡體覆巖產(chǎn)生不均勻沉降或地面塌陷，上部坡體內(nèi)形成張拉裂隙，在降雨和地下水長(zhǎng)期耦合作用下，裂隙不斷擴(kuò)展、山體不斷變形是誘發(fā)山體滑坡的主要原因。美國(guó)Bingham 銅礦邊坡高度超過(guò)1 km，2013 年發(fā)生了大規(guī)?；拢麦w積達(dá)1.65 億m3，并且引發(fā)了局部地震[9-11]。2017 年8 月28 日貴州納雍縣普灑煤礦礦區(qū)發(fā)生大型崩滑[8]，滑坡體積約6.6 × 105m3，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，山體內(nèi)部發(fā)育多條陡傾角外傾深大巖溶結(jié)構(gòu)面，在大面積采動(dòng)作用下，裂隙不斷發(fā)育直至貫通，坡中巖體被擠出，坡體發(fā)生變形破壞，最終失穩(wěn)。劉傳正等[11]認(rèn)為撫順西露天礦南幫滑坡是由于開(kāi)挖卸荷，上部巨大巖體沿巖層面和節(jié)理破碎帶剪切破壞，將滑坡運(yùn)動(dòng)分為滑坡失穩(wěn)、階躍演進(jìn)和緩變趨穩(wěn)3 個(gè)階段。因此，結(jié)構(gòu)面控制型滑坡被認(rèn)為是特大型巖質(zhì)滑坡的主要類(lèi)型[12-13]。有學(xué)者在對(duì)瀾滄江根達(dá)坎巨型滑坡進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，受河流侵蝕的影響，滑坡前緣的侵蝕形態(tài)是漸進(jìn)發(fā)展的，同時(shí)導(dǎo)致滑坡的變形過(guò)程也是動(dòng)態(tài)變化的[13-15]，可見(jiàn)采空區(qū)對(duì)邊坡的影響不可忽略。

蘇州陽(yáng)山地區(qū)是我國(guó)重要的高嶺土礦產(chǎn)地，近年來(lái)隨著地下開(kāi)采范圍不斷擴(kuò)大，巖土體中出現(xiàn)開(kāi)裂、變形現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)了多處小范圍的滑坡、崩塌和泥石流災(zāi)害。陽(yáng)山東側(cè)消防通道AK2+430～AK2+600 路段為高填方路基且處于山體邊坡中部，受常年雨水沖刷，路面出現(xiàn)裂縫及隆起，路基外側(cè)擋土墻變形，局部發(fā)生破壞，嚴(yán)重威脅道路通行安全。考慮到該處路基為高填方路基（人工壓實(shí)碎石雜填土），初步分析認(rèn)為路面和路基外側(cè)擋墻開(kāi)裂是由于地基不均勻沉降所致，現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)該消防通道上、下側(cè)山體多處出現(xiàn)地面開(kāi)裂和變形跡象，邊坡變形趨勢(shì)日益加劇，有發(fā)生滑坡的可能?？紤]到本工程山體下部為陽(yáng)山高嶺土礦開(kāi)采區(qū)，且已有明顯的塌陷跡象，故認(rèn)為礦山開(kāi)采對(duì)上部邊坡的變形和穩(wěn)定性影響較大。

本文研究的陽(yáng)山東側(cè)滑坡體中凝灰?guī)r受風(fēng)化影響，巖體普遍出現(xiàn)的高嶺土化現(xiàn)象導(dǎo)致了巖體強(qiáng)度下降，裂隙有進(jìn)一步擴(kuò)展趨勢(shì)，下部采空區(qū)的擴(kuò)展進(jìn)一步惡化了地質(zhì)環(huán)境，導(dǎo)致山體滑坡趨勢(shì)明顯。本文擬在調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、分析變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，研究滑坡變形對(duì)下部采空區(qū)的響應(yīng)問(wèn)題。研究結(jié)果對(duì)該滑坡的發(fā)展趨勢(shì)分析和滑坡治理有較大工程實(shí)踐意義，也為處理該地區(qū)今后類(lèi)似的滑坡問(wèn)題提供參考。

1 陽(yáng)山滑坡概況

調(diào)查區(qū)位于陽(yáng)山森林消防通道AK2+430～AK2+600 段位于陽(yáng)山東側(cè)偏北處，平面上呈“U”字形，總長(zhǎng)170 m（見(jiàn)圖1）。該段地處陽(yáng)山山體高程中部地段，由西向東地勢(shì)逐漸降低，東側(cè)為陽(yáng)山高嶺土礦開(kāi)采區(qū)。為了滿(mǎn)足消防通道設(shè)計(jì)和施工需要，上述路段部分地段靠山側(cè)對(duì)山體切坡，高度不足處采用高填方路基，填土主要為就地取的碎石土，厚度變化為1～8 m，路基外側(cè)（最東側(cè)）部分地段采用片石擋墻對(duì)填土體進(jìn)行支擋，擋墻高度隨地勢(shì)變化，由北向南高度變化為1 m—10 m—5 m，其中南側(cè)向西拐彎處高度最大為10 m。

圖1 調(diào)查區(qū)位置及周邊環(huán)境Fig. 1 Location and surrounding environment of the survey area

近幾年來(lái)，該路段瀝青質(zhì)路面和片石擋墻表面多處出現(xiàn)開(kāi)裂情況。其中路面出現(xiàn)多條貫穿的橫切裂縫（見(jiàn)圖2（a）—（d）），在“U”形路段左、右側(cè)路面中間甚至出現(xiàn)縱向長(zhǎng)度超過(guò)10 m 的裂縫，后期多次對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)后仍持續(xù)開(kāi)裂。從2020 年開(kāi)始，擋墻表面發(fā)生鼓脹和垂直拉裂現(xiàn)象；2021 年11 月裂縫寬度最大達(dá)10 cm；2022 年1 月?lián)跬翂γ媪芽p開(kāi)裂有加劇趨勢(shì)，裂縫最大寬度超過(guò)15 cm。裂縫一般自墻頂向下延伸至墻底，局部有垂直向拉裂特征。墻面裂縫長(zhǎng)度2 m，寬度6 cm，水平、垂直錯(cuò)動(dòng)距離3 cm 以上，墻背與墻后巖土之間脫空，地表可見(jiàn)最大張開(kāi)度超過(guò)10 cm 的裂縫。初步判定路基和擋墻開(kāi)裂的原因是路基不均勻沉降和擋土墻后土壓力過(guò)大所致。查閱前期設(shè)計(jì)和施工資料發(fā)現(xiàn)，“U”形通道東側(cè)路基人工填土厚度大，但西側(cè)路基為天然的凝灰?guī)r，強(qiáng)度較高，不至于發(fā)生路基不均勻沉降問(wèn)題。西側(cè)路面裂縫主要延伸方向?yàn)榻媳狈较颍ü费由旆较颍?，但也有橫切路面或彎曲的裂縫，表明路基中發(fā)生了東西（垂直路面方向）向的錯(cuò)動(dòng)。

圖2 地形及地表開(kāi)裂情況Fig. 2 Terrain and surface cracking

考慮到東側(cè)山體下部采空塌陷區(qū)對(duì)山體穩(wěn)定性有較大影響，對(duì)采空區(qū)附近進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。目前采礦活動(dòng)仍在繼續(xù)，采空區(qū)范圍正進(jìn)一步擴(kuò)大。地表自然坡面多處出現(xiàn)裂縫，裂縫距擋土墻約100 m 左右，裂縫寬度10～40 cm 不等，兩側(cè)地表垂直錯(cuò)動(dòng)距離約150 cm 左右，延伸長(zhǎng)度約20 m，可見(jiàn)深度約2 m，強(qiáng)降雨后裂縫內(nèi)無(wú)積水。

西側(cè)向山體主峰方向距離“U”形路面左側(cè)約50 m 處發(fā)現(xiàn)沿北偏東20°方向的拉張裂縫，長(zhǎng)度超過(guò)10 m，深度超過(guò)3 m 未見(jiàn)底，裂縫寬度最大約60 cm，強(qiáng)降雨后裂縫內(nèi)無(wú)積水。在調(diào)查區(qū)北側(cè)約300 m 處前期發(fā)生過(guò)幾次小型滑坡和崩塌現(xiàn)象。

上述多種跡象表明，本次調(diào)查范圍內(nèi)的消防通道和擋墻的變形與破壞可能與邊坡的整體變形有關(guān)。初步判斷“U”形路段東側(cè)擋墻不穩(wěn)定，變形嚴(yán)重，危及高填方路基安全，靠山體側(cè)由于人工切坡，造成巖體卸荷后開(kāi)裂、加劇風(fēng)化，加之坡面陡立，易發(fā)生滑坡、崩塌等災(zāi)害，危及消防通道安全。

根據(jù)地表露頭和鉆孔揭示地層了解到，調(diào)查區(qū)山體地層除了地表附近坡（殘）積和人工成因的地層外，下部主要為強(qiáng)-中風(fēng)化凝灰?guī)r，巖塊強(qiáng)度軟-較硬，巖體結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，山體表層坡積土厚度一般小于1 m，對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性影響極小，故認(rèn)為山體的穩(wěn)定性主要受巖體控制。

為了進(jìn)一步弄清路基、擋墻破壞和消防通道所處山體邊坡的穩(wěn)定性現(xiàn)狀，需采取進(jìn)一步的調(diào)查措施，了解邊坡變形機(jī)制，為滑坡治理、減少風(fēng)險(xiǎn)和損失提供依據(jù)。

2 地質(zhì)條件

2.1 地形、地貌

調(diào)查區(qū)位于山體中部“U”字形盤(pán)山公路附近、山體最高峰（標(biāo)高321 m）東側(cè)。具體調(diào)查范圍見(jiàn)圖2（e）?！癠”字形公路西高東低，東側(cè)由北向南路面逐漸升高（205～210 m），西側(cè)由南向北路面逐漸升高（210～220 m）。地表坡度一般小于20°，由于修建消防通道進(jìn)行削坡后形成坡度達(dá)50°～70°的局部陡坡。

2.2 巖（土）層特征

地表以下上部為坡（殘）積和人工成因的地層，下部主要為凝灰?guī)r（見(jiàn)圖3），由上而下為：

圖3 工程地質(zhì)剖面圖（單位：m）Fig. 3 Engineering geological profile（unit: m）

①1人工雜填土（路基）紅褐色，由碎石組成，碎石含量＞70%，碎石主要為強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，成分和性質(zhì)不均勻。結(jié)構(gòu)松散、透水性強(qiáng)，工程性質(zhì)較差。頂、底板標(biāo)高受路面標(biāo)高影響，厚度為3.3～8.5 m，最大厚度位置在公路“U”字形最南側(cè)“頂點(diǎn)”處，鉆孔中揭示該層時(shí)漏水嚴(yán)重。

①2碎石土 沖積成因，土體主要分布在坡度較緩的坡面，主要成分為碎石、砂礫或少量粉質(zhì)黏土，碎石含量超過(guò)50%，結(jié)構(gòu)松散，透水性好。

②1強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r 肉紅色略帶灰白色，塊狀構(gòu)造，節(jié)理發(fā)育，巖芯呈碎塊狀及短柱狀。受風(fēng)化影響，長(zhǎng)石發(fā)生高嶺土化，遇水易軟化，干巖石強(qiáng)度中等，水軟化性強(qiáng)，厚度為8.0～12.0 m。

③1中風(fēng)化凝灰?guī)r 灰褐色，塊狀構(gòu)造，風(fēng)化程度中等，巖芯呈碎塊狀及柱狀，最大柱長(zhǎng)18 cm，工程性能較好，鉆孔未揭穿。

②c破碎帶 棕紅色，破碎帶，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，局部為黏性土，巖芯最長(zhǎng)為7 cm，工程性能較差，鉆孔中揭示該層時(shí)漏水嚴(yán)重，厚度為3.0～10.0 m。

③c高嶺石化破碎帶 紅褐色，巖體多高嶺土化，巖芯呈土柱狀或細(xì)粒狀，局部夾碎石。

綜合現(xiàn)場(chǎng)地層巖性認(rèn)為，影響山體邊坡穩(wěn)定性的巖體主要是凝灰?guī)r。

2.3 構(gòu)造

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查未發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地內(nèi)有規(guī)模較大的斷層，巖體中斷裂構(gòu)造以節(jié)理為主。結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀變化大，傾向上NE、SE、SW 和NW 向的均有發(fā)育（見(jiàn)圖4），傾角一般較大（大于45°），大部分接近直立，造成巖塊易發(fā)生崩塌破壞，坡底見(jiàn)有滾石。

圖4 結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)等密圖Fig. 4 Polar isopleth of structural plane

結(jié)構(gòu)面略有起伏，手摸粗糙，結(jié)構(gòu)面張開(kāi)度最大可達(dá)2 mm，無(wú)充填或充填較少，充填物以黏土和沙粒為主，結(jié)構(gòu)面上巖石風(fēng)化后形成高嶺土，手摸易滑落，水軟化后結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度降低。

綜合現(xiàn)場(chǎng)條件，認(rèn)為山體穩(wěn)定性受東側(cè)采空塌陷影響，山體變形導(dǎo)致巖體中裂隙擴(kuò)展，巖體中破碎帶處可能引起較大變形。巖石風(fēng)化形成高嶺土使結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度下降，引起坡面較陡處發(fā)生巖體崩落。

3 滑坡變形特征

對(duì)于緩慢變形（蠕變）滑坡的早期預(yù)警，變形量是全世界廣泛使用的主要監(jiān)測(cè)參數(shù)[16]。工作區(qū)內(nèi)共布設(shè)地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)30個(gè)，消防通道沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)13個(gè)，深部水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)4個(gè)，裂縫監(jiān)測(cè)點(diǎn)16個(gè)，自2021 年11 月至2022 年5 月底分別共觀測(cè)地表位移70 次、通道沉降70 次、深部水平位移72次、裂縫31 次。監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置示意圖見(jiàn)圖2（e）。

3.1 深部位移特征

受地形條件限制，深層水平位移監(jiān)測(cè)孔均位于消防通道公路邊，監(jiān)測(cè)期間有較明顯的變形（最后一次監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1），各監(jiān)測(cè)點(diǎn)深層水平位移結(jié)果見(jiàn)圖5。各監(jiān)測(cè)孔孔口附近監(jiān)測(cè)期間水平位移最大達(dá)14 mm，結(jié)合各監(jiān)測(cè)孔周邊地表變形結(jié)果，發(fā)現(xiàn)附近地表變形達(dá)到40 mm，推測(cè)測(cè)斜孔可能整體發(fā)生了位移。其中CX4 號(hào)點(diǎn)變形最大，變形最大位置位于地表以下1.0 m處，分析原因是由于CX4 處填土層厚度較厚，該處坡度較陡，導(dǎo)致瀝青路面以下土體變形較大，CX1、CX2、CX3 號(hào)監(jiān)測(cè)孔受巖體整體較為破碎影響，豎向差異變形明顯，但整體變形較小，變形最大處基本在雜填土、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r或破碎帶附近。

圖5 深部位移監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig. 5 Monitoring results of deep displacement

表1 深部位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Tab.1 Monitoring data of deep displacement

上部雜填土和強(qiáng)風(fēng)化巖及破碎帶變形最大，中風(fēng)化凝灰?guī)r中最大水平位移為9.74 mm。CX1 和CX4 號(hào)孔位于“U”字形路面右側(cè)，下部巖體中的位移一般小于8 mm，其中CX4 號(hào)孔處路基填土厚度為8 m，該處填土內(nèi)最大水平位移為14 mm，表明路基及下部未受擾動(dòng)的巖體在持續(xù)變形。

CX2 和CX3 號(hào)孔位于“U”字形路面左側(cè)，下部巖體中深部最大水平位移超過(guò)10 mm，巖體中位移大于“U”字形路面右側(cè)，表明巖體中水平方向位移速率不均勻，有加劇變形的趨勢(shì)。

其中CX2、CX3 和CX4 號(hào)孔位移最大值均超過(guò)10 mm，而CX1 號(hào)孔位移最大值小于5 mm。分析原因認(rèn)為，CX3 和CX4 號(hào)孔緊鄰采空區(qū)上部裂縫附近，持續(xù)的變形結(jié)果表明采空塌陷將進(jìn)一步加劇山體變形。CX1 和CX2 號(hào)孔位于采空區(qū)北側(cè)附近，但CX2 號(hào)孔位于“U”形路面西側(cè)上方，受近垂直切坡的影響，巖體位移較大，而CX1 號(hào)孔位于“U” 形路面東側(cè)，該處地勢(shì)較平緩，受采空區(qū)影響較小。

3.2 地表變形特征

擋墻或路面沉降（監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)X01～X13）取“-”，坡面水平面位移（方向E）取“+”，部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)地表水平位移結(jié)果見(jiàn)圖6。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，地表水平位移大部分超過(guò)50 mm，變形量大于80 mm 的點(diǎn)有3 個(gè)（B4、B11 和B15），最大位移點(diǎn)主要集中在“U”字形底部（路面180°大拐彎處），最大變形速率約為0.4 mm/d；變形量在70～80 mm 之間的點(diǎn)有10個(gè)；變形量在60～70 mm 之間的點(diǎn)有8 個(gè)；變形量在50～60 mm 之間的點(diǎn)有8 個(gè)；變形量小于50 mm的點(diǎn)有3 個(gè)。擋墻頂部最大沉降量（X08）超過(guò)40 mm，該處為擋墻高度最大處（10 m）。結(jié)合擋墻裂縫（見(jiàn)圖2）監(jiān)測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)裂縫寬度隨時(shí)間的推移持續(xù)增大，最大為13 mm，且沒(méi)有收斂趨勢(shì)。

圖6 地表位移和路面沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig. 6 Monitoring results of surface displacement and pavement settlement

結(jié)合氣象數(shù)據(jù)分析，在調(diào)查期間，發(fā)生過(guò)多次強(qiáng)降雨事件，2022 年3、4 月份總降雨量均超過(guò)160 mm，其中3 月20 日和21 日降雨量分別為28 和45 mm，4 月13 日一天的降雨量達(dá)52 mm，分析降雨量與山體變形關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)降雨事件并沒(méi)有導(dǎo)致山體變形突變的情形發(fā)生。

根據(jù)連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變形趨勢(shì)與典型蠕變模型曲線(xiàn)[17-20]進(jìn)行比對(duì)來(lái)反映滑坡變形所處的階段。典型蠕變模型一共分為3 個(gè)階段：初始蠕變階段、等速蠕變階段和加速蠕變階段，一般巖體變形達(dá)到加速蠕變階段時(shí)表明滑坡災(zāi)變即將發(fā)生。將圖6 中位移結(jié)果與典型蠕變模型曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)山滑坡體目前正處于等速蠕變階段，即位移速率基本不變，位移量則不斷增大。

綜合變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)：1）調(diào)查區(qū)地面變形明顯，處于等速蠕變階段；2）地面沉降主要發(fā)生在地基填土厚度較大處，填土厚度越大，沉降越明顯，且有明顯的不均勻沉降；3）東側(cè)擋墻地基不均勻沉降導(dǎo)致?lián)鯄w垂直方向拉裂破壞，由于擋墻外側(cè)坡面（東側(cè)）向外發(fā)生位移，導(dǎo)致?lián)鯄τ袃A倒趨勢(shì)（墻背與土體間發(fā)生拉裂）。

綜合監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CX3、CX4 號(hào)點(diǎn)（1-1’剖面附近）距離東側(cè)采空區(qū)最近，巖體發(fā)生的最大位移達(dá)14 mm。片石擋墻頂最接近采空塌陷區(qū)的X08 號(hào)點(diǎn)沉降超過(guò)40 mm，是所有地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)中最大者，鄰近采空區(qū)地表最大水平位移超過(guò)80 mm。故推測(cè)采空區(qū)塌陷對(duì)邊坡變形影響較大。

4 滑坡變形對(duì)采空區(qū)的響應(yīng)

4.1 采空區(qū)對(duì)邊坡的影響

自2020 年開(kāi)始，調(diào)查區(qū)“U”形路面東西擋墻開(kāi)始出現(xiàn)地表沉降、開(kāi)裂現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)下部和上部山體表面尚未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫。2021 年夏天，墻身開(kāi)裂加劇，墻背與填土之間產(chǎn)生拉裂縫，為了安全在裂縫內(nèi)填充了素混凝土。分析墻背拉裂縫的產(chǎn)生有兩種可能：1）墻身抗傾覆穩(wěn)定性不夠；2）擋墻地基不穩(wěn)定，發(fā)生向山體傾向方向的位移?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)墻后土體與墻體之間脫離、墻頂開(kāi)裂且地基發(fā)生不均勻沉降（見(jiàn)圖7（a）和（b）），表明墻后土壓力降低，但墻體開(kāi)裂和沉降仍呈上升趨勢(shì)，故分析認(rèn)為由于墻后土壓力過(guò)大導(dǎo)致抗傾覆穩(wěn)定性不足的可能性小于地基不穩(wěn)定導(dǎo)致穩(wěn)定性下降的可能性。

2020 年以來(lái)，消防通道路塹邊坡發(fā)生過(guò)多起滑動(dòng)破壞事件，如“U”形路面東側(cè)邊坡上部厚度約2 m的碎石坡積土中發(fā)生滑坡，規(guī)模小、影響程度低，“U”形路面西側(cè)，坡頂?shù)亓芽p東側(cè)坡面發(fā)生巖石崩塌事件（見(jiàn)圖7（c）和（d））。2021 年11 月份擋墻以東采空區(qū)周邊出現(xiàn)地裂縫，至2022 年5 月份裂縫寬度雖變化不大，但兩側(cè)錯(cuò)動(dòng)距離不斷增大，最大超過(guò)150 cm，表明采空區(qū)發(fā)生塌陷。在此期間片石擋墻表面裂縫寬度增大15 mm 以上。同期坡頂產(chǎn)生拉裂縫，與下部裂縫不同的是，坡頂裂縫寬度不斷增大至60 cm，但上、下錯(cuò)動(dòng)距離不大。兩處裂縫同步發(fā)展，推測(cè)跟山體整體變形有關(guān)。

圖7 擋墻變形、開(kāi)裂Fig. 7 Deformation and cracking of retaining wall

結(jié)合取樣結(jié)果，鉆孔揭示在標(biāo)高197～200 m之間，巖體極為破碎，深部位移監(jiān)測(cè)結(jié)果表明該處水平位移量較大（>14 mm），位移方向指向山體下部采空區(qū)，根據(jù)這一結(jié)果，分析認(rèn)為山體變形受下部采空區(qū)塌陷影響，坡體下部側(cè)向支撐減弱，導(dǎo)致山體發(fā)生向下的位移。

4.2 邊坡變形發(fā)展趨勢(shì)分析

目前東側(cè)高嶺土礦采空區(qū)深度一般在-70～-100 m 之間，已有塌落區(qū)邊界距離本次調(diào)查區(qū)東側(cè)擋墻水平距離約100 m，為了分析采空區(qū)對(duì)本次調(diào)查區(qū)邊坡的影響，這里采用有限元法（Phase 軟件）對(duì)礦山開(kāi)采后對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響進(jìn)行分析。

選取如圖3 所示剖面為研究對(duì)象，建立有限元幾何模型見(jiàn)圖8，模型右側(cè)邊界以山體最高峰（調(diào)查區(qū)西側(cè)）處標(biāo)高（321 m）為準(zhǔn)，左側(cè)（調(diào)查區(qū)東側(cè)）以較平坦的地面（標(biāo)高110 m 左右）為界，模型總長(zhǎng)度為1 066 m，總高度為650 m，采用三角形6結(jié)點(diǎn)單元。

圖8 有限單元模型示意圖Fig. 8 Finite element model

模擬分析分為兩步進(jìn)行[21-23]：1）對(duì)自然山體條件下的地應(yīng)力進(jìn)行模擬；2）對(duì)礦山開(kāi)挖后的山體變形進(jìn)行模擬，考慮采空區(qū)塌陷問(wèn)題。

對(duì)模型左、右兩側(cè)水平方向位移進(jìn)行約束，模型底部水平和垂直方向的位移同時(shí)被約束。各地層材料按均質(zhì)各向同性考慮，材料力學(xué)模型考慮彈塑性型，屈服準(zhǔn)則采用莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則（M-C 準(zhǔn)則），材料參數(shù)見(jiàn)表2，其中，中風(fēng)化巖體按Ⅲ級(jí)巖體考慮，強(qiáng)風(fēng)化巖體按Ⅳ級(jí)巖體考慮。初始位移場(chǎng)模擬中對(duì)采空區(qū)巖體按Ⅲ級(jí)巖體考慮。在第2 步模擬時(shí)，水平范圍內(nèi)對(duì)礦山設(shè)計(jì)的采空區(qū)塌陷邊界、開(kāi)采巷道以上垂直范圍內(nèi)的巖體全部按強(qiáng)風(fēng)化處理，采空塌陷區(qū)巖體按Ⅳ級(jí)巖體考慮。

表2 巖土物理力學(xué)參數(shù)Tab.2 Physical and mechanical parameters of rock and soil

計(jì)算得礦山開(kāi)采后的山體水平位移見(jiàn)圖9，可以看出，礦山開(kāi)采后隨著塌落區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致山體發(fā)生水平位移的范圍也逐漸增大，最大可能影響至山頂附近，采空塌陷區(qū)形成后坡面水平位移增大約53 mm，最大位移范圍位于本次調(diào)查“U”形路面西側(cè)，這與地表位移監(jiān)測(cè)結(jié)果一致。故監(jiān)測(cè)和計(jì)算結(jié)果均表明，下部采空區(qū)塌陷對(duì)上部邊坡穩(wěn)定性影響較大，本次調(diào)查區(qū)范圍處于礦山開(kāi)采影響范圍內(nèi)，采空區(qū)塌陷后山體下部側(cè)向支撐減弱，相當(dāng)于坡腳被開(kāi)挖卸荷，必然引起上部山體側(cè)向變形。

圖9 山體水平位移等值線(xiàn)Fig. 9 Contour of mountain horizontal displacement

結(jié)合地表變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，陽(yáng)山東側(cè)消防通道處邊坡變形呈加劇趨勢(shì)，隨著采空區(qū)塌陷程度和范圍增大也必然不斷增大，下部采空區(qū)的擴(kuò)展必然引起上部山體的響應(yīng)。調(diào)查區(qū)附近已經(jīng)發(fā)生過(guò)小規(guī)模的滑坡事件，對(duì)比地形、地貌、地質(zhì)條件，表明本次調(diào)查區(qū)域范圍內(nèi)也有發(fā)生大規(guī)?；碌目赡堋?/p>

5 結(jié)論及建議

根據(jù)對(duì)蘇州陽(yáng)山東側(cè)山體地質(zhì)條件和變形監(jiān)測(cè)結(jié)果和穩(wěn)定性分析，可得到如下結(jié)論：

1）蘇州陽(yáng)山東側(cè)消防通道所處邊坡巖體主要為強(qiáng)到中風(fēng)化凝灰?guī)r，降雨事件對(duì)邊坡變形和穩(wěn)定性的影響較小，受下部采空區(qū)塌陷影響，山體坡腳支撐減弱，易發(fā)生水平位移；

2）坡面水平位移最大超過(guò)80 mm，且地表各點(diǎn)位移速率不同，巖土體變形不協(xié)調(diào)，易導(dǎo)致巖土體破壞或滑坡事件發(fā)生，深部位移監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，山體中發(fā)生水平位移的巖體深度超過(guò)30 m；

3）受邊坡變形影響，消防通道東側(cè)擋墻沉降或開(kāi)裂，擋墻有發(fā)生傾倒破壞的可能；

4）目前山體處于等速蠕變階段，地表發(fā)生多處小型滑坡或巖石崩塌現(xiàn)象，如不控制邊坡變形，巖土體位移達(dá)到加速蠕變階段后易發(fā)生災(zāi)變。

5）在山體位移和采空區(qū)范圍不斷增大條件下，陽(yáng)山東側(cè)前緣塌陷持續(xù)擴(kuò)大，將對(duì)山體穩(wěn)定性產(chǎn)生較大威脅，需進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。建議對(duì)“U”字形消防通道上、下部巖體采取錨固或增設(shè)抗滑樁以保證道路安全，對(duì)地表裂縫進(jìn)行回填以防地表水下滲加劇滑坡，對(duì)采空上部巖體進(jìn)行加固后可繼續(xù)開(kāi)采。