山西省孝义市某矿场排土场边坡稳定性分析.doc

山西省孝义市某矿场排土场边坡稳定性分析
摘要：孝义市大胜村矿段矿排土场边坡由于堆填时间短，局部出现变形，排土场边坡的变形与破坏影响矿区的施工及人员、设备、财产安全，因此有必要对边坡稳定性的分析进行分析和评价，为应急处治设计提供依据。
关键词：地质环境条件 边坡稳定性分析 边坡变形
一、场地概况
（一）交通位置
山西省孝义市位于晋中盆地西南端，西与中阳县、交口县接壤，南与灵石县相邻，北与汾阳市相接，东与介休市相连。
矿区位于孝义市西南30km，隶属于孝义市阳泉曲镇管辖，南距阳泉曲镇约8.5km。矿区交通方便，有南阳至阳泉曲公路通过，其北与省道s340线相接，南与s321线相接。距阳泉曲火车站约9km。
（二）气象水文
属于暖温带半干旱性气候，秋季多呈暴雨。矿区四季分明，月平均气温为23.7℃； 矿区平均降雨量为529mm，降雨量多以暴雨形式出现，集中在7～9月份。
孝义市境内的地表水多为河水，河谷水系发达，但多为季节性河道，均属黄河流域汾河水系。过境河有汾河、磁窑河、文峪河、虢义河；境内河有孝河、兑镇河等。境内河流均呈近东西流向。矿区附近最大沟谷为柏子沟，沟内无长年流水。
（三）地形地貌
场地处于吕梁山区与晋中盆地过渡地带的黄土丘陵地区，冲沟纵横，沟谷发育，切割强烈，谷底狭窄，多呈“v”字形，谷深一般100～500m。矿区最高标高为1289.5m，最低标高为1060m。
（四）地层岩性
矿区出露古生界石炭系、新生界新近系和第四系，以第四系为主。
矿区基岩与第四系接触面的倾向与坡向相同，倾角也和坡角近于一致，而且接触面起伏不平。
（五）地质构造
矿区大地构造单元处于晋中隆起区，吕梁台凸与沁水台凹西侧过渡带霍西向斜的西北部。岩层产状与区域构造方向基本一致，走向nne～sse，倾向nw，倾角10～20°。
基岩中发育两组节理，产状分别为281°∠74°和120°∠75°，见者长度约3m，间距0.05～0.2m，后者长度约4m，间距0.1～0.3m。
由于岩层倾向nw～nnw，排土场边坡坡向且岩层倾角小于边坡坡角，岩层产状与边坡的关系对于排土场边坡稳定有利。
（六）水文地质特征
根据现场调查，结合区域水文地质资料分析，边坡所在区域地下水类型主要为松散层中的孔隙水和基岩裂隙水。前者是边坡区的主要地下水类型，基岩裂隙水主要分布在基岩和斜坡上部基岩裂隙内。
地下水的排泄通道不畅，坡脚的水不能及时排泄，使土体变成软塑状，这也是边坡出现变形的本质原因。
二、边坡变形的特点和规律
（一）边坡变形现象
排土场边坡的变形表现为两个方面，一是边坡上部排土中的裂缝，二是边坡下部木瓜沟和火烧沟之间的山梁下部的裂缝。
边坡上部排土中裂缝有多个方向，可分为与边坡走向平行、垂直和斜交三种。裂缝宽度一般0.5～5mm，长度不等，长者可达15m以上，短者仅1m左右。大多数裂缝呈现水平向的张裂性质，没有明显的垂直位移。
木瓜沟和火烧沟之间的山梁下部的裂缝分为三个方向，下部（靠近柏子沟）走向约165°，北部（火烧沟南侧）走向约200°，南部（木瓜沟北侧）走向约260°。
（二）边坡变形的特点和规律
根据本次现场调查，排土场边坡变形表现为填土区的变形和填土区之间的山梁的变形。
填土区的变形主要表现为不同方向的裂缝，其次为局部的沉陷和滑移。变形特征表明，填土目前仍然处于自重作用下的压密阶段，在局部边坡段，由于填筑时未很好地夯实而出现裂缝甚至滑移。
填土区之间的山梁的变形主要表现为山梁下部出现裂缝，而且裂缝深度较浅，但山梁上部未见变形现象。上述变形特征表明，该山梁没有发生整体位移，而且下部的变形属于浅层变形。分析认为，发生上述变形的主要原因是，山梁两侧新堆填的土体在重力作用下向下蠕动过程中，由于填土和山梁的接触面不平整，摩擦力大，而山梁表层松散的坡积土层强度低，不能抵抗堆填的土体向下蠕动的作用力，从而在山梁两侧下部产生了变形。
三、边坡稳定性评价
（一）排土场边坡稳定性评价
根据现场调查和综合分析，影响排土场边坡稳定性的因素有人工堆土、地下水和降雨等。
（1）人工堆填土：由于人工快速堆填大量的土，改变了坡体应力状态和稳定状态。填土压实不均，斜坡部位松散。
（2）降雨：场地降雨量少，但降雨易呈暴雨的形式出现。由于没有完善的排水系统，降雨向土体入渗，不利于边坡的稳定。
（3）车辆的荷载：边坡区域重载车辆活动频繁，车辆在的荷载使边坡承受较大的垂向压力，而且振动作用，也不利于边坡的稳定。
（二）定性评价
排土场边坡主要由较为松散的填土、坡积土组成，其界面的倾向均和坡向一致，而且倾角较平缓。边坡下部的填土段坡度较陡，偶有滑塌。根据该边坡的主要特征，并结合宏观观测，认为该边坡处于欠稳定状态，可能会发生滑动。
（三）定量评价
边坡稳定性定量评价是按土体莫尔强度理论原理，利用剩余推力法，计算边坡体的稳定性。
根据前述边坡土体岩性主要为粉质粘土，在天然+自重的工况下。按折线型滑动法对边坡进行稳定性计算。
计算参数充分结合野外地质调查考虑地表变形破坏特征，并根据地表变形破坏特征校核稳定性计算结果，根据《工程地质手册》，以及当地经验值，坡体人工填土的天然重度为19.5kn/m3，饱和重度为20.3 kn/m3。亚粘土的天然重度为19.4 kn/m3，饱和重度为19.87 kn/m3。 砂岩的天然重度为20.2 kn/m3，饱和重度为21.5 kn/m3。
根据定性和定量评价结果可以得出，在天然状态下，边坡处于欠稳定状态。较为松散的填土、坡积土易沿黄土顶面发生滑动。边坡的稳定性计算与综合观测分析吻合。
参考文献：
[1]《地质灾害防治条例》（2003年11月24日国务院第394号令）
[2]《《岩土工程勘察规范》（gb50021—2001）
[3]《滑坡防治工程勘查规范》（dz/t0218—2006）