瓮安猴场滑坡地质特征及防治措施研究.pdf

第 51 卷 第 1 期有色金属设计Vol.51 No.12024 年 3 月Nonferrous Metals DesignMar.2024收稿日期:2023-07-24作者简介:王天敏(1989),女,贵州瓮安人,工程师。主要研究方向:复合型地质灾害治理,生态修复。瓮安猴场滑坡地质特征及防治措施研究王天敏(贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队,贵州 都匀 558000)摘要:瓮安猴场滑坡涉及老旧采空区巷塌陷,滑坡成因复杂,拟建环西路规划从该区域通过,在道路建设过程中,坡顶逐渐出现众多裂缝,灾害危害性大,严重威胁周边过往村民生命和公共财产安全。文章通过现场调研、收集历史资料、室内实验,分析滑坡体形态特征,针对滑坡特点,提出滑坡及塌陷应急防治工程措施,为瓮安猴场滑坡治理提供技术参考。关键词:滑坡;治理措施;地质调查中图分类号:P642.13文献标识码:B文章编号:1004-2660(2024)01-0122-04A Study on Geological Features of Wengan Houchang Landslide and Prevention MeasuresWANG Tianmin(Geophysical and Geochemical Prospecting Team,Non-ferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau of Guizhou,Duyun,Guizhou 558000)Abstract:Wengan Houchang Landslide is associated with the collapse of old goafs and roadways,and the causes are complex.The planned Huanxi Road is intended to route through this area.During road construction,numerous cracks gradually appeared on the top of the slope,presenting significant disaster risks and seriously threatening the lives and public property safety of nearby villagers passing through the area.The paper employed field surveys,historical data collection,and laboratory experiments to analyze the morphological characteristics of the landslide mass.Based on the landslide characteristics,the paper proposed emergency engineering inter-ventions for preventing and mitigating landslides and collapses,which offers technical reference for the treatment of Wengan Houchang Landslide.Keywords:Landslide;Treatment measures;Geological survey0 引 言瓮安猴场滑坡山体原始地貌为缓坡,20 世纪,该区域存在多处私人煤窑,由于古采空区巷道支护方式陈旧,导致采空区塌陷,局部发生底涌,形成一定临空面,最终牵引坡体后缘滑动,推动坡体前缘岩土变形,从而诱发大规模滑坡。拟建环西路规划从该区域通过,在道路建设过程中,坡顶逐渐出现众多裂缝。目前正值汛期,雨水大量贯入坡体裂缝,渗入深层土壤,软化深层岩土,评价滑坡稳,对保护人民财产安全有重要意义1-2。1 区域地质特征瓮安县地处黔中中低、中山地带,境内山峦起伏,云雾缭绕,地势自中间分别向南北递升,形成西南高东北低的特征,山势海拔高差大,地形地貌复杂,垂直方向差异大,立体气候明显;瓮安县属亚热带湿润季风气候,四季分明,降水充沛,雨热同季,年平均气温 13.6,最热月(7 月)平均气温最高 23.1,最冷月(1 月)平均气温 2.9,年降雨量 1 000 14 000 mm,年日照时间约为 1 230 h。勘查区地貌为类型为中山沟谷溶蚀地貌,地势总体北高南低,地形坡度王天敏:瓮安猴场滑坡地质特征及防治措施研究14 49。最 高 点 位 于 斜 坡 东 北 侧 山 顶,海拔 1 096.48 m,最 低 点 位 于 南 侧 道 路,海 拔1 037.048 m,相对高差 59 m。1.1 地层岩性勘查区出露地层由新到老依次为:第四系(Q)、二叠系上统吴家坪组(P3w),各地层岩性及调查区地层由新到老分述如下:(1)素填土:杂色,由粘土、块石等组成,为平场弃,土随意抛填,结构松散。(2)第四系残坡积层(Q):褐黄色残坡积粘土。为浅黄至黄褐色残坡积红粘土夹碎石,顶部主要为红粘土、粘土,可塑状;底部为碎石土,碎石粒径约 2 30 mm,含量超过 50%,主要成分为硅质岩、硅质灰岩、灰岩残块,层厚约014.5 m 不等。(3)二叠系上统吴家坪组(P3w):上部为灰白色薄层至中厚层硅质岩、硅质灰岩,岩体破碎,岩质较硬,岩芯呈碎块状、短柱状,见铁质及方解石脉胶结,局部见裂隙;中部为煤系地层,煤层顶底为灰白色薄层页岩、粘土岩,层状结构,岩质软,钻进快,岩芯呈泥状、土状,间夹煤层,结构松散,岩芯多呈碎块状,局部含少量矸石;底部为中厚层至块状中风化燧石灰岩,深灰色薄至中厚层灰岩,层状结构,块状构造,岩质坚硬,结构较紧密,岩芯多呈柱状、短柱状,局部见裂隙等溶蚀现象。1.2 地质构造勘查区大地构造位置处于扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区。岩层呈单斜产出,岩层倾向 118,倾角 10,节理裂隙发育,岩体破碎,节理发育较杂乱,可见较为明显的一组平行节理,倾向 280,倾角 28,断裂构造不发育。2 滑坡地质灾害基本特征2.1 滑坡特征滑坡前缘位于斜坡坡脚,滑坡后缘以变形裂缝为界,整体呈圆弧型,左缘边界位于斜坡左侧裂缝处,右缘位于地表裂缝处,后缘海拔 1 091 m,前缘海拔 1 046 m,相对高差约为 45 m。斜坡坡体总体地貌为一个北高南低的斜坡地貌,剖面形态呈直线,自然坡度 14 49。坡面见多处羽状裂缝,主体走向 225,裂缝最大宽度 2 m,最大可见深度 3.5 m,整体贯穿滑坡区域(见图 1)。滑坡主滑方向为 120,滑坡宽约 200 m,最大滑体厚 26 m,滑距约 150 m,总体规模约 780 000 m3,滑体物质组成为第四系残坡积层红粘土夹碎石及二叠系上统吴家坪组硅质灰岩、灰岩,滑带为强风化碳质页岩。图 1 滑坡范围及主滑方向Fig.1 Landslide scope and main sliding direction2.2 滑带特征钻探结果显示,山体滑坡的特征是沿着岩石及土岩界面的软弱层滑动,滑动面几乎接近直线,滑动面倾角为 7目前的钻探显示,碳至页岩在深度连续续分布,这一层在雨和上岩石及土壤的压力下很容易发生滑动。2.3 滑床特征滑床勘察结果表示,滑坡体相对二叠系上统吴家坪组(P3w)滑动,该组岩石致密渗透性差,为中厚层燧石结核灰岩,总体产状 11811,表现为,灰色至灰白色段柱状。3 滑坡稳定性研究3.1 物理测试参数对滑体取土样 24 件及岩样 48 件进行常规物理力学试验,取得了天然工况及饱水工况下的物理力学参数;取滑带土及滑体粘土各 12 件进行常规物理力学试验,取得了天然工况及饱水工况下的物理力学参数;对滑床及滑体各取 24 件岩样进行常规岩石物理力学试验,测得其物理力学强度指标,据此得出中风化燧石灰岩的承载力特征值为 3 702 kPa,结合钻探的岩体较破碎的现场情况,建议取 fa=3 500 kPa。3.2 滑坡稳定性计算及评价从勘查资料和分析剖面可看出,该滑坡滑动面近乎直线型因此,对该边坡稳定性计算数学公式采用 滑坡防治工程勘查规范(DZ/T02182006)中的 E.2 节 E.9 计算。选取天然、暴雨(饱水)两种工况来计算3。稳定性计算中,需要考虑岩土体在自重及暴雨时的稳定程度,对于321有色金属设计第 51 卷暴雨工况,由于滑体土渗透性较大,计算时不考虑动水压力,仅考虑饱水时滑体重度和滑带土抗剪强度的影响。从勘察资料和分析断面看,山坡的滑动面接近直线,因此计算边坡稳定性的数学公式参考滑坡防治工程勘查规范(dz/t02182006-e.2-e.9)。选择天然情况和暴雨(饱水)两种情况计算3。要考虑岩土的自身重量和暴雨时岩土的稳定程度采用平面滑面稳定系数进行反演,根据现场情况,滑坡已失稳,故设定滑坡滑动系数 Fs1。Kf=W(cos a-Asina)-Vsin a-U tan+cLW(sin a+Acos a)+Vcos a(i=1,2,3,n-1)(1)后缘裂缝静水压力:V=12wH2沿滑面扬压力:U=12wLH考虑滑坡危害性大,地质环境、人文环境也较复杂,综合影响因素较多。威胁滑坡前缘施工人员生命安全及在建瓮安县环西路、瓮安县十二塘景观工程的财产安全,防治等级为二级,险情分级较大级。在判定滑坡稳定性时,防治工程等级按级考虑。根据相关设计规范本次计算工况:Ks=1.30;工况:Ks=1.15。根据计算结果,边坡在天然工况和暴雨工况下皆处于不稳定状态。根据现场调查结合现场监测情况,测数据显示,滑坡水平最大位移为 5.36 m,垂直最大位移为 2.4 m,滑坡以水平位移为主,垂直位移为辅的方式加剧变形,天然状态下处于不稳定状态。又由于连续暴雨,雨水渗入深层岩土起到润滑作用,降低了滑带土体的力学强度,滑坡处于不稳定状态,滑坡变形破坏的可能性大,任何不利因素均可能导致区内滑坡体大规模失稳破坏,将造成毁灭性的破坏,后果不可估量。4 滑坡防治方案研究4.1 防治工程方案建议为了保障滑坡前缘施工人员生命安全,以及瓮安县环西路及今后瓮安县猴场镇十二塘景区的整体发展,使人心安定,社会稳定,对勘查区采取防治工程措施是完全必要的,鉴于勘查区地质环境脆弱,滑坡危害严重,对整个区采用确实可行的工程治理方案是必要的。根区内地质灾害的特点,结合上文稳定性分析,在天然工况下边坡处于不稳定状态,适当的削方减载有利于减少滑移面的滑移力以及对坡脚进行反压增加边坡抗滑力,有助于边坡稳定。过陡边坡临空面给边坡滑移提供了空间,有必要对边坡进行放坡处理4-5。为考虑边坡安全和施工安全,可以在开挖前预设抗滑桩。另外雨水是诱发滑坡发生的总要因素之一,必须提供必要的排水工程。综合以上分析建议采用如下治理方案:h 型抗滑桩+分级放坡+护脚墙+格构锚杆+植被恢复+截排水沟。4.2 防治工程设计(1)削坡工程。经过滑坡稳定性分析,结合现场地形条件,在确保方案可行、技术可靠、经济合理、可操作性强的前提下,治理工程分别为:抗滑桩(h 型桩)139 颗,其中 A 类桩 54颗,B 类桩 85 颗,A、B 类桩间距 7.8 m;削坡工程 130 000 m3;回填反压方 20 000 m3,对前缘进行反压,保持整体稳定;挡土墙 2 段全长560 m,浆砌石 2 250 m3;格构锚杆 1 处面积共16 800 m2;截排水沟 7 条总长 2 000 m;裂缝填补及坡面整平;植被恢复 45 000 m2。(2)反压回填。为保证坡体整体稳定,坡体上部削方 20 000 m3对前缘进行反压,采用碾压机夯实碾压,保持整体稳定,待抗滑桩施工及坡体上部削方减载完工后,达到整体稳定后,再对反压部分进行外运,再进行其他工程施工。(3)抗滑桩。A 类抗滑桩布设于坡中下部,中心距 3 m,共 54 颗,圆桩直径 1.6 m,中心距3 m,桩长 20 m。B 类抗滑桩布设于 A 类桩中下部与 A 类桩间距 7.8 m,共 85 颗,圆桩直径1.6 m,中心距3 m,桩长16 m,桩长可根据持力层情况作相应调整,抗滑桩中间由连接梁搭接,桩顶冠梁链接,桩间板现浇。(4)护脚墙。挡土墙处剩余下滑力为 0,故挡土墙按构造设计。墙高3 m,基础埋深1 m,顶宽 1 m,底宽 2 m,墙面坡率 11.25,墙背坡率10.1,护脚墙基础遇软岩时需换填。(5)格构锚杆工程。采用 C30 混凝土格构+锚杆护坡,由于本项目为应急治理项目,为保障整个工程防治效果,故该次格构锚杆的参数相对保守。具体尺寸为:格构梁厚度 0.4 m、宽 0.4 m,格构梁底部铺设 10 cm 混凝土垫层。锚孔尺寸110 mm,间距 2.5 m,倾角 30,锚杆采用 1 束421王天敏:瓮安猴场滑坡地质特征及防治措施研究28HRB400,全粘结长11 m。格构面积16 800 m2。(6)截排水沟工程。为保证在施工期间,坡面流水直接冲刷坡体岩土体,在滑坡后缘布设 1条临时截水沟,拦截坡面流水,减少雨水直接灌入滑坡体,总长 370 m。截排水沟长 2 000 m,截排水沟底 M10 浆砌块石砌筑,厚 30 cm;沟壁采用 MU30 浆砌片石砌筑,壁厚 30 cm,底板与沟壁均采用 M10 水泥砂浆抹面。沿沟每 10 m 或地基土层变化较大处设沉降伸缩缝,缝宽 2 cm,采用沥青麻筋有效止水。护坡工程结束后,于马道上种植乔木 600 株,胸径 10 cm,土质边坡播撒草籽绿化。面积45 000 m2。5 结 语调查区内老煤窑巷道支护措施落后且年代久远,在长期降雨作用下,老采空区塌陷,最终使坡体整体失稳,形成大规模变形,诱发滑坡。区内岩层为顺向坡,且岩体节理裂隙发育,岩体破碎,滑带力学性质差,在雨水的浸泡作用下,润滑深层岩土体,导致该斜坡不断蠕滑,最终失去稳定,形成滑坡。通过参数反演分析,滑坡在天然工况下并不稳定。滑坡宽约 200 m,最大滑体厚 26 m,滑距约 150 m,总体规模约 780 000 m3,建议采取削方减荷,逐级放坡,坡顶削坡工程 130 000 m3,坡底回填反压方 20 000 m3。滑坡中下部设置抗滑桩,坡脚设挡土墙,坡身采用格构+锚杆护坡,格构面积 16 800 m2。滑坡后缘布设临时截水沟370 m.,坡面布设截排水沟 2 000 m。该滑坡及塌陷防治工程的实施,使得滑坡地质灾害得到有效的治理,实现当地的和谐发展,保护村民的生命财产安全,具有巨大的防灾减灾效益。参考文献:1施雄斌,杨泽.某石灰岩露天矿高陡边坡稳定性评价J.有色金属设计,2023,50(01):1-4.2杜金.土质边坡岩土工程勘察及稳定性评价J.有色金属设计,2022,49(02):96-100.3谢光娜,余仲勋,向金鑫,等.高速公路边坡绿化灌溉给水系统的研究J.有色金属设计,2020,47(04):79-82.4李彬.安徽省矿区周边施工项目边坡地质灾害发育特征及防治措施J.中国金属通报,2020(12):90-91.5陈垿.贵州省高位隐蔽性地质灾害特征及防治措施探究J.冶金与材料,2020,40(05):62+64.(上接第 121 页)5.4 SIP 法作为新兴激电方法,SIP 法可以在超低频段中进行多频视复电阻率测量,且可以根据实际频谱特性解决地质问题,为有色金属找矿提供了有效支持。但这种找矿方法的应用成本相对较高且效率较低,所以需要将其应用在成矿有利地段的勘测中。在应用这种找矿方法时需要通过偶极装置增强抗电磁干扰能力并加大穿透覆盖层的深度,且需要应用含有选频与滤波系统的接收机,从而接收固定频率信号,减少电极化不稳等因素的影响。6 结 语在社会经济快速发展的背景下,只有不断开采矿产资源才能够为工业生产奠定基础。而广西平果地区的铝土矿资源不仅十分丰富,也具有较高的经济价值,在维护铝工业安全中发挥着重要作用,因此需要根据矿山地质特征以及实际情况进行铝土矿的开采,通过遥感找矿法、CSAMT 法等多种手段加大铝土矿资源的开采力度,从而为铝工业的发展提供原材料。参考文献:1耿飞.广西铝土矿地质特征及找矿前景分析J.世界有色金属,2021(09):51-52.2徐勇,林权,林大统,等.广西来宾市北敢堆积型铝土矿地质特征及找矿标志J.矿产与地质,2021,35(01):58-62.3陈泰.广西平果县龙律果化堆积型铝土矿地质特征及找矿标志J.矿产与地质,2019,33(02):264-269.4冯曦轩.广西靖西西部地区成矿地质特征及找矿远景J.世界有色金属,2021(06):49-50.5严帅,宣娴.有色金属矿成矿地质特征和找矿趋势J.世界有色金属,2022(08):83-85.521