撫順西露天礦千臺山滑坡穩定性分析與治理研究

王 卓，白朝能

（1.遼寧省第十地質大隊，遼寧撫順113004；2.中國中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都610031）

撫順西露天礦千臺山滑坡穩定性分析與治理研究

王 卓*1，白朝能2

（1.遼寧省第十地質大隊，遼寧撫順113004；2.中國中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都610031）

撫順西露天礦千臺山滑坡總體積約1×108m3，滑體厚度大于50m，屬巨型滑坡，危險區面積達3.68km2。該滑坡直接威脅當地居民及多家企業的生命財產安全，一旦成災，后果將十分嚴重。對其穩定性及加固治理措施進行了初步研究，結果表明：該滑坡欠穩定，需進行加固治理，通過削坡及壓腳工程可有效提高其穩定性。

滑坡；穩定性分析；治理工程；削坡；壓腳

1 概述

千臺山滑坡位于撫順市區南部，估算總體積約1× 108m3，滑坡體面積3.13km2，危險區面積3.68km2。自2010年8月以來，滑坡體多處出現地表裂縫，并有由最初的點狀向線狀發展趨勢。至2012年年初，地表裂縫總體發展為南北兩條，呈東西向弧形展布，凹向北，總長約3090m，最大斷陷帶寬度約12～13m，多處斷續狀地表拉張裂縫逐漸趨于連接，地裂縫開裂強度加大、加深，并伴有錯落下沉，其影響范圍、破壞程度有進一步擴大的趨勢，這一情況引起當地政府及社會各界高度關注。滑坡體后緣北距西露天礦坑南幫邊緣280～460m，南距居民居住地千臺社區、東立社區60～100m，滑坡體東端在勝利開發區的多家企業通過，一旦成災，威脅對象眾多，威脅資產巨大。本文介紹了該滑坡的總體概況，并對其穩定性及治理措施進行了初步研究。

2 滑坡體概況

2.1 滑坡體基本特征

該滑坡南北向縱長約1200～1500m，東西向橫寬約3100m，滑面埋深大于50m，為深層滑坡。滑坡變形體位于西露天礦南幫區域，前緣位于西露天礦坑底部，高程約-270～-310m，后緣高程約100～205m，邊坡高差400～500m。

滑坡體主要成分是中生代粟子溝組凝灰巖層、老虎臺組玄武巖層以及分布于其中的軟弱夾層，下伏基巖為太古代花崗質片麻巖層。通過2條剖面、7個鉆孔的揭示，推測滑坡體深部有2～3條滑帶，分別為玄武巖中較為連續的泥化夾層及玄武巖與花崗片麻巖接觸部位的泥化夾層；滑床為花崗片麻巖層。

2.2 滑坡體變形特征

千臺山滑坡地表裂縫是在2010年8月巡視工作中發現的。技術人員在以后的追蹤調查與監測過程中發現，滑坡體前緣出現明顯鼓脹變形，剪漲裂隙發育，土石松散，小型坍塌時有發生；滑坡體中段可見明顯砌體拉裂；滑坡體后緣出現2條地裂縫，總長約3km，地表顯現出南高北低錯落式弧形陡坎，并形成一定寬度的凹陷洼地。

自2012年8月以來監測數據顯示，截至2013年3月12日，2條裂縫均持續垂直錯落和水平張裂，水平位移速率達4.49～11.8mm/d，垂直沉降速率達2.06～6.96mm/d，且呈現加速趨勢；變形嚴重的監測點顯示最大垂直落差達4.05m。2013年3月19～25日監測數據顯示，一周內平均水平位移速率16.62～20.35mm/d，平均垂直沉降速率7.67～12.72mm/d，滑坡仍處于持續變形滑移階段，與前期相比，略呈加速趨勢。表1給出了滑坡后緣地裂縫不同部位靜態GPS變形情況。

3 滑坡穩定性分析與評價

鉆探揭示在玄武巖中，中部的玄武巖夾煤線層、下部的玄武巖夾凝灰巖層以及玄武巖與片麻巖不整合接觸部位均有破碎帶出現，滑坡體易沿煤線和破碎帶發生滑動。滑坡主軸E400剖面存在4條潛在滑動面，第1條潛在滑動面為煤線，平均深度為95m，后3條沿破碎帶滑動，平均深度分別為145m，170m和230m。潛在滑動面的位置如圖1所示。

表1 滑坡后緣地裂縫不同部位靜態GPS變形情況統計表

圖1 滑坡主軸E400剖面潛在滑面示意圖

邊坡穩定性分析方法中極限平衡法是邊坡工程分析與設計中最主要的且最有效的實用分析方法，并為各國規范所采用。其基本原理是先假定多個滑坡可能的滑動面，然后根據靜力平衡條件和莫爾—庫倫強度準則計算沿各滑動面滑動的可能性，從中尋找穩定系數最小者，其對應的滑動面即為滑坡滑動可能性最大的滑動面。本次穩定性分析中采用了Sarma、Janbu和不平衡推力法等幾種方法，分別分析了4條潛在滑動面的穩定系數。

3.1 滑體物理力學參數的選取

該滑坡體主要由玄武巖組成，潛在滑面有2種，分別為玄武巖夾煤線和泥化夾層破碎帶。滑體與滑面物理力學參數如表2所示。其中，玄武巖夾煤線的參數由室內4組中型剪切摩擦試驗獲得。

表2 滑體物理力學參數

3.2 穩定性計算結果及評價

表3列出了該滑坡采用Sarma法、Janbu法和不平衡推力法得出的穩定性系數。由表3可知，除滑面①外，Sarma法、Janbu法和不平衡推力法計算的各滑面穩定性系數基本小于1，坡體處于不穩定狀態。通過對比發現，滑面③的穩定性系數最小，滑面③為最危險滑動面。

表3 滑坡主軸E400剖面穩定性系數計算結果

4 治理措施研究

綜合考慮滑坡的穩定性評價結果，為保證滑坡體的穩定，并達到滿足工程要求的安全系數，本文對滑坡治理方案進行了一定的探討。滑坡治理的方法有多種，常用的有排水工程、抗滑樁工程、擋土墻工程、錨索工程及削坡與壓腳工程等。其中，削坡與壓腳方案比較經濟且施工速度相對較快，在公路工程[1]、礦山工程[2]、水利工程[3-4]及機場工程[5]的邊坡治理工程中均有成功應用的實例，千臺山滑坡屬欠穩定滑坡，但穩定系數均接近1，因此出于經濟與安全經濟的考慮，本文探討了采用削坡卸荷及壓腳措施提高滑坡穩定性的可行性。

4.1 削坡方案

削方卸荷目的是把滑體上部分巖體移走，以減輕滑體重量，提高滑坡的穩定性。本次設計考慮在滑坡后緣卸荷，削坡后坡率控制在1∶8.14，面總削方量為65501m3/m。滑坡主軸E400的削坡卸荷的剖面圖如圖2所示。

圖2 削坡剖面圖

滑坡進行削坡減載后，由Sarma法、Janbu法對E400剖面分別進行穩定性分析，計算結果如表4所示。

表4 削坡治理后剖面穩定性系數

由表4可知，削方減載后，滑坡穩定系數有較大的提高，在現狀水位條件下，穩定性系數均提高到1.15以上，根據工程的重要性和工程地質條件勘察的詳細程度，在本項目中削坡后穩定系數達到1.15以上就可以滿足工程安全要求。

4.2 壓腳方案

壓腳穩坡是在邊坡坡腳堆筑碎石土或者廢石，借以支撐滑體或者增加滑體下部滑動面上的摩擦力，從而提高邊坡的穩定性。本文對撫順西露天礦千臺山滑坡壓腳治理的可能性進行探討，壓腳縱剖面圖如圖3所示。

圖3 壓腳縱剖面圖

滑坡進行壓腳后，由Sarma法、Janbu法對E400剖面進行了穩定性分析，各滑面穩定性系數如表5所示。

由2個剖面穩定系數可見，壓腳治理后，滑坡穩定系數有較大的提高，在現狀水位條件下，穩定性系數均提高到1.15以上，根據工程的重要性和工程地質條件勘察的詳細程度，在本項目中壓腳后穩定系數達到1.15以上就可以滿足工程安全要求。

表5 壓腳后剖面穩定性系數表

5 結論

本文對撫順西露天礦千臺山滑坡的穩定性及治理方案進行了分析，主要得出如下2點結論：

（1）通過穩定性分析得到E400各滑面穩定性系數多在0.908至1.073之間，坡體處于不穩定狀態。通過對比發現，滑面③的穩定性系數最小，為最危險滑動面。

（2）通過對滑坡治理可能性的探討，削坡、壓腳均可提高邊坡的穩定性，使其穩定系數均達到1.15以上，滿足工程安全要求。

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表3 基于工程經濟性的評價指標劃分標準

4 結論

（1）本文在總結福建省山地丘陵地區土質滑坡的相關評價因子的基礎上，并按各評價因子的性質將其劃分為內在因素、誘發因素、地質災害發生歷史3個類別。

（2）建立了擁有3類主控因素（內在因素、誘發因素、地質災害發生歷史），及每個主控因素下設兩級評價因子的地質災害易發程度評價體系，并以土質滑坡為例進行了詳細的說明。

（3）提出了從建設用地選址（巖土穩定性）和場地利用（工程經濟性）2個層次出發的最終評價指標，為福建省利用山地丘陵進行城鎮建設用地選址和經濟開發利用提供了重要標準和依據。

（4）本文提出的地質災害易發程度評價體系將會在福建省山地丘陵地區開發建設中得到正式應用，該體系在實踐中將得到檢驗和進一步的完善。

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Research on StabilityAnalysis and Control Project Of Fushun Western Open-Pit Qiantaishan Landslide

WANG Zhuo1,BAI Chao-neng2
(1.The 10th Geological Brigade of Liaoning Province,Fushun Liaoning 113004,China;2.China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd,Chengdu Sichuan 610031,China)

Fushun western open-pit Qiantaishan landslide is a giant landslide of which total volume is about 100 million m3,sliding body thickness is greater than 50m,and damage area is 3.68km2. The landslide is a direct threat to the lives and property of local residents and a number of enterprises,once it causes the disaster,the consequences will be very serious.In this paper,the stability and control measures is preliminary researched,the results showed that:the landslide is less stable,should be reinforced,and its stability can be effectively improved through a deep cutting and presser foot engineering.

landslide；stability analysis；control project；unloading；loading berm

P642.22

A

1004-5716(2015)03-0003-04

2014-09-04

2014-09-18

王卓（1975-），男（漢族），遼寧昌圖人，高級工程師，現從事水工環技術管理工作。