某邊坡滑坡原因及影響因素分析

劉加冬 路洪斌

(1.中勘資源勘探科技股份有限公司，安徽 淮北 235047； 2.皖江工學院，安徽 馬鞍山 243031)

在露天礦開采過程中，隨著深層礦產資源的日益開發，將形成越來越多的高陡邊坡[1,2]。而坡角越大，邊坡越高，邊坡的穩定性和安全性越來越差[3]，如果不加以重視，可能會出現局部滑塌或大面積滑坡，甚至整體滑坡，給礦山安全生產帶來嚴重影響[4,5]。因此，本文針對某礦山的滑塌現狀，通過地質調查、勘察，查明滑坡處的地質環境等，分析某露天采場邊坡穩定的控制因素，并提出相應的治理措施，確保礦山正常開采。

1 工程概況

該露天磷礦礦區資源豐富，由北至南有10個露采坑，資源儲量最大為六號坑，共有西一、西二、西三、東一、東二5個采區，礦體厚度最小1.94 m，最大38.52 m，平均8.89 m。地質構造以南北向構造為主，北西—南西—南東向構造次之，同時也存在著不同方向和多種形態的構造形跡，互相交叉，互相干擾。六號坑地層多呈南北向延伸，為向東傾斜的單斜構造，巖性主要有頁巖、白云巖、砂巖、泥巖等，成不等厚互層或相互交織形成坡體基本結構，巖層傾向坡外，為順層邊坡，傾角30°左右。氣候溫暖潮濕，常年多霧，全年80%的降水集中在5月～10月，降雨強度88.5 mm/d，年平均降雨量925.4 mm。在開采過程中，東采區形成一個高200 m，長度1 900 m的下盤順層邊坡，坡頂高程約+2 425 m，坑底高程約+2 219.47 m，垂直高差約200 m，坡度一般在22°～32°，局部可達36°，傾向東東北，與寒武系地層的傾向和傾角基本一致，由于寒武系地層以砂巖、頁巖、粘土巖、磷塊巖為主，風化強烈，導致東采區西側邊坡出現大量局部滑塌和順層滑坡。

2 滑坡原因分析

2.1 滑坡特征

東采區開采過程中發現坡體自北向南發育6個滑坡，分別為H1,H2,H3,H4,H5,H6，其特征如下：

東采區北端采場邊坡受斷層影響，巖體破碎，上部覆蓋較厚粘土層，坡面分布松散棄渣，加之區內降雨影響，該區段西側發育2小規模滑塌H1,H2：H1滑坡前緣高程為2 287 m，后緣高程2 307.58 m，前后緣高差約21 m，滑向約180°方向，南北長約為40 m，東西寬約45 m，為推移式滑坡，上大下小特征明顯，推測為淺表層松散堆積體沿下伏基巖接觸面產生滑動，滑體厚度3 m～5 m；H2滑坡主滑方向約188°，前緣高程約2 270 m，后緣高程約2 302.26 m，前后緣高程差約33 m，南北長約51 m，東西寬約57 m，該滑坡也為推移式滑坡，為表層松散堆積體沿下伏基巖接觸面產生滑動，推測滑體厚度3 m左右。

H4 滑坡發育于118號～121號勘探線范圍內，主滑向約90°，前緣可達坑底位置，高程約2 220 m，后緣接近山頂位置，高程約2 424.12 m，前后緣垂直高差約204 m；前緣長約450 m，后緣長約200 m，平面呈箕形，投影面積約17萬m2。滑動面(帶)位于∈1m2與∈1m1接觸部位軟弱含磷凝灰質巖土巖及Zbdn上段全～強風化白云巖與其下強風化白云巖間界面(帶)，滑面(帶)埋深20 m～37 m，滑體物質主要為∈1m2磷塊巖、∈1m1白云巖及坡體表面堆積的松散棄渣、廢石，滑動體積約510萬m3，為中～深層大型牽引式滑坡，該滑坡發育位置坡體前緣臨空，加之巖體內軟弱夾層受降雨軟化影響，使得上部巖土體沿其下軟弱面(帶)產生順坡滑動，滑坡后緣拉張裂縫發育，走向近南北，縫寬5 cm～10 cm為多，滑體中前部受擠壓影響成片狀鼓脹裂縫，前緣局部受阻形成滑坡鼓丘，現狀坡度23°～30°，上陡下緩，局部有變化。

H5滑坡發育于礦區修理廠東側，修理廠東側水泥地面受其影響部分懸空，礦區修理廠辦公樓被破壞，前緣滑體物質堆置于邊坡底部附近一分級開挖形成的平臺上，高程約2 271 m，滑坡后緣可達修理廠附近山頂，高程約2 429 m，滑坡前后緣垂直高差約158 m，后壁出露Zbdn全～強風化的白云巖夾砂頁巖，后緣寬約200 m，前緣寬約400 m，東西縱長約500 m，平面呈簸箕形，投影面積約17萬m2，滑動面(帶)位于∈1m2與∈1m1接觸部位軟弱含磷凝灰質巖土巖及Zbdn上段全～強風化白云巖與其下強風化白云巖間界面(帶)，滑面(帶)埋深20 m～32 m，滑體物質主要為∈1m2磷塊巖、∈1m1白云巖及坡體表面堆積的松散棄渣、廢石，滑動體積約320萬m3，為中～深層大型推移式滑坡，該滑坡發育處坡體后部巖土體較厚，坡體前緣臨空，加之巖體內軟弱夾層受降雨軟化影響，使得坡體后部巖土體主動順坡推移，沿其下軟弱面(帶)產生滑動，坡度約27°，受強降雨影響，滑坡下滑，坡體上運礦公里被下錯約13 m，滑體表面裂縫發育，表面被切割成開花狀，局部滑體受阻形成滑坡鼓丘。

H6滑坡發育于邊坡南端，主要是坡體表面松散堆積的碎石土、粘性土受降雨影響沿下伏基巖接觸面產生順坡滑動，主滑方向約69°，前緣高程約2 303 m，后緣高程約2 213 m，前后緣高差約90 m，縱長約170 m，橫寬約60 m，平面呈舌形，投影面積約0.75萬m2，該滑坡沿上部松散堆積層與下伏基巖(∈1m2)接觸面(帶)產生滑動，滑面埋深約7 m，滑坡體積約5萬m3，為淺層小型推移式滑坡，滑坡下部粘性土受降雨飽和，順坡呈塑流狀流動。

2.2 滑坡成因分析

東采區采場邊坡廣泛發育的滑坡與礦區所處地形地貌、構造位置、地層巖性等控制因素及降雨、人為因素、水文地質等影響因素有密切關系。

1)地形地貌。礦區屬于構造、侵蝕成因的中山地貌，因開采含磷礦石，于西側邊坡形成一高約200 m的邊坡，坡度22°～32°，地形變化大，坡度變化大，使得坡體上巖土體有較大的向下滑移的潛勢。

2)構造位置。礦區構造以南北向構造為主，北西～南西～南東向構造次之，且構造多以斷裂為主，受構造影響，西側邊坡坡體巖層與邊坡傾向相同，構成順向坡，且構造帶附近巖體往往較為破碎，所以西側邊坡易發生順層滑坡。

3)地層巖性。邊坡表面多堆積采礦棄渣及廢石，巖性多為碎石土及粘性土，結構松散，受降雨影響，易沿下伏基巖接觸面產生滑動；構成坡體的主要地層為∈1m2地層，地層傾向與傾角和邊坡傾向、傾角相同，為順向坡，巖石完整性差，風化程度高，且夾薄層粘土巖，粘土巖全風化成土狀遇水強度急劇降低亦是西側邊坡易產生順層滑動的原因。

4)降雨。礦區降水充沛，且降水主要集中在5月～10月，降水入滲坡體，增加坡體向坡下滑移的潛勢，降水入滲后轉換為地下水，降低巖土體抗剪能力，易使滑坡發生，研究礦區滑坡發生規律，往往與降雨因素密切相關，且降雨多為滑坡發生的誘發因素。

5)人為因素。由于開采磷礦石，使得坡腳臨空，且邊坡坡腳多大于巖層傾角，使得邊坡被動抗滑力減弱，順坡滑移的潛勢增大，同時，由于上部含磷礦石多被采剝，下部巖體釋放初始應力產生卸荷裂隙，卸荷裂隙的發育降低了巖體的聯結力及強度，對坡體穩定不利。

6)地下水因素。由于東采區坑底地勢水平較低，周圍地下水均受水力梯度影響順坡逕流至坑底，地下水在逕流過程中，對坡體施加順坡向的滲透壓力，不利于坡體穩定，且地下水在順坡逕流過程中，對巖土體產生潛蝕及軟滑作用，降低巖土體抗剪能力。

3 邊坡的維護與治理

1)加強地表水防治。

為了減小西采坑內水持續不斷的向東采坑內進行補給，在西采坑排土場及時修筑排水設施，形成一定的排水坡度，保證水流能通過排水設施及時排走，避免形成積水。

東采區采坑內由于降雨，長期積水，浸泡坡腳，同時對下部采礦后形成邊坡不利，采用機械排水，排除坑內積水。

2)坡面封隔設計。

由于邊坡巖體破碎，受降雨入滲與風化影響，邊坡巖體強度降低，對邊坡穩定極為不利。因此，對坡面封隔主要是針對坡面已有的裂縫和出露的斷層，采用粘土或土工膜等材料進行封隔，以阻止雨水等從裂縫滲入。

3)邊坡落石防護。

采用測量方式與人工巡邏結合的方式對落石的監測與防治。對大的落石應結合局部臨時測量進行監測，對小的落石采用人工巡邏，發現礫石或石塊下部臨空或處于不穩狀態，及時清理，以防石塊突然滾落，砸傷采場下部的人員或毀壞設備。

4)滑坡反分析和邊坡優化。

通過對東采區滑坡的調查與分析，選擇滑坡的典型剖面，對滑動面的抗剪強度參數進行反分析，獲得其抗剪強度指標。再結合邊坡滲流情況，對不同破壞模式邊坡原位巖體單層理面邊坡極限高度進行計算，調整邊坡參數，并對不同邊坡角度的整體邊坡穩定性分析，對邊坡進行優化。對局部穩定性較差的邊坡采用削坡減載和錨索加固等方案進行加固。

5)位移監測。

隨著礦產資源的繼續開采，后續邊坡高度進一步增大，邊坡角隨開采磷礦埋藏情況而變化，加之邊坡在風蝕、強降雨作用、或因開挖引起滲流路徑條件改變，坡腳處在應力集中位置滲水軟化，強度降低，在一定條件下，邊坡仍有繼續滑動的可能性，因此，應建立位移監測系統，觀測邊坡及周圍巖體的位移情況，掌握邊坡位移變化規律及周圍巖體的安全狀況，預報滑體及邊坡巖體的位移險情，確保生產安全。