葉山礦區杉木王滑坡成因分析及防治對策

胡 凌

（安徽省地質礦產勘查局321地質隊，安徽 銅陵 244000）

滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現象。而隨著經濟的發展，人類工程活動越來越多的成為引發滑坡的最主要的因素。葉山杉木王是一棵有500多年樹齡的杉樹，它已被列為銅陵縣重點保護文物。其所處山體下方葉山鐵礦的長期露天開采，致使邊坡過陡，引發了滑坡地質災害[1]。礦山開采及滑坡地質災害使杉木王生存環境惡化，可能會造成“杉木王”傾倒、枯死。本文通過對杉木王滑坡地質環境問題進行綜合分析和評價，提出了治理滑坡和保護杉木王的一些綜合對策。

1 工程概況

葉山杉木王位于葉山鐵礦采坑西側。由于礦山長期露天開采，致使葉山鐵礦南西側露采邊坡過陡。2009年4月上旬暴雨后，杉木王東側附近發生滑坡，滑坡后緣離杉木王東側小于10m，坡底與杉木王根部高差約60m，杉木王部分根須暴露在外，嚴重危及“杉木王”生存環境。2009年7月上旬，再次發生強降雨，滑坡規模進一步增大，滑坡后緣距杉木王最近距離約3m，“杉木王”生存環境進一步惡化（見圖1）。為消除地質災害隱患，當地政府委托了相關單位對該滑坡地質災害進行了防治工程設計[2]。通過對該滑坡地質災害的調查、穩定性分析，設計采用錨桿、抗滑樁以及截排水措施等綜合措施的治理方案。

2 滑坡特征

2.1 災害體的邊界、規模、形態特征

滑坡體后緣及兩側主要以下錯陡坎（后緣壁）為界，滑坡前緣剪出口位于原邊坡平臺。主滑方向35°。滑坡體長約35m，后緣寬約38m，前緣寬約30m，滑坡體厚度3m～4m，體積約3500m3，后緣陡坎高4m～5m，滑動距離約5m～8m，整體形態呈長舌狀，后緣高程+102m～104m，剪出口高程+85～90m。

圖1 杉木王滑坡全貌

2.2 滑體土特征

滑坡體物質主要由填土、粉質粘土和碎石土組成。土黃色、赭紅色，以碎石土為主，結構松散～稍密，濕。碎石粒徑一般2cm～5cm不等，最大約10cm，碎石含量約占50%～60%，隨埋深增加含量逐漸增大。

2.3 滑床特征

滑床為碎石土，結構稍密，稍濕。碎石粒徑一般2cm～5cm不等，最大約10cm,碎石含量約占60～70%。

2.4 滑動帶特征

現場調查和鉆探勘查結果表明，滑坡有明顯的滑動帶（面）存在，滑動帶土處于飽和狀態，結構松散。滑動帶巖性與其上覆土層基本一致，主要為碎石土，為地下水沿邊坡變形縫逐漸破壞而形成[3]。

2.5 滑坡破壞特征

滑坡的變形破壞現象主要表現在滑坡后緣的滑移下錯變形。滑坡后緣地帶土體失穩而產生明顯的滑動和下錯，整個滑坡發生整體的滑移變形。滑坡整體呈長舌狀，滑坡主滑方向35°，后緣的滑移下錯最大達5m，水平位移約5～8m。該滑坡為牽引式滑坡。滑坡前緣剪出口凌空，部分已滑入露采坑，并有地下水溢出，雨后地下水溢出量增大。

2.6 滑坡成因分析

（1）地層巖性。根據現場工程地質測繪與勘探成果資料，工程區內第四系土體主要為碎石土和殘坡積的含礫石粉質粘土。碎石土與細顆粒及粘性土混雜，結構松散，孔隙率大，滲透性強，其物理力學性質差，屬于易飽水的易滑土體，易發展成為滑坡體的（潛在）滑動帶，導致坡體變形失穩。

（2）降雨。降雨強度較大且持續時間長是滑坡發生的一個主要誘發因素。4月中旬，滑坡發生前，本地區出現了一次持續中等強度降雨，6月28日、29日二天強降雨達183.4mm，大量降雨的入滲，提高了坡體地下水位，增加了土體自重，降低了土體的力學性能，特別是抗剪強度。同時由于坡體滲透系數較大，使得滲透力大大提高，誘使滑坡后緣拉張裂縫進一步發育并產生滑移下錯，土體在重力和滲透動水壓力作用下產生滑移變形。

（3）地下水條件。地下水是該滑坡形成的主要誘因之一。滑坡土體結構松散，后緣張拉裂縫比較發育，易受大氣降水垂直入滲，提高了地下水動力（滲透壓力）和滑坡土體重量，誘發斜坡土體產生變形滑動。

（4）人類工程活動。工程區內對地質環境有影響的人類工程活動主要為長期的葉山鐵礦露天開采。采場東幫形成高約60m的高邊坡和較陡立臨空面，且無防護措施。切坡使坡體前緣具備極好的臨空條件，使得土體易沿臨空面剪出，形成滑坡。杉木王距礦山開采最近處約40m，頻繁的爆破震動對邊坡的穩定性也極為不利。人類工程活動是該滑坡形成的最主要的原因。

3 滑坡推力計算

3.1 計算參數的確定

滑坡體由填土、粉質粘土、碎石土組成，滑動面為碎石土裂隙面。計算參數根據取樣室內土工試驗成果、參數反演以及相似工程地區經驗值綜合確定。

3.2 計算模型與方法

作用在杉木王滑坡上的荷載有：坡體自重、地下水滲透壓力、爆破震動力。

依據滑坡的水文地質、工程地質、巖土體結構特征（以含礫粉質粘土和碎石土為主）以及已出現的變形破壞跡象等具體條件，采用圓弧滑動法搜索最危險滑面，評價變形體的穩定性。根據滑坡（變形）體最后一道裂縫（滑坡后緣陡壁）位置給定圓弧滑移面的入口范圍，根據地質剖面的可能出口范圍和簡易勘查控制的滑坡體厚度，采用計算分析軟件，搜索最危險滑面和滑坡推力計算。

3.3 計算結果評價

根據滑坡推力計算結果，各滑坡體在暴雨工況下推力較大，在天然工況和爆破工況條件下推力較小。

4 滑坡防治工程設計

4.1 防治設計目標與原則

（1）針對不穩定的類型、物質組成進行專項設計，各類工程配合使用，確保20年設計基準期內不形成滑坡。

（2）治理設計應選用安全可靠、經濟合理、施工簡便的成熟技術，便于維護、管理。

（3）防治設計盡可能美化生態環境，與自然景觀相協調。

（4）治理設計盡可能考慮有利于災害體自身穩定，盡量避免擾動巖土體，導致內部應力變化。

（5）本設計要求采用信息化施工，地層結構、物理力學特征工作程度低，特別是礦體分布特征不詳，在治理施工過程中應根據具體地質情況作相應調整，原則為按照典型地質斷面的地層設計坡率而作變更。

4.2 設計指標

考慮到杉木王的重要性和地質環境保護要求，治理后控制邊坡變形量小于50mm。

滑坡推力根據前述計算結果，采用暴雨（工況2）條件下計算的滑坡推力進行設計。為確保杉木王的安全，治理方案采用二級支護：滑坡段東側無滑坡推力，利用礦山可能的終了開采邊界剖面，取值主動土壓力，第一級采用樁墻+截排水工程；滑坡段采用樁板墻+預應力錨索+回填+截排水工程，滑坡推力取設樁條處滑坡推力，不考慮滑坡體下部的阻滑作用；第二級采用低矮抗滑擋土墻支護，取值滑坡推力。

4.3 防治工程等級劃分、設計荷載組合與設計標準

杉木王是銅陵縣重點保護文物，銅陵市境內著名的古樹，具有較高科研價值和旅游價值。

根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》的相關規定，并參考《建筑邊坡工程技術規范》的相關規定，確定杉木王滑坡防治工程的等級為三級；作用在滑坡滑面上的荷載有：坡體自重、地下水滲透壓力、震動爆破力；設計工況的抗滑穩定安全系數取1.05。

4.4 防治工程布置

（1）錨拉抗滑樁+回填：布設于滑坡段，距滑坡后緣陡壁約11m，設計道路寬4m，標高+103m，樁頂標高+99.5m，預應力錨索設置標高+98.5m，樁后采用碎石回填，回填坡度1：2，樁間設置鋼筋混凝土板墻，保護杉木王的地質生存環境。

（2）懸臂抗滑樁：布設于滑坡段東側，保護礦山繼續開采對杉木王土體變形裂縫的發展。

（3）截排水工程：一是地面排水，設置截排水渠，主要布設于設計道路南側路面下，將雨水排出露采邊坡以外；二是采用水平排水孔將滑坡體內地下水排出，降低坡體地下水位，減小滲透力對滑坡的不良作用，達到穩定邊坡的目的。

5 結語

雖然人類工程活動會引發更多的滑坡，但是采用合適的調查方法和手段，進行合理的驗算與評價，并布置適宜的預防和工程治理措施，可有效防止滑坡地質災害的發生與發展，保障人民生命財產安全，實現人與自然的和諧發展。