陜北地區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害的成因機(jī)制研究

王維超，袁湘秦

（陜西工程勘察研究院有限公司，陜西 西安 710000）

陜北地區(qū)屬于黃土高原地貌，在內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力的作用下，形成了現(xiàn)今溝壑縱橫、梁峁起伏、坡面陡峭、地形殘破、陷穴遍坡的黃土峁梁和梁澗地形地貌，地質(zhì)環(huán)境條件較脆弱，是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害遍布，給當(dāng)?shù)卣Ｉa(chǎn)生活帶來了極大的威脅[1-5]。

因此，本文選取陜北典型黃土地質(zhì)災(zāi)害—長(zhǎng)慶油田分公司第九采油廠吳三聯(lián)合站地質(zhì)災(zāi)害為例，分析研究此類地質(zhì)災(zāi)害的成因機(jī)制，能夠?yàn)樵摰貐^(qū)黃土地質(zhì)災(zāi)害的防治提供一定的理論支持。

1 地質(zhì)災(zāi)害基本特征

吳三聯(lián)合站地質(zhì)災(zāi)害為一滑坡群，位于陜西省吳起縣榆樹溝村，如圖1所示，按滑坡變形強(qiáng)弱劃分為北部西側(cè)潛在滑坡（1區(qū)）、北部東側(cè)潛在滑坡（2區(qū)）、南部西側(cè)基本穩(wěn)定邊坡（3區(qū)）和南部東側(cè)潛在滑坡（4區(qū)）。平面形態(tài)呈明顯的圈椅狀。各區(qū)滑坡體積均大于10萬立方米，小于100萬立方米，為中型滑坡。

滑坡群所在區(qū)域地貌屬黃土梁峁區(qū)，在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和河流侵蝕等綜合因素的作用下，形成梁溝相間、連綿起伏的地形。場(chǎng)地地貌單元屬于黃土峁之間的黃土梁，梁頂較平緩，呈長(zhǎng)梁狀，溝谷深，溝坡陡，多呈V型，溝深約50.0m～70.0m。

圖1 滑坡分布平面圖

根據(jù)鉆探資料，滑坡滑體物質(zhì)為第四系上更新統(tǒng)馬蘭黃土和第四系中更新統(tǒng)離石黃土，其中馬蘭黃土土質(zhì)疏松、具大孔隙、垂直節(jié)理發(fā)育，易于地表水的入滲。離石黃土結(jié)構(gòu)較致密，含鈣質(zhì)結(jié)核層，為相對(duì)隔水層。滑帶物質(zhì)為飽和離石黃土，以軟塑狀態(tài)為主，局部為流塑狀態(tài)，受坡體滑動(dòng)力的影響，土體結(jié)構(gòu)雜亂。滑床物質(zhì)為新近系紅黏土。滑動(dòng)面位于第四系中更新統(tǒng)離石黃土與新近系紅黏土的接觸帶，最深埋深為24m，1區(qū)潛在滑坡軟弱面傾向265°，傾角約11°～31°，形態(tài)呈中下緩上部陡；2區(qū)和4區(qū)潛在滑坡軟弱面傾向95°～105°，傾角一般9°～26°，局部地段坡腳較平緩，均屬于中層黃土滑坡（圖2所示）。滑坡體內(nèi)未見有地下水位。

圖2 滑坡剖面圖

目前滑坡處于前期發(fā)展階段，滑坡體變形特征表現(xiàn)為蠕動(dòng)變形，滑動(dòng)距離較小。

2 滑坡成因機(jī)制分析

2.1 滑坡形成的影響因素分析

滑坡的形成主要受地形地貌、地層巖性和水（降雨和地表、地下水）的影響。其中，地形是滑坡形成的必要條件，巖性是滑坡形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，水是滑坡形成的主要的誘發(fā)因素。

從地形地貌看，坡體位于兩個(gè)黃土峁之間的黃土梁的兩側(cè)的斜坡地帶，邊坡高度介于40m～74m，坡體較陡，一般為50°～60°。坡體前緣具有一定的臨空高度，為滑坡的形成提供了有利的地形條件。

其次，從坡體堆積物質(zhì)看，其坡體上部主要物質(zhì)為較松散回填土、黃土（粉土），下部為新近系紅粘土。其接觸面受原始地形的控制，呈中部高東西兩側(cè)低的特征，形成了傾向兩側(cè)溝谷的結(jié)構(gòu)面，由于地層形成時(shí)代及成因的差異，形成上部較軟松散，下部堅(jiān)硬致密的地層結(jié)構(gòu)，為滑坡的形成提供了有利的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)條件。

再次，由于勘察區(qū)降雨等影響，大量降水滲入坡體內(nèi)部，上部填土及黃土土體結(jié)構(gòu)相對(duì)較疏松，孔隙裂隙較發(fā)育，有利于降雨和地表水下滲，由于新近系紅黏土的隔水作用，在新近系頂部形成相對(duì)隔水層，飽和軟化第四系中更新統(tǒng)離石黃土，形成滑動(dòng)面（帶）。

2.2 滑動(dòng)帶（面）的形成

根據(jù)鉆探結(jié)果，第四系中更新統(tǒng)離石黃土（粉土），呈濕～飽和狀態(tài)，以軟塑狀態(tài)為主，局部為流塑狀態(tài)，天然狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度指標(biāo)遠(yuǎn)小于其余土層，且該土層傾向與邊坡傾向一致，構(gòu)成外傾的軟弱結(jié)構(gòu)面。因此，該軟弱結(jié)構(gòu)面即為該滑坡的滑動(dòng)帶或滑面。

2.3 次級(jí)破裂面的形成

本次勘察現(xiàn)場(chǎng)對(duì)裂隙的發(fā)育分布情況調(diào)查、測(cè)繪，結(jié)合物探成果及資料的綜合分析，目前場(chǎng)地內(nèi)的地面裂縫、地基下陷、墻體開裂等現(xiàn)象均為在滑坡體上發(fā)育的次級(jí)破裂面在地表的變形反映。

次級(jí)破裂面的形成原因：由于第四系中更新統(tǒng)離石黃土構(gòu)成的外傾的軟弱滑動(dòng)帶（面）的存在，邊坡土體在自身重力的作用下，具有沿著滑動(dòng)帶（面），向溝谷方向滑動(dòng)的勢(shì)能，在滑坡形成的初期，坡體處于蠕動(dòng)變形階段，滑動(dòng)距離小，坡體內(nèi)的土體受重力影響，在土體內(nèi)發(fā)生剪切破壞，產(chǎn)生的剪切面與土體中原生節(jié)理裂隙重合迭加，即在坡體內(nèi)形成了次級(jí)破裂面，鉆探及物探成果表明，滑坡體內(nèi)的次級(jí)破裂面具有多條，并近似平行分布，這些次級(jí)破裂面與地表的裂縫重合迭加一體；在地表形成裂縫，并由地面向下縱深發(fā)展延伸。

2.4 黃土滑坡形成機(jī)制

通過以上分析，陜北黃土滑坡形成機(jī)制主要為高陡的黃土地形條件為滑坡的形成提供了空間條件，離石黃土中存在有相對(duì)隔水層，為形成飽和軟弱帶提供了地層結(jié)構(gòu)條件，降雨以及人類工程活動(dòng)產(chǎn)生的生活用水為滑帶的形成提供了水源條件。當(dāng)降雨及生活用水下滲至相對(duì)隔水層形成局部飽水帶時(shí)，由于離石黃土飽和后，抗剪強(qiáng)度急劇降低，抗滑力降低，最終土體剪切破壞，坡體發(fā)生滑動(dòng)，形成滑坡。

3 防治措施建議

基于對(duì)滑坡形成機(jī)制的研究，其治理方案可選擇錨索抗滑樁結(jié)合坡率法聯(lián)合使用的措施。錨索的錨固段應(yīng)穿過滑裂面或軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)入可靠的持力層中，建議基礎(chǔ)持力層應(yīng)選新近系紅黏土，并深入紅黏土一定深度。在擋墻或抗滑樁后部(內(nèi)側(cè))修建排水盲溝，排水盲溝應(yīng)深入至飽和的第四系中更新統(tǒng)離石黃土中，在擋墻上設(shè)置仰斜排水孔，并做好防滲漏措施。

在坡體范圍內(nèi)及周界外側(cè)，應(yīng)修建完善的排水系統(tǒng)（溝、渠），并應(yīng)采取水泥砂漿或漿砌石片處理，做好底部防滲漏措施，確保降雨、地表水及時(shí)暢通排泄。并進(jìn)行長(zhǎng)期的邊坡變形監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語

在滑坡治理之前，一定要對(duì)滑坡的基本特征和形成機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)的研究。在研究成果的基礎(chǔ)上，采取有針對(duì)性的工程治理手段。