有关紫金山金铜矿余田坑环保处理系统滑坡成因及治理方案探讨

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  摘要:紫金山金铜矿余田坑环保处理系统滑坡,位于紫金山余田坑环保处理系统东侧。为查明该滑坡的成因,规模及治理方案,本人担任该滑坡勘察的项目负责。我们采用了钻探、地质测绘,槽探和沉降监测等方法对滑坡成因做了大量的工作。本人对滑坡的成因,类型和规模提出了自己的见解并提出治理方案,供大家探讨。
  关键词:滑坡;成因;治理方案;探讨
  引言
  紫金山金铜矿地处福建西南部,位于明清-上杭闽西南拗陷带东侧,地层分布复杂,构造发育,断裂走向大多为北北东向。紫金山金铜矿余田坑环保处理系统滑坡,2011年11月未经勘察和设计,场地进行大面积平整对并对东侧边坡北部进行1:0.60~1:1放处理。2012年4月雨季来临,整个边坡产生滑动,为此紫金山金铜矿委托我院对该滑坡体岩土工程勘察。经实地调绘,槽探、钻探和沉降监测,笔者对滑坡对成因进行分析并提出治理方案。
  1 场地地形地貌及水文气象特征
  1.1场地地形地貌特征
  本区为低山丘陵地貌,边坡位于一呈近南北向展布的山岭西侧山坡部位,东高西低。全长约120m,宽约100m坡高约76m,边坡前缘为环保处理系统,高程416m左右。上部斜坡已按台式放坡,坡率1:0.60~1:1.0。后缘自然坡体坡度一般15~20°。本区植被发育,人工边坡已有植草。滑坡上中部为一简易公路,高程470-478m。公路及路边坡出现了裂缝。
  2.2水文气象特征
  上杭属亚热带季风型气候。受海洋影响较大。全县多年平均气温19.1摄氏度,最高极端气温为38.1摄氏度,最低极端气温为-5.6摄氏度。
  紫金山水文气象特点是:雨季长、雨量大、强度大,时空分布极不均匀。流域内年降雨量在1500-1950mm之间。降雨多集中在4-9月份,占降雨量的80%。
  2 区域地质概况
  区域上,本场地处于呈北东东向展布的闽西南断拗带中部的次生挤压带。受区域构造影响,场地岩性均较为发育,岩体较为破碎。
  据现场调查,边坡中部见一条断层。断层F1,位于滑坡体内,产状为320°∠20°,长度大于300m,宽度5-20m,为压性断裂,断层,上盘和下盘均破碎,裂隙发育。
  3 场地岩土层结构及特征
  根据本次钻探成果,场地地基土主要由震旦系楼子坝群上段的砂土状强风化变质粉砂岩、碎块状强风化变质粉砂岩、中风化变质粉砂岩构成,层理产状280∠30°,其特征分述如下:
  ● 素填土①:紫红色、松散,稍湿,由强风化变质砂岩碎块及少量粘粉粒组成,修公路时堆填。
  ● 含角砾粉质粘土②:灰黄色、硬塑,粘粉粒为主,砾约占25-35%,砾径2-8m,棱角状,
  含少量碎石。
  ● 砂土状强风化变质粉砂岩③(Z1Lzc):该岩石呈褐红、灰黄色,变余砂状结构,岩芯呈砂土状,遇水易软化。
  ● 碎块状强风化变质粉砂岩④(Z1Lzc):该岩石呈褐黄色,变余砂状结构,裂隙较发育,岩质较软,岩体破碎,岩芯呈3-5cm碎块状,少量呈短柱状。坚硬程度为软岩、完整程度为极破碎、岩体基本质量等级为Ⅴ级。边坡岩体类型为Ⅳ级。
  ● 构造角砾岩④-1(F1):灰黄、灰黑色;带内岩石破碎,以石英片岩、角砾石英岩为主,角砾砾径2-5m,含铁锰质风化产物,夹含构造泥,岩芯呈碎块状及砂土状。TCR=75%。
  ●碎块状强风化变质粉砂岩④-2(Z1Lzc):该岩石呈褐黄色,变余砂状结构,裂隙较发育,岩质较软,岩体破碎,岩芯呈3-5cm碎块状,少量呈短柱状。坚硬程度为软岩、完整程度为极破碎、岩体基本质量等级为Ⅴ级。
  ● 中风化变质粉砂岩⑤(Z1Lzc):青灰色,变余砂状结构,裂隙较发育,隙面铁锰质染。裂隙倾角30-40°,岩芯呈以柱状为主,节长5-10cm,最长35cm,少量碎块状。坚硬程度为较硬岩、完整程度为较破碎~较完整,RQD=0-50%。岩体基本质量等级为Ⅳ级。
  4 地震烈度
  根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),上杭地区的抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组。本场地处于山前地形,属建筑抗震不利地段。场地土经综合评定为中硬场地土,建筑场地类别属Ⅱ类。
  5 水文地质特征
  1、地表水:本区地表水不发育,山坡部位无地表水。
  2、地下水:地下水主要为孔隙水和裂隙潜水,受大气降水的补给,赋存于各类岩土层的孔隙和裂隙中,向西侧沟谷迳流,地下水位埋藏深度较大。滑坡体前缘见少量渗出泉,流量约为0.0001L/s。据本次钻孔资料,场地地下水水位深9.10-22.80m。
  6 滑坡体发展及其特征
  该滑坡体下方余田坑环保处理系统,是矿山建设重要设施,滑坡对该设施具有重大危害。
  在滑坡前缘北侧进行槽探,存在有0.20~0.50m的软弱层,灰黄色、灰黑色,呈软塑状,含少量角砾,探槽中的软弱层含少量水迹,雨天有水渗出,但水量小,主要软弱面往西方向倾,倾角10-15°;西侧探槽中的软弱面雨天有较明显的水渗出,往西南方向倾,倾角25-30°。从地质测绘和地质勘察判定为本滑坡体的滑坡面。
  6.1滑坡的规模
  按目前地表调查,滑坡规模长约120m,宽约100m,滑坡面埋深约8-15m,滑坡体积约96000m3,属大型滑坡。
  6.2滑坡的成因分析
  1、地形地貌
  地形上,本场地山坡的自然坡度为15~20°,植被发育。边坡施工后,地面坡度变陡,达40~50°,形成了临空面,为滑坡的形成创造了空间条件。
  2、岩土体特征
  据本区的工程地质测绘及钻探揭露成果,边坡存在断层F1。断层岩性为含泥、含炭的构造角砾岩,强度低,为软弱结构面;该断层产状为292o∠20o,顺坡向。对边坡的稳定性不利,易引起顺层面(层间软弱带)滑动。   3、水文地质特征
  据现场调查及钻孔资料,边坡区的岩体裂隙较为发育,地下水渗透性较好。大气降水是地下水补给的主要来源。降水后,地表水入渗地下水,而断层面为相对隔水层,阻止地下不继续下渗,并沿断层面上部下渗。当断层饱水后强度降低,上部土层饱水后重量增加,在重力的作用下,上部岩土体沿断层面向下滑动,形成滑坡。
  雨季时,充沛的雨量给地表水补给地下水创造了有利条件,地下水的加速渗流,加速滑坡下滑。
  4、其它
  边坡附近有2处隧道的开挖爆破,爆破时产生的振动使岩石裂隙宽度加大,加速地表水的下渗,诱导和加剧滑坡的产生。
  6.3滑坡类型
  本滑坡按滑坡物质组成分为岩层滑坡;按形成原因分为工程滑坡;按滑坡体厚度分为中层滑坡;按引起滑坡的力学性质分为推移式滑坡;按滑动通过各岩层情况分为顺层滑坡;按观测数据为活滑坡。
  7 边坡稳定性分析及评价
  据勘察成果,对本边坡主要滑动轴线为计算断面,地形线实测
  断面,根据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)第5.2条规定,对本边坡进行现有安全系数、土层饱和后及滑坡体剩余下滑力的计算未考虑上部人工荷重。计算结果见下表(表1)。
  由计算结果可知,无水状态下,本边坡稳定。雨水作用及土层饱和状态下,岩土层的力学状态均降低,边坡将不稳定,需处理。
  8 边坡治理及监测
  本路段边坡现状基本稳定,少部分地段有滑动。根据现场沉降观测结果,也表明本边坡的裂缝目前仍在发展,但较为缓慢,需处理。
  针对本边坡的岩土层特征和滑坡形成原因,建议整治方案应以拦、截水和支挡的综合治理方案。具体治理方案为:
  1、拦截地表水、疏导地下水:滑坡体后缘设有效排水沟拦截地表水,检查是否有效截流了地表水;裂缝采用灌注混凝土封堵。
  2、卸载上部的荷载,减少上部推力。
  3、设抗滑桩及预应力锚索:经分析及计算,边坡饱水下滑后的滑坡体剩余下滑力变化较大,建议滑坡上部采用预应力锚索处理,滑坡下部设抗滑桩,桩端持力层可采用中风化岩3-5米,建议采用冲孔桩施工。
  4滑坡监测方案:
  由于滑坡仍处于活动中,施工时应有防护措施,并对滑坡进行长期监测,尤其是雨季或暴雨时节,观测间隔时间应加密。监测中发现问题,应及时处理。应加强预警预报措施,滑坡底严禁住人,保持每天有人负责巡查,发现有异常情况及时疏导人员撤离。
  5、滑坡的防治管理建议
  根据《福建省县(市)地质灾害详细调查技术要求》(福建省国土资源厅2009年6月),本滑坡点为新增地灾点,应按防灾减灾的管理要求,上报县国土部门。本地灾点应有灾点检查、汛期值班及灾情速报制度。
  9 结论与建议
  1、通过本次勘察,基本查明了滑坡段场地的岩土层工程地质特征,分析了边坡的规模与形态,提出了整治方案。
  2、本场地抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,为设计地震第一组,场地特征周期为0.35s,属建筑抗震不利地段。
  3、本滑坡类型为推移式顺层滑坡,目前仍在活动中;旱季(无水)期间活动滞缓,雨水期活动加强。
  4、本滑坡的整治方案可采用拦截地表水、上部卸载并采用预应力锚索加固,下部设抗滑桩等综合方法治理。为了施工安全,建议采用冲孔桩施工。
  5、桩基础及预应力锚索施工后,应按照相关规范要求进行试验和检验检测。
  6、建议进行长期监测,尤其是雨季或强暴雨时节,观测时间应加密。
  7、由于滑坡仍处于活动中,建议采用信息化施工。基础施工时应做好岩土体的监测分析工作,如遇特殊岩土工程问题,建议及时汇同业主、勘察、设计、监理、施工等部门协商解决。
  8、本滑坡点为新增地灾点,矿区应建立地质灾害防灾预警体系,同时上报县国土部门。
  9、本地灾点应有灾点检查、汛期值班及灾情速报制度。
  10、雨天及监测发现有裂缝扩大时,对滑坡影响区应及时设置警戒线进行人员隔离。
  以上是笔者个人之见,敬请指教。
  作者简介:
  谢绍循,男,汉族,福建省永定县人,1966年6月出生,本科毕业,水文地质与工程地质工程师,主要从事岩土工程勘察方面的工作,
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