陕南某沟谷型弃土场滑坡地质灾害治理研究

　　1.1.1地形地貌。治理区为自南向北倾斜的干沟，断面呈“V”字形，全长约400m，高差99.2m，坡降24.8%。两侧谷坡基本对称，坡度约20~45°，基岩裸露，整条沟谷植被较发育。1.1.2气象与水文。治理区属北亚热带北缘山地暖温带湿润季风气候，年平均气温13.2℃，年平均降水量为802.2mm，24h最大降雨量为234.5mm。治理区及影响范围内无常年性河流。1.1.3土壤及植被。治理区土壤以坡积土为主，上部风化土层薄，夹杂部分碎石，场地沟谷区域堆积风化层相对较厚，植被覆盖良好，主要以槐树为主的乔木林地[1]。

　　1.2地质环境

　　1.2.1区域地质背景。治理区位于南秦岭之康县—略阳华里西褶皱带南缘，褶皱构造呈紧密线状，轴向N75~80°W，勉略大断裂从治理区南侧通过，产状15~20°∠69~75°，断裂带宽40~50m，主要发育糜棱岩、碎裂岩。1.2.2地层岩性。场地地层可分为第四系全新统坡残积碎石土(Q4dl+el)、含碎石粉质粘土(Q4dl+el)和泥盆系三河口群金家河组(D3j)。其岩性特征描述如下：①含碎石粉质粘土(Q4dl+el)：黄褐、灰褐色，可塑~硬塑状，含碎石20%~30%，碎石粒径1~20cm。主要分布山谷谷坡地段，层厚2.20~9.00m。②碎石(Q4dl+el)：灰褐，棱角，均匀，稍密，碎石主要由千枚岩碎块组成，一般粒径为2~4cm，最大可达8cm，充填物主要为黏性土，含量为20%~40%。分布在沟谷西边山坡，层厚1.40~2.90m。③-1强风化千枚岩(D3j)：灰色，千枚状构造，片理面上见绢丝光泽，主要矿物为石英、绢云母，其中石英含量达55%、云母约为40%。岩体节理裂隙发育，呈碎块状，用手可折断。层厚2.60~13.10m。③-2中风化千枚岩(D3j)：灰色，千枚状构造，片理面上见绢丝光泽，主要矿物为石英、绢云母，其中石英含量达55%、云母约40%。节理裂隙较发育，岩体较破碎，岩质较软，该层最大揭露厚度为17.0m，未揭穿。1.2.3地下水。勘查期间，各勘探点在勘探深度范围内均未遇见地下水。据调查，勘查区潜水位埋深较大，可不考虑其对该工程的影响[2]。

　　2弃土场治理工程设计

　　根据GB50421-2007《有色金属矿山排土场设计规范》表4.0.5划分，综合确定弃土场的设计等级为二级。为了保证弃土场的稳定性，消除滑坡地质灾害，设计在弃土场下游设置拦渣坝，在弃土场堆积境界外修建截、排水沟，对场地进行整平覆土种植，恢复其生态环境。

　　2.1排土技术

　　弃土场属多台阶式沟谷型排土场，汽车运输后采用推土机逐层台阶堆积，设计台阶高度8.0~10.0m，台阶堆土坡比为1：1.5，台阶最终宽度20.0~50.0m，由下向上按照设计位置及标高逐层堆积，不可多级台阶同时堆积。随着各级台阶逐步达到设计堆积高度，场地原始岩土体随压力增大逐渐被压实，当弃土场堆积到一定程度时，虽底部岩土体压实程度达到其最大承载力，但根据计算结果，尚未达到岩土体压实极限。H1=式中：H1—场地堆土最大允许高度，m;C—场地底部岩土体粘结力，根据测试及经验，取值3.5×104Pa;φ—底部岩土体内摩擦角，取30°;γ—场地堆积土石方容重，取样测试后取值1.80t/m3。根据上述公式，弃土场地基最大的承载能力允许堆置高度为23.4m，而本次设计排土场第一层堆积高度为20m，小于计算得到的最大允许堆积高度，按照设计堆积时底部岩土体承载力，未达到最大承载力，弃土场基底处于稳定状态。同时参考设计规范，本次第一级台阶堆积高度小于规范要求的25m，满足规范要求。

　　2.2拦渣坝设计

　　2.2.1设计参数。拦渣坝位于距沟口位置，为浆砌石重力坝，坝基主要由碎石土、强风化千枚岩及中风化千枚岩组成，坝基持力层位于中风化层，力学性质稳定、较好，是良好的坝基持力层。坝体采用M10水泥砂浆砌筑，M10水泥砂浆勾缝，墙身尺寸为墙高26.0m，顶宽2.0m，墙面坡比1∶0.5，墙背坡比1∶0.1，基础埋深6.0m。为及时排除汇水，在墙身预留排水管，排水管分上下两排布置，呈品字形，排水管横纵向间距均为1.5m，挡墙内排水管坡比8%，同时在挡土墙底部埋设涵管。2.2.2稳定性验算。(1)破坏模式分析本次弃土场稳定性破坏方式主要分为两类，一类为堆积体内部发生滑动，此类滑动主要为边坡内部圆弧形滑动，主要原因是本次堆积体主要以粉质粘土为主，局部夹杂少量碎石，土体松散，内部粘结性差，抗剪强度低，当堆积高度超过设计标高，在降雨及堆积体本身自重的作用下，内部土体发生滑动。另一类为堆积体沿基底接触面发生滑动，此类滑动主要为折线形滑动，主要原因为基底岩土体类型与堆积物差别较好，两者物理性质差异较大，且接触面为风化坡积土，属于软弱结构面，在降雨及堆积体本身自重的作用下，沿接触面发生滑动[3]。(2)弃土场稳定性计算公式根据弃土场岩石、土层性质及现场调查，稳定性计算依据GB50330-2002《建筑边坡工程技术规范》中5.2.3圆弧形和折线滑动模式。(3)计算剖面和参数选取弃土场前部设置了挡渣坝，分多级平台依次向后而建，根据沟底的地质剖面结合设计堆载标高进行计算。该段回填厚度最大，地层物理力学相对较差，故计算结果具有较强的代表性。在计算中采用计算机自动搜索最危险圆弧滑面，进行剖面稳定性计算[4-6]。(4)稳定性验算结果滑移验算满足：Kc=1.942>1.30倾覆验算满足：K0=5.097>1.50拦渣坝地基承载力与墙体强度计算结果见表1。根据计算结果，拦渣坝设计满足规范技术要求。弃土场堆积物主要为坡残积碎石土，自然安息角平均值约为35°，设计最终弃土场的边坡角为33.7°，小于其然安息角，满足规范要求。2.2.3坝底预埋排水管道设计坝底预埋管道作用水头H为8.0m，管路长度L为15.0m，管道流量按50年一遇流量取5.67m3/s，根据水力计算简化公式计算后，选用预埋管道型号为DN700铸铁管。

　　2.3排水系统设计

　　该弃土场的设计等级为二级，防洪标准为50年一遇，根据区域资料和实测地形图，场地汇水面积为0.13km2，平均坡降为248‰，径流长度486m。治理区50年一遇地表水汇流量为4.41m3/s。根据现场实际，采用自流明沟排水，排水沟采用浆砌块石结构，梯形截面，每间隔10m设伸缩缝一条，缝宽为10mm，坡脚汇水处设消能池。场地顶部设置截水沟，截水沟与周边排水沟相连接，直接排入拦渣坝下游沟道(见图1)。2.3.1排水沟设计排水沟安全超高取0.1m，设计排水沟呈梯形，底宽0.6m，深度0.6m，坡比1∶0.3，采用浆砌石砌筑，壁厚为300mm，渠底厚度为200mm，每间隔100mm留一条伸缩缝。由于台阶汇水面积过小，设计截水沟呈矩形，断面尺寸为400mm×400mm，采用C20素混凝土浇筑，壁厚为300mm，排水沟每间隔10m留一条伸缩缝。2.3.2库区渗水管道设计。为防止弃土场雨水下渗造成库区积水压力，在库区沟道底部预埋设渗水管道，管道采用无砂混凝土管，规格为Ф700，基础采用C20混凝土找平。2.3.3截排水沟工程水文地质条件。排水沟沿弃土场外围设置，地基土主要以粉质粘土和碎石土为主，无不良地质条件，未发现地下水出露，工程水文地质条件较好。

　　2.4生态恢复设计

　　对弃土场进行工程平整，然后覆土0.3m厚，平台种植刺槐，规格为Ф30mm，间距为4.0m;斜坡表面种植狗尾草，行距为30cm。

　　3结语

　　沟谷型弃土场存在着严重的边坡失稳、滑坡等地质灾害隐患，对治理区周边工业设施构成了潜在威胁。只有经过严格的稳定性验算，并辅以分台阶堆存、挡渣坝支护及截排水等工程措施，才能彻底消除滑坡等地质灾害隐患，改善治理区的工作环境，保障项目生产生活安全。

　　参考文献

　　[1]乔东亮，张永贵，商启蒙，等.露天煤矿外排土场边坡滑坡治理[J].露天采矿技术，2021，36(1)：93-95.

　　[2]陈剑桥，许万忠.浅谈昆明石马哨排土场滑坡综合治理[J].中国水运(下半月)，2019，19(10)：235-237.

　　[3]李晓晨.矿山排土场泥石流形成机理及其防治对策[J].化工矿物与加工，2014，43(5)：37-39.

　　[4]王邦阳.沟谷型泥石流形成、演化及治理方案研究[D].昆明：昆明理工大学，2016.

　　[5]龚兴祥，丁坚平.龙井湾磷石膏堆场的地质灾害成因分析[J].西部探矿工程，2013，25(1)：124-126.

　　[6]王培武.露天矿排土场堆排方式探析[J].黄金，2012，33(1)：28-31.

　　《陕南某沟谷型弃土场滑坡地质灾害治理研究》来源：《江西建材》，作者:吴维洋