沟谷型弃土场滑坡地质灾害治理探究

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摘要：陕南某地泥石流治理过程中将其物源清理运至临近地冲沟内集中堆放，为彻底消除滑坡地质灾害，拟在沟口拟修建拦渣坝一座，挡渣坝的高度约为20m，从下而上分多个弃土平台，并结合截排水等工程措施，保证弃土场的稳定性。

关键词：弃土场；滑坡；地质灾害；综合治理

0引言

治理区位于陕西省西南部，汉中市西部，秦岭南麓，地形为自南向北倾斜的干沟。该处拟作为弃土场堆积废土，本文通过野外地质勘查及设计验算，分析探讨弃土堆积的可能性，并提出治理区滑坡地质灾害综合治理方案。

1治理区基本情况

1.1自然环境

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.

作者:吴维洋 单位:中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队