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海則廟煤礦工業(yè)廣場滑坡穩(wěn)定性評價及治理措施研究

文檔作者：王祥任1’2，谷拴成1，曹建軍1’2 文檔來源： 1．西安科技大學(xué) 2．中煤科工集團(tuán)西安研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年02月20日
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上一篇：露天礦高陡邊坡滑坡治理技術(shù)

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DOI：10．3969／j．issn．1672—401 1．2013．04．046
海則廟煤礦工業(yè)廣場滑坡穩(wěn)定性評價及治理措施研究
王祥任1’2，谷拴成1，曹建軍1’2
(1．西安科技大學(xué)，陜西西安710054；2．中煤科工集團(tuán)西安研究院，陜西西安710077)
摘要：筆者以海則廟煤礦工業(yè)廣場滑坡治理工程為
實(shí)例，分析了該滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)制及誘發(fā)因素，分
析海則廟煤礦工業(yè)廣場滑坡的特點(diǎn)，通過進(jìn)行滑坡推力計(jì)
算，進(jìn)行了滑坡穩(wěn)定性分析，并提出了回填反壓、坡體削
方、微型鋼管樁、擋土墻、滲水盲溝、截排水溝及夯填裂
縫的綜合治理方案。治理效果明顯，有效地防治了滑坡地
質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，保護(hù)了人民群眾生命財產(chǎn)安全及礦山的生
產(chǎn)安全，為當(dāng)?shù)仡愃乒こ烫峁┝藢氋F的治理經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：滑坡；穩(wěn)定性；成因分析；工程設(shè)計(jì)
中圖分類號：P642．22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B
文章編號：1672—4011(2013)04—0104一03
0前言
煤炭是我國的主要能源，在一次能源結(jié)構(gòu)中占70％左
右。煤炭開采對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，當(dāng)在
大規(guī)模開發(fā)利用煤炭資源的同時，大大地改變了礦山生態(tài)
系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動方式，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)
害問題。我國許多煤礦工業(yè)廣場都出現(xiàn)了滑坡災(zāi)害，國內(nèi)
外學(xué)者針對滑坡的成因【1]、穩(wěn)定性評價口。3 o及其有效治理
措施H。60進(jìn)行了大量有益探索，取得了諸多有價值的學(xué)術(shù)
成果。2011年2月26日至9月10日，海則廟煤礦對工業(yè)
廣場進(jìn)行大規(guī)模開挖回填，形成南側(cè)一處高邊坡。該坡體5
月份開始出現(xiàn)裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展形成了多條貫通裂縫，
處于滑坡的蠕動擠壓變形階段。為了防止邊坡產(chǎn)生大范圍
的失穩(wěn)滑移，保證工業(yè)廣場的安全建設(shè)，本文對海則廟煤
礦工業(yè)廣場滑坡開展穩(wěn)定性評價研究，并提出相應(yīng)治理措
施。
1工程地質(zhì)條件與特征
1．1形態(tài)特征
滑坡滑體前緣厚度為6．5～8．1 m，中部32．7～39．2 m，
后緣為26．2～32．4 nl，空間上為中后緣厚，前緣及兩側(cè)較
薄，滑面縱向變化較大，滑面上陡下緩，前緣反傾，滑坡
后緣滑帶坡度可達(dá)700以上。后緣呈現(xiàn)折線型滑面，中部、
前緣趨于平緩，剪出口位置滑面反傾，滑面比較圓滑。
滑坡整體空間形態(tài)比較明確。滑坡縱向南北長約192
m，中部寬度約263 m，主滑方向3570，縱向地面坡度13。
一31。，后緣高程1 092 111，前緣剪出口高程約1 022．74 m，
相對高差70 rn，滑坡平面面積4．74×104 m2，滑坡體總體
積約為106．8×104 m’。
作者簡介：王祥任(1981一)，男，工程師，碩士在讀，主要從事工程地
質(zhì)災(zāi)害研究及治理相關(guān)工作。
1．2物質(zhì)組成及成因分析
該滑坡組成物質(zhì)由中更新統(tǒng)黃土狀粉土、下更新統(tǒng)黃
土狀粉土及粉質(zhì)粘土組成，為大型土質(zhì)滑坡。人類工程活
動是造成滑坡的主要因素，坡體下部粉質(zhì)粘土為相對隔水
層，地下水在此層上部聚積，不僅造成該坡體下部3．5—11
na的粉土飽和，底部粉質(zhì)粘土軟化，在地下水軟化作用下，
土體物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化，原有結(jié)構(gòu)及其內(nèi)聚力減
弱，抗剪強(qiáng)度降低。工業(yè)廣場的場平施工，在坡體前部開
挖取土形成高約41 m的高陡邊坡，破壞了原有坡體的應(yīng)力
平衡狀態(tài)，引起坡體內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整，在坡體中下部產(chǎn)生應(yīng)
力集中，從而導(dǎo)致上部坡體沿下部軟弱層產(chǎn)生蠕變、滑動。
2穩(wěn)定性分析及評價
2．1滑坡推力計(jì)算的理論依據(jù)
在本次滑坡推力的計(jì)算過程中，采用的是條分法，即
假定滑坡體和滑面以下土體均為不變形的剛體，滑面為連
續(xù)面，滑面上各點(diǎn)的法向應(yīng)力采用條分法獲得，分析每一
土條受力(圖1所示為土條的受力圖)，根據(jù)滑塊剛體極限平
衡條件，假定整個滑面上各點(diǎn)的安全系數(shù)相等，確定安全
系數(shù)。土條的重度為：
眠=Mb；h； (1)
式中，M、b。、h。分別為土條i的重度、寬度和高度。
t=(Cit+Ⅳit94,i)∥只(2)
可將土坡作為平面問題，對每個土條可分別列兩個正交
方向的靜力平衡方程和一個力矩平衡方程，從而求出滑坡推
力及安全系數(shù)。
圖1 土條受力圖
2．2 滑坡推力計(jì)算結(jié)果
為了對該滑坡進(jìn)行合理的穩(wěn)定性評價，提出有效治理措
施，首先計(jì)算在不同工況下滑坡剩余下滑力，。所采用的滑
帶參數(shù)為：c=14．8 kPa，咖=13．6。?；路€(wěn)定計(jì)算工況及安
全系數(shù)如表1所示，滑坡剩余下滑力計(jì)算結(jié)果如表2所示，
萬方數(shù)據(jù)
計(jì)算滑面的剖面圖如圖2所示。
表1 滑坡穩(wěn)定計(jì)算工況愛安全系數(shù)
工況組合編號荷載及計(jì)算組合安全系數(shù)
l 自重1．25
2 自重+暴雨1．10
表2 滑坡剩余下滑力計(jì)算結(jié)果表
剩余推力
計(jì)算滑面工況滑坡設(shè)計(jì)安全系數(shù)推力角度
／(kN／m)
1 1．25 5628．510
1—1’剖面307．1 o
2 1．10 4176．563
l 1．25 3064．417
2—2’剖面338．1 o
2 1．10 2208．939
1 1．25 3197．816
3—3’剖面306．30
2 1．10 1750．159
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(c)3—3剖面
圖2各計(jì)算滑面的剖面圖
互3滑坡穩(wěn)定性分析
通過對滑坡各剖面進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算表明，滑坡在
各工況下均處于欠一不穩(wěn)定狀態(tài)。按假定的不同滑動面以
及采用不利工況下相關(guān)參數(shù)所進(jìn)行的穩(wěn)定性計(jì)算表明，在
不利工況下滑坡整體易滑動，因此需要采取工程措施對本
滑坡進(jìn)行治理。
3治理工程方案
(1)回填反壓。于滑坡前緣進(jìn)行回填反壓，回填反壓
頂標(biāo)高l 042 m，回填高度約17．26 m。分兩級填筑，一級
平臺標(biāo)高l 032．8 m，平臺寬3 Ill，回填土體前部坡率1：I．5
—1：1．75?；靥铋L度距坡腳48．1 m，為防止地表水滲入，
表層需碾壓密實(shí)。
(2)坡體削方。在滑坡體后中部進(jìn)行坡體削方，由上
至下共分3級，削坡高度8～15 m，削坡頂標(biāo)高1 078 m，
平臺寬度9．8～20 m，削方坡率l：1一l：1．73，表3為削方
后滑坡剩余下滑力計(jì)算結(jié)果。將表2—3對比可以看出，經(jīng)
過削方后滑坡的剩余下滑力大大降低。
表3 削方后滑坡剩余下滑力計(jì)算結(jié)果
剩余推力
計(jì)算滑面工況滑坡設(shè)計(jì)安全系數(shù)推力角度
／(kN／m)
l 1．25 4581．682
1—1剖面307．1。
2 1．10 3459．936
l 1．25 2731．385
2—2剖面338．1。
2 1．10 1776．104
l 1．25 2490．759
3—3剖面306．3。
2 1．10 1227．771
(3)微型鋼管樁。于滑坡前緣一級平臺處設(shè)置5排
,blso mill微型鋼管樁，微型鋼管樁排距1．5 m、行距為2
m，共計(jì)109列，微型樁樁長20 m，若遇基巖，進(jìn)入基巖
O．5 m即可。在主井位置微型樁樁長可適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。樁頂
設(shè)(25鋼筋混凝土連系梁，連系梁截面為O．3×0．3(m)。
(4)擋土墻?；靥钔馏w前部采用MIO漿砌片石擋墻進(jìn)
行支護(hù)，擋墻高4．5 m，埋深1．5 m，頂部寬2 m，面坡1：
0．4，背坡1：0．25，基礎(chǔ)防滑凸榫高0．6 m，寬1．2 111，基
礎(chǔ)底部采用0．5 m厚碎石換填，擋墻外側(cè)設(shè)置漿砌片石排
水溝，擋土墻后側(cè)回填O．3 m厚反濾層。反濾層以通長范
圍內(nèi)回填高度1．2 m，每隔5 m采用帶狀方式回填至墻頂，
帶寬0．6 m。
(5)滲水盲溝。為防止滑坡體地下水繼續(xù)抬升，于滑
坡前緣沿滑坡方向設(shè)置縱向盲溝，共計(jì)20道，沿坡底向外
長30 m，寬1．8 m，盲溝中心間距10 m，底高程l 021．4
In。盲溝周側(cè)采用土工布包裹，內(nèi)部透水采用卵礫石或碎塊
石填充。其中由東向西1—10道排水盲溝沿一級平臺坡面
延伸至平臺頂部。距坡腳9、19處設(shè)置兩道橫向排水盲溝，
盲溝寬1．8 m，溝底高程1 021．4 m，盲溝四周鋪設(shè)透水土
工布，內(nèi)部采用卵礫石或碎塊石填充。橫向滲水盲溝與縱
向滲水盲溝相連，將地下水排至西側(cè)沖溝內(nèi)。
(6)截、排水溝。為防止滑坡后緣坡面地表水匯入滑
坡體從而影響滑坡的穩(wěn)定性，在滑坡周側(cè)裂縫外側(cè)設(shè)置一
道M7．5漿砌片石截水溝，并與坡體排水溝相接，其位置可
根據(jù)實(shí)際地形進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。并于每級平臺及回填頂部設(shè)
置M7．5漿砌片石排水溝。
(7)夯填裂縫。采用三七灰土夯填坡面已有裂縫及滑
坡體周側(cè)及坡體內(nèi)落水洞。
4結(jié)語
(1)海則廟煤礦工業(yè)廣場滑坡平面面積4．74×104 m2，
(下轉(zhuǎn)第107頁)
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■i萬方數(shù)據(jù)
4．1．6噴漿和下沉攪拌
攪拌樁機(jī)裝置啟動后打開灰漿泵，把漿送到攪拌頭的
出漿口，等待攪拌頭正常運(yùn)轉(zhuǎn)之后，鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉
邊攪拌，下沉速度在施工時要重點(diǎn)掌控好，工作電流符合
要求并控制在額定電流值范圍內(nèi)。
4．1．7噴漿和攪拌提升．
攪拌樁機(jī)攪拌下沉到達(dá)設(shè)計(jì)要求的深度后，啟動攪拌
樁機(jī)提升的裝置，邊噴漿邊攪拌提升，按施工規(guī)范確定的
提升速度控制在O．5 m／rain到0．8 m／min范圍內(nèi)，并且使
漿液和土體攪拌均勻，施工至樁頂O．5 m以上。
4．1．8第一次重復(fù)噴漿攪拌下沉
攪拌鉆頭提升至樁頂以上0．5 m后，重復(fù)噴漿攪拌下
沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度，下沉速度需符合施工規(guī)范要求。
4．L9第二次重復(fù)噴漿攪拌提升
施工下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，一邊噴漿并重復(fù)攪拌向上
提升，直到提升至地面上再關(guān)閉灰漿泵。
4．1．10攪拌柱機(jī)移位
每根樁施工完后，移動攪拌樁機(jī)至下一根樁位，重復(fù)
以上步驟進(jìn)行下一根樁的施工。
4．2攪拌樁施工控制要點(diǎn)
(1)在送漿壓力方面：壓力最好控制在0．6～1．1 MPa
的范圍之內(nèi)，由于本標(biāo)段軟基處理區(qū)域土質(zhì)較軟弱強(qiáng)度不
高及旄工樁長較深，須樁上部送漿壓力較小，樁下部送漿
壓力較大，淤泥層及殘積粉質(zhì)粘土層中適當(dāng)增大送漿壓力，
重點(diǎn)加固淤泥層和殘積粉質(zhì)牯土層。
(2)要嚴(yán)格依據(jù)施工現(xiàn)場情況控制水灰比，使水泥漿
具有較好的加固效果和易性和，不堵塞管道便于施工。
(3)依據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制水泥用量，每米的水泥用
量不得小于設(shè)要求計(jì)值。
(4)攪拌提升和下沉速度：提升速度不大于O．8 m／
min；下沉速度控制在1．0—1．3 m／min之間。
(5)復(fù)攪次數(shù)：二次。采用“四噴四攪”工藝，上、下
各噴漿攪拌兩次。
(6)要頻繁檢查在施工過程中拌頭直徑，保證直徑≥
0．55 m，保證成樁直徑不小于0．55 m。攪拌樁穿過軟土層
及粉細(xì)砂層，并進(jìn)入沙層或粘土層O．5 m以上。
(7)嚴(yán)格控制攪拌樁垂直度，偏差不大于1．5％樁長。
(上接第105頁)
總體積約為106．8×104 m3，為典型的大型土質(zhì)滑坡。該滑
坡對于井下煤炭開采具有顯著的影響，因此，研究其滑坡
的成因，對其進(jìn)行穩(wěn)定性合理評價，不僅對確定其治理設(shè)
計(jì)方案比較是非常必要的，同時對在精坡體下采煤具有重
要的現(xiàn)實(shí)意義。
(2)研究滑坡，首先要查明滑坡具備的內(nèi)在因素，如
地形地貌、巖性、構(gòu)造、地下水等等；同時還必須查明滑
坡的外部條件，如人類工程活動、地震、降雨等。從內(nèi)外
兩方面，搞清楚滑坡的成因，揭示滑坡發(fā)生、發(fā)展機(jī)理，
這是進(jìn)行合理穩(wěn)定性評價的前提。
(3)根據(jù)海則廟煤礦工業(yè)廣場滑坡的特點(diǎn)，通過進(jìn)行
滑坡推力計(jì)算，進(jìn)行了滑坡穩(wěn)定性分析，并提出了回填反
壓、坡體削方、微型鋼管樁、擋土墻、滲水盲溝、截排水
溝及夯填裂縫的綜合治理措施。[ID：000500]
4-3質(zhì)量保證措施
(I)為了便于施工及機(jī)具移動，施工現(xiàn)場需要平整。
(2)在施工前按照工藝性試驗(yàn)確定的各項(xiàng)施工參數(shù)，
嚴(yán)格按施工圖紙及施工工藝要求進(jìn)行。
(3)攪拌機(jī)頭翼片的寬度、數(shù)量、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、
攪拌軸的垂直夾角與提升速度要匹配，確保土體的攪拌次
數(shù)和攪拌的深度滿足設(shè)計(jì)及圖紙要求。
(4)攪拌漿液制備好了以后不得停放時間過長，須防
止離析，泵送連續(xù)。攪拌提升的速度和噴漿的次數(shù)要符合
設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求。
(5)在施工中要一直保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)導(dǎo)向架垂直和底盤
水平不偏移，攪拌樁樁位的偏差要小于0．1 m，垂直偏差不
得超過1．5％。
(6)在施工過程中如果有停電、停漿、攪拌機(jī)故障等
因素出現(xiàn)，要把攪拌頭提升至停漿面0．5 m以上處，等待
供漿恢復(fù)時再攪拌下沉至停漿面層1．0 m以下再進(jìn)行復(fù)攪，
要嚴(yán)格防止避免斷樁。樁頂范圍內(nèi)至少復(fù)攪一到二遍確保
攪拌均勻。
(7)在樁頂接近圖紙要求的設(shè)計(jì)標(biāo)高時，從地面以下
1 m攪拌頭噴漿攪拌提升出地面的時侯，慢速提升以確保
樁頭質(zhì)量不受影響。
(8)樁機(jī)攪拌頭拌葉直徑施工過程要經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)
磨損大應(yīng)及時更換，攪拌頭直徑應(yīng)大于等于0．5m。
(9)送漿壓力應(yīng)保持在0．6～1．1 MPa。
(10)樁體鑒定：強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，群樁樁
頂整齊，間距和樁體要均勻，樁體無松散、縮頸和塌陷。
5結(jié)語
(1)應(yīng)重視攪拌樁在道路軟基處理中的重要作用，水
泥攪拌樁是一種十分有效進(jìn)行處理軟基的方法，對于道路
建成后增加路基承載力、不均勻沉降減少、縮短施工工期
等都有很顯著的效果。通過對施工過程的細(xì)致對比與詳細(xì)
歸納，不斷的積累攪拌樁施工方面的經(jīng)驗(yàn)，并運(yùn)用在以后
的施工過程當(dāng)中，以便達(dá)到更有效的推廣和應(yīng)用。
(2)應(yīng)重視攪拌樁處理段與普通路基或其他軟基處理
方式交界處路基的銜接處理，盡量減少不均勻沉降對行車
舒適性及地下管網(wǎng)后期使用的影響。e IO：000491]
參考文獻(xiàn)：
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