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海则庙煤矿工业广场滑坡稳定性评价及治理措施研究

文档作者：王祥任1’2，谷拴成1，曹建军1’2 文档来源： 1．西安科技大学 2．中煤科工集团西安研究院		点击数：	更新时间： 2025年02月20日
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上一篇：露天矿高陡边坡滑坡治理技术

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DOI：10．3969／j．issn．1672—401 1．2013．04．046
海则庙煤矿工业广场滑坡稳定性评价及治理措施研究
王祥任1’2，谷拴成1，曹建军1’2
(1．西安科技大学，陕西西安710054；2．中煤科工集团西安研究院，陕西西安710077)
摘要：笔者以海则庙煤矿工业广场滑坡治理工程为
实例，分析了该滑坡地质灾害的形成机制及诱发因素，分
析海则庙煤矿工业广场滑坡的特点，通过进行滑坡推力计
算，进行了滑坡稳定性分析，并提出了回填反压、坡体削
方、微型钢管桩、挡土墙、渗水盲沟、截排水沟及夯填裂
缝的综合治理方案。治理效果明显，有效地防治了滑坡地
质灾害的发生，保护了人民群众生命财产安全及矿山的生
产安全，为当地类似工程提供了宝贵的治理经验。
关键词：滑坡；稳定性；成因分析；工程设计
中图分类号：P642．22 文献标志码：B
文章编号：1672—4011(2013)04—0104一03
0前言
煤炭是我国的主要能源，在一次能源结构中占70％左
右。煤炭开采对国民经济的发展做出了巨大的贡献，当在
大规模开发利用煤炭资源的同时，大大地改变了矿山生态
系统的物质循环和能量流动方式，甚至产生严重的地质灾
害问题。我国许多煤矿工业广场都出现了滑坡灾害，国内
外学者针对滑坡的成因【1]、稳定性评价口。3 o及其有效治理
措施H。60进行了大量有益探索，取得了诸多有价值的学术
成果。2011年2月26日至9月10日，海则庙煤矿对工业
广场进行大规模开挖回填，形成南侧一处高边坡。该坡体5
月份开始出现裂缝，裂缝逐渐扩展形成了多条贯通裂缝，
处于滑坡的蠕动挤压变形阶段。为了防止边坡产生大范围
的失稳滑移，保证工业广场的安全建设，本文对海则庙煤
矿工业广场滑坡开展稳定性评价研究，并提出相应治理措
施。
1工程地质条件与特征
1．1形态特征
滑坡滑体前缘厚度为6．5～8．1 m，中部32．7～39．2 m，
后缘为26．2～32．4 nl，空间上为中后缘厚，前缘及两侧较
薄，滑面纵向变化较大，滑面上陡下缓，前缘反倾，滑坡
后缘滑带坡度可达700以上。后缘呈现折线型滑面，中部、
前缘趋于平缓，剪出口位置滑面反倾，滑面比较圆滑。
滑坡整体空间形态比较明确。滑坡纵向南北长约192
m，中部宽度约263 m，主滑方向3570，纵向地面坡度13。
一31。，后缘高程1 092 111，前缘剪出口高程约1 022．74 m，
相对高差70 rn，滑坡平面面积4．74×104 m2，滑坡体总体
积约为106．8×104 m’。
作者简介：王祥任(1981一)，男，工程师，硕士在读，主要从事工程地
质灾害研究及治理相关工作。
1．2物质组成及成因分析
该滑坡组成物质由中更新统黄土状粉土、下更新统黄
土状粉土及粉质粘土组成，为大型土质滑坡。人类工程活
动是造成滑坡的主要因素，坡体下部粉质粘土为相对隔水
层，地下水在此层上部聚积，不仅造成该坡体下部3．5—11
na的粉土饱和，底部粉质粘土软化，在地下水软化作用下，
土体物理力学性质发生显著变化，原有结构及其内聚力减
弱，抗剪强度降低。工业广场的场平施工，在坡体前部开
挖取土形成高约41 m的高陡边坡，破坏了原有坡体的应力
平衡状态，引起坡体内部应力调整，在坡体中下部产生应
力集中，从而导致上部坡体沿下部软弱层产生蠕变、滑动。
2稳定性分析及评价
2．1滑坡推力计算的理论依据
在本次滑坡推力的计算过程中，采用的是条分法，即
假定滑坡体和滑面以下土体均为不变形的刚体，滑面为连
续面，滑面上各点的法向应力采用条分法获得，分析每一
土条受力(图1所示为土条的受力图)，根据滑块刚体极限平
衡条件，假定整个滑面上各点的安全系数相等，确定安全
系数。土条的重度为：
眠=Mb；h； (1)
式中，M、b。、h。分别为土条i的重度、宽度和高度。
t=(Cit+Ⅳit94,i)∥只(2)
可将土坡作为平面问题，对每个土条可分别列两个正交
方向的静力平衡方程和一个力矩平衡方程，从而求出滑坡推
力及安全系数。
图1 土条受力图
2．2 滑坡推力计算结果
为了对该滑坡进行合理的稳定性评价，提出有效治理措
施，首先计算在不同工况下滑坡剩余下滑力，。所采用的滑
带参数为：c=14．8 kPa，咖=13．6。。滑坡稳定计算工况及安
全系数如表1所示，滑坡剩余下滑力计算结果如表2所示，
万方数据
计算滑面的剖面图如图2所示。
表1 滑坡稳定计算工况爱安全系数
工况组合编号荷载及计算组合安全系数
l 自重1．25
2 自重+暴雨1．10
表2 滑坡剩余下滑力计算结果表
剩余推力
计算滑面工况滑坡设计安全系数推力角度
／(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
图2各计算滑面的剖面图
互3滑坡稳定性分析
通过对滑坡各剖面进行稳定性分析计算表明，滑坡在
各工况下均处于欠一不稳定状态。按假定的不同滑动面以
及采用不利工况下相关参数所进行的稳定性计算表明，在
不利工况下滑坡整体易滑动，因此需要采取工程措施对本
滑坡进行治理。
3治理工程方案
(1)回填反压。于滑坡前缘进行回填反压，回填反压
顶标高l 042 m，回填高度约17．26 m。分两级填筑，一级
平台标高l 032．8 m，平台宽3 Ill，回填土体前部坡率1：I．5
—1：1．75。回填长度距坡脚48．1 m，为防止地表水渗入，
表层需碾压密实。
(2)坡体削方。在滑坡体后中部进行坡体削方，由上
至下共分3级，削坡高度8～15 m，削坡顶标高1 078 m，
平台宽度9．8～20 m，削方坡率l：1一l：1．73，表3为削方
后滑坡剩余下滑力计算结果。将表2—3对比可以看出，经
过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计算结果
剩余推力
计算滑面工况滑坡设计安全系数推力角度
／(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)微型钢管桩。于滑坡前缘一级平台处设置5排
,blso mill微型钢管桩，微型钢管桩排距1．5 m、行距为2
m，共计109列，微型桩桩长20 m，若遇基岩，进入基岩
O．5 m即可。在主井位置微型桩桩长可适当进行调整。桩顶
设(25钢筋混凝土连系梁，连系梁截面为O．3×0．3(m)。
(4)挡土墙。回填土体前部采用MIO浆砌片石挡墙进
行支护，挡墙高4．5 m，埋深1．5 m，顶部宽2 m，面坡1：
0．4，背坡1：0．25，基础防滑凸榫高0．6 m，宽1．2 111，基
础底部采用0．5 m厚碎石换填，挡墙外侧设置浆砌片石排
水沟，挡土墙后侧回填O．3 m厚反滤层。反滤层以通长范
围内回填高度1．2 m，每隔5 m采用带状方式回填至墙顶，
带宽0．6 m。
(5)渗水盲沟。为防止滑坡体地下水继续抬升，于滑
坡前缘沿滑坡方向设置纵向盲沟，共计20道，沿坡底向外
长30 m，宽1．8 m，盲沟中心间距10 m，底高程l 021．4
In。盲沟周侧采用土工布包裹，内部透水采用卵砾石或碎块
石填充。其中由东向西1—10道排水盲沟沿一级平台坡面
延伸至平台顶部。距坡脚9、19处设置两道横向排水盲沟，
盲沟宽1．8 m，沟底高程1 021．4 m，盲沟四周铺设透水土
工布，内部采用卵砾石或碎块石填充。横向渗水盲沟与纵
向渗水盲沟相连，将地下水排至西侧冲沟内。
(6)截、排水沟。为防止滑坡后缘坡面地表水汇入滑
坡体从而影响滑坡的稳定性，在滑坡周侧裂缝外侧设置一
道M7．5浆砌片石截水沟，并与坡体排水沟相接，其位置可
根据实际地形进行适当调整。并于每级平台及回填顶部设
置M7．5浆砌片石排水沟。
(7)夯填裂缝。采用三七灰土夯填坡面已有裂缝及滑
坡体周侧及坡体内落水洞。
4结语
(1)海则庙煤矿工业广场滑坡平面面积4．74×104 m2，
(下转第107页)
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4．1．6喷浆和下沉搅拌
搅拌桩机装置启动后打开灰浆泵，把浆送到搅拌头的
出浆口，等待搅拌头正常运转之后，钻杆沿导向架边下沉
边搅拌，下沉速度在施工时要重点掌控好，工作电流符合
要求并控制在额定电流值范围内。
4．1．7喷浆和搅拌提升．
搅拌桩机搅拌下沉到达设计要求的深度后，启动搅拌
桩机提升的装置，边喷浆边搅拌提升，按施工规范确定的
提升速度控制在O．5 m／rain到0．8 m／min范围内，并且使
浆液和土体搅拌均匀，施工至桩顶O．5 m以上。
4．1．8第一次重复喷浆搅拌下沉
搅拌钻头提升至桩顶以上0．5 m后，重复喷浆搅拌下
沉到达设计深度，下沉速度需符合施工规范要求。
4．L9第二次重复喷浆搅拌提升
施工下沉到达设计深度后，一边喷浆并重复搅拌向上
提升，直到提升至地面上再关闭灰浆泵。
4．1．10搅拌柱机移位
每根桩施工完后，移动搅拌桩机至下一根桩位，重复
以上步骤进行下一根桩的施工。
4．2搅拌桩施工控制要点
(1)在送浆压力方面：压力最好控制在0．6～1．1 MPa
的范围之内，由于本标段软基处理区域土质较软弱强度不
高及旄工桩长较深，须桩上部送浆压力较小，桩下部送浆
压力较大，淤泥层及残积粉质粘土层中适当增大送浆压力，
重点加固淤泥层和残积粉质牯土层。
(2)要严格依据施工现场情况控制水灰比，使水泥浆
具有较好的加固效果和易性和，不堵塞管道便于施工。
(3)依据设计要求严格控制水泥用量，每米的水泥用
量不得小于设要求计值。
(4)搅拌提升和下沉速度：提升速度不大于O．8 m／
min；下沉速度控制在1．0—1．3 m／min之间。
(5)复搅次数：二次。采用“四喷四搅”工艺，上、下
各喷浆搅拌两次。
(6)要频繁检查在施工过程中拌头直径，保证直径≥
0．55 m，保证成桩直径不小于0．55 m。搅拌桩穿过软土层
及粉细砂层，并进入沙层或粘土层O．5 m以上。
(7)严格控制搅拌桩垂直度，偏差不大于1．5％桩长。
(上接第105页)
总体积约为106．8×104 m3，为典型的大型土质滑坡。该滑
坡对于井下煤炭开采具有显著的影响，因此，研究其滑坡
的成因，对其进行稳定性合理评价，不仅对确定其治理设
计方案比较是非常必要的，同时对在精坡体下采煤具有重
要的现实意义。
(2)研究滑坡，首先要查明滑坡具备的内在因素，如
地形地貌、岩性、构造、地下水等等；同时还必须查明滑
坡的外部条件，如人类工程活动、地震、降雨等。从内外
两方面，搞清楚滑坡的成因，揭示滑坡发生、发展机理，
这是进行合理稳定性评价的前提。
(3)根据海则庙煤矿工业广场滑坡的特点，通过进行
滑坡推力计算，进行了滑坡稳定性分析，并提出了回填反
压、坡体削方、微型钢管桩、挡土墙、渗水盲沟、截排水
沟及夯填裂缝的综合治理措施。[ID：000500]
4-3质量保证措施
(I)为了便于施工及机具移动，施工现场需要平整。
(2)在施工前按照工艺性试验确定的各项施工参数，
严格按施工图纸及施工工艺要求进行。
(3)搅拌机头翼片的宽度、数量、搅拌头的回转数、
搅拌轴的垂直夹角与提升速度要匹配，确保土体的搅拌次
数和搅拌的深度满足设计及图纸要求。
(4)搅拌浆液制备好了以后不得停放时间过长，须防
止离析，泵送连续。搅拌提升的速度和喷浆的次数要符合
设计及施工规范要求。
(5)在施工中要一直保持搅拌桩机导向架垂直和底盘
水平不偏移，搅拌桩桩位的偏差要小于0．1 m，垂直偏差不
得超过1．5％。
(6)在施工过程中如果有停电、停浆、搅拌机故障等
因素出现，要把搅拌头提升至停浆面0．5 m以上处，等待
供浆恢复时再搅拌下沉至停浆面层1．0 m以下再进行复搅，
要严格防止避免断桩。桩顶范围内至少复搅一到二遍确保
搅拌均匀。
(7)在桩顶接近图纸要求的设计标高时，从地面以下
1 m搅拌头喷浆搅拌提升出地面的时侯，慢速提升以确保
桩头质量不受影响。
(8)桩机搅拌头拌叶直径施工过程要经常检查，发现
磨损大应及时更换，搅拌头直径应大于等于0．5m。
(9)送浆压力应保持在0．6～1．1 MPa。
(10)桩体鉴定：强度应符合设计及规范要求，群桩桩
顶整齐，间距和桩体要均匀，桩体无松散、缩颈和塌陷。
5结语
(1)应重视搅拌桩在道路软基处理中的重要作用，水
泥搅拌桩是一种十分有效进行处理软基的方法，对于道路
建成后增加路基承载力、不均匀沉降减少、缩短施工工期
等都有很显著的效果。通过对施工过程的细致对比与详细
归纳，不断的积累搅拌桩施工方面的经验，并运用在以后
的施工过程当中，以便达到更有效的推广和应用。
(2)应重视搅拌桩处理段与普通路基或其他软基处理
方式交界处路基的衔接处理，尽量减少不均匀沉降对行车
舒适性及地下管网后期使用的影响。e IO：000491]
参考文献：
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