陕县刘家山滑坡治理工程设计报告.docx

1、陕县刘家山滑坡治理工程设计报告河南陕县刘家山滑坡治理工程设计报告 1.工程概况 11.1 工程概况 11.2自然地理概述 21.3边坡主要环节地质问题 2 1.3.1 边坡稳定问题 2 1.3.2 泥石流隐患 4 1.3.3 堰塞坝隐患 41.4边坡安全等级 42工程地质条件 52.1 地形地貌 52.2 地层岩性 52.3 地质构造 7 2.3.1 区域地质构造 72.3.2 边坡治理区地质构造 82.4物理地质作用 82.5水文地质 82.6地震 103设计依据 104矿渣边坡稳定性评价 114.1 滑动结构面抗剪强度分析 114.2 最近堆积的矿渣边坡 114.3 蠕变体边坡稳定性评价

2、134.3.1 地质边界条件分析 134.3.2 边坡稳定性计算 134.4 边坡稳定性计算结果分析 155设计方案选择 166边坡治理设计 216.1 总体方案 216.2 边坡C的预应力锚索浆砌石格构梁设计 226.3 斜仰式挡土墙设计 236.4 防渗与排水设计 236.4.1 边坡排水 246.4.2 边坡C的防渗设计 246.4.3 坡体排水 256.5 植物固土 256.5.1 坡顶野牛草的种植 266.5.2 坡顶的小冠花种植 307方案论证 337.1 挡土墙方案论证 337.1.1 土压力计算 337.1.2 挡墙的抗倾覆验算 357.1.3 仰斜式挡墙抗滑稳定性计算 357

3、.2 预应力锚索浆砌石格构梁的方案论证 367.2.1 锚索的根数 367.2.2 锚的长度 377.3排水沟的排水能力校核计算 37 7.3.1 计算方法 37 7.3.2排水沟的排水能力校核计算参数 38 7.3.3 计算结果 408施工技术要求 408.1 挡土墙施工技术要求 408.1.1 施工技术要求 408.1.2挡土墙及排水沟不良质量的预防措施 408.2预应力锚索浆砌石格构梁的技术要求 428.2.1浆砌石格构梁砌筑 428.2.2 施工机具与成孔方法 438.3 施工要求 458.3.1 锚索制作 458.3.2 注浆 458.3.3 张拉 468.3.4 锚索锁定 468.

4、3.5 封锚 478.3.6 削坡 478.4 锚索其它施工技术要求 479边坡的监测 519.1 监测目的 519.2监测与要求 519.3监测资料整理 5110经费预算 5311建议 54附录图件： 551、工程概述1.1 矿山与边坡工程概况刘家山铝土矿是河南陕县的老矿，较早的采矿井是建在460-480高程。目前已经发现的旧矿井呈长18m，宽7m，长轴进 EW 向，跨度 3m的长交通巷道出露于近SN走向的刘家山山坡。现在正在由中国铝业公司郑州分公司开采的铝矿主井井口位于刘家山506m高程，即在刘家山的顶部。刘家山是中国铝业公司郑州分公司主矿井附近的一个小村庄名称，由陕县王家后乡管辖；刘家山

5、也是NNW向长冲沟东侧的北至黄河，南至支建煤矿的山岭名称。刘家山滑坡位于中国铝业公司郑州分公司主矿井高程以下的山坡上，即刘家山岭北端主峰的山坡上。刘家山滑坡坡属于铝土矿渣人工边坡，位于河南省陕县支建煤矿所处的沖沟东侧海拔500余米的山坡上。矿渣边坡共有4个堆放在不同地点和高程到互相独立的边坡，为叙述方便称为边坡A、B、C、D。其中3个是新近堆积的边坡，为边坡A、B、D，分布在430至460 米的高程的山坡上，见照片4-1。边坡C是发生多次塌滑的老矿渣边坡，高程在490至510之间，滑床的划痕现在还清晰可见。属于老滑坡后缘的剩余部分。边坡A坡长24m，坡顶东宽西窄，东部宽20m，西部宽10m。边

6、坡B坡长41m，东部宽22m，西部宽12m。边坡C坡长50m，坡顶很不规则，平均宽度75m左右，体积为45000m3。边坡D坡长100m，坡顶平均宽度36m左右。见附录 刘家山滑坡灾害治理工程布置图原来岩体边坡就比较陡，边坡脚有走向NW的狭窄的季节性流水的冲沟，冲沟的上游分布有数个采煤矿井口。如果已经失稳的矿渣有较大方量的塌滑，阻挡冲沟的季节性水流，必将造成继发性灾害。在今年的雨季前是否将该滑坡极限有效的治理，关系到数个矿井与矿工的安全。1.2自然地理概述陕县地处中纬度内陆区，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬长春短。年平均日照为2354.3小时，全年太阳总辐射量为每平方厘米124.57千卡

7、，光能资源可满足各种作物生长发育需要。陕县位于河南省西部，北临黄河中游接山西省，属三门峡市所辖。面积1763平方千米，人口344910人。本区属暖温带大陆性季风气候，年平均气温13.9C，年降水量650毫米，无霜期219天。区内已形成了以能源、化工、机械、轻纺、皮革加工为主体的工业生产体系。图1-1河南省陕县刘家山的地理位置示意图工程场地的交通尚属比较方便。东西走向的310国道于刘家山的南侧约8.5公里处通过，西21公里达三门峡市，东经渑池市达郑州。1.3 主要矿山环境地质问题1.3.1边坡稳定问题新近堆积的铝土矿渣边坡A、B、D主要为块度不等的矿渣碎石块，棱角状、碎石最大直径5-10cm，最

8、小直径1-3cm，以3-5cm为主，中夹有少量褐黄色粉质粘土碎块，使矿渣均质性较差。新近堆积的矿渣边坡结构松散，粘性土块等杂质含量小，属于碎石土，其坡角在坡顶与坡脚的地段比较一致，为碎石土的自然休止角，所以其稳定性为稳定系数为1的不稳定边坡。当受一定强度的地震、人工扰动或大量降水作用，由于松散碎石透水性很好，当降水强度较大时，在基岩与碎石之间将形成临时渗流带，使其抗剪强度迅速下降，边坡将失稳破坏。边坡C是堆积较久的铝土矿渣边坡。其物质成为约60%为铝土矿渣岩块，其余为褐黄色粉质粘土，由于粉质粘土含量较高，堆积已在5年以上，经过大气降水在粘土与矿渣间的渗透及枯水季节的对土中水分蒸发作用，使碎石间

9、有一定的粘聚力。经现场边坡的工程调查可见，边坡C曾在中、前部有多次塌滑、滑动面是沿着基岩与上覆松散堆积物的接触界面。已滑动的部分已被采矿单位基本清除、运走。剩余部分是老滑坡的后缘至刘家山的坡顶，其宽度西部是走向顺坡的陡崖边界，东部为平坦地块与东部较陡边坡的交界处，见照片1-1。照片1-1:曾多次塌滑的老矿渣边坡C的前缘矿渣边坡相对位置与平面形态，参见附录 刘家山滑坡灾害治理工程布置图。上述滑体已经沿着滑动方向，即基岩岩层的倾向发生明显的滑移，以致于使其在滑移方向上发生蠕变和沿与滑移方向上垂直方向发生蠕滑拉裂缝。1.3.2 泥石流隐患如上所述，矿渣边坡为松散不同粒级的岩块，不仅结构松散，而且渗有

10、少量的粉质粘土碎块，若有较强的大气降水过程，由于矿渣很容易渗水，在水的参与下，岩块间的粘性土尽管量小，但将对矿渣的抗剪强度起明显的降低作用使矿渣边坡失稳。当水的比例增加到一定比例时，则有产生泥石流的危险。1.3.3 堰塞坝隐患刘家山的坡脚NWW向溪流冲蚀形成5-10m宽峡谷地段，该地段谷坡陡立。矿渣边坡体如果失稳，必将堆积于该峡谷段；矿渣边坡D在A到正上方，其失稳威胁A发生连锁性失稳破坏，某个边坡失稳都有把山脚下的溪流阻塞而形成堰塞坝的可能。又因为雨季也是边坡失稳可能性大的季节，边坡失稳促成堰塞湖的灾害将危及溪流上游数个采煤矿井的安全。1.4边坡安全等级目前边坡的安全等级的确定因素主要考虑的式

11、边坡破坏后产生不良影响的严重性、经济损失与边坡的规模。如果边坡一旦失稳，可能阻塞坡脚的狭窄陡立边坡溪流，形成堰塞湖威胁上游的多个矿井的安全。本边坡为土质边坡，坡高超过了15m的界限值。一旦失稳，其经济损失也远远超过一级照片1-1：刘家山坡脚处于该溪流的狭窄沟谷的起始地段安全等级所规定的1000万元。所以此边坡工程安全等级应定为一级。2工程地质条件2.1 地形地貌区域地处中低山区，地壳间歇式上升，形成大面积的剥蚀地貌。区内冲沟密布边坡比较陡，在受断层控制的边坡地段，形成悬崖沟谷。工程区主要沟谷为刘家山的坡脚NWW向溪流沟谷。盖沟谷长10与公里，最宽处150m，延伸至刘家山脚处仅宽7-10m，季节

12、性流水向北排进黄河。刘家山坡脚处于该溪流的狭窄沟谷的起始地段。见照片2-1照片2-1：刘家山坡脚处于该溪流的狭窄沟谷的起始地段2.2 地层岩性评估区出露地层主要奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。现将区内出露地层，从老至新叙述如下：a、上石炭统本溪组（C3b）:本组是铝土矿赋存层位，可分三段：下段（C3b1）是铁质页岩，底部为菱铁页岩、黄铁页岩。局部夹零星“山西式”铁矿小扁豆体或小透镜体。中段（C3b2）矿层，主要由铝土矿和粘土矿（硬质粘土矿或高铝粘土矿）组成，厚度较为稳定，个别处有夹层。上段（C3b3）为粘土页岩，深部为炭质页岩，局部夹煤线（层）。本组与下伏地层呈假整合接触。一般厚2030m，最

13、大达60余米。b、上石炭统太原组（C3t）下部由中细粒石英砂岩、粉砂岩和一1煤层组成。一1煤层层位稳定，其厚02.88米，局部可采。中部为中厚层状石灰岩，夹一3上、一3下煤层。灰岩有13层，一般2层，间夹粉砂岩或砂质页岩，或一3上煤层，该煤层一般不可采。一3下煤层层位稳定，结构简单，为局部可采煤层。上层灰岩含燧石结核或条带，厚0.8913.86米，为主要区域标志层。上部以深灰色页岩（粘土岩）、粉砂岩为主，还薄层状中细粒石英砂岩及泥灰岩等。含一5、一6、一7煤层，一般不可采，其中一5、一6煤层较稳定。c、二叠系下统山西组（P1s）由泥岩、页岩、砂岩、炭质页岩所组成，偶夹二0煤层，下部为二1煤层（

14、俗称大煤），层位稳定，为主要可采煤层，一般厚23m，最厚可达12m之多，上部为厚层状中细粒石英砂岩（大占砂岩）、深灰色粉砂岩、泥岩（页岩）、中粒砂岩夹二3煤层（不可采）厚2050m。本组厚2685m。d、二迭系下统下石盒子组（P1x）下部：为浅灰色、绿灰色中粒砂岩夹薄层状粉砂岩，呈双层结构，层位稳定。中部以杂色泥岩（页岩）为主，夹灰绿色粉砂岩、中细粒砂岩等，砂岩见斜层理，含泥岩包体。杂色泥岩以紫红色为主，浅灰、灰白次之，呈斑块状，含菱铁质鲕粒，层位较稳定，称为紫斑泥岩，是找煤辅助性标志层。上部以灰色、深灰色泥岩（页岩）粉砂岩为主，夹浅灰色、绿色中细粒砂岩和砂质泥岩等。本组厚75130余米。e、

15、第四系（Q）主要为黄土，局部为红土或钙质红土层，在沟谷中有近代河床冲积物及卵石和碎石。冲沟中坡积物为新近沉积物，黄色粉质粘土夹碎石，碎石棱角状，无分造，粒径相差较大，不同地段碎石，块石含量不等。其厚060m，一般1020m。遍布区域的石炭系，二迭系地层，岩石主要岩性为灰白色粘土岩与灰白色石英砂岩互层。砂层碎屑成为主要为石英，少量为岩屑，碎屑中等磨圆度，中、细粒为主，基底胶结，层理构造。灰白色粘土岩中个别层位夹炭质页岩夹层。2.3 地质构造2.3.1区域地质构造 区域上以新华夏系、纬向构造和华夏系构造地质构造形迹为注意构造格架。它们控制山脉走向，冲沟的格局，甚至河流的河谷也明显受地质构造的控制。石炭系，二迭系岩层区域属于开阔的复式背斜，褶曲轴向N3045E，属于华夏系构造形迹。不稳边坡前缘的季节性河流的流向N20W走向，流入北部黄河，在本区地形上是狭窄的沟谷，其形成与新华夏构造体系NNW向的张扭构造有关。较大的纬向构造形成东西向展布的断层崖和冲沟。形成的地质年代早晚相差较大。最晚的纬向构造将燕山空动以后的新华夏系构造截断。2.3.2边坡治理区地质构造刘家山滑坡西部是NWW向新