李松营

（义马煤业集团股份有限公司 地质研究所，河南 义马 472300）

0 引言

河南省巩义市铁生沟滑坡体位于河南省巩义市夹津口镇铁生沟村，北距巩义市约25km。该滑坡体自1992年开始出现斜坡变形和滑坡，威胁着武警大院、铁生沟煤矿和邻近村庄共2000多居住工作人口以及豫31公路行车的安全。铁生沟煤矿设计生产能力120×104t/a，原为监狱煤矿，2004年移交义煤集团生产经营。该矿采取了地表排水、埋置抗滑桩等措施，较明显地抑制了滑坡滑动，但由于受到工农关系等因素制约，滑坡滑动危险并没有根本解除。鉴于滑坡体的严重威胁和监狱的特殊性，监狱于2003年整体搬迁，煤矿停产达半年之久；移交后，汛期煤矿仍多次停产防灾。

1 滑坡概述

1.1 滑坡区地形与气候

滑坡区地处嵩山西北侧山前丘陵区，滑坡体北侧紧邻小平顶山，地势北高南低，地面标高365～410m，滑坡区地面坡度约15°，属剥蚀丘陵地貌，冲沟较为发育。豫31公路东西向穿越滑坡体。该区多年平均降水量587mm，降水多集中在7～9月。

1.2 滑坡区地质

区域地层区划属华北地层区嵩箕小区。滑坡区及周围出露基岩为上二叠统上石盒子组黄绿、灰、紫红色页岩、泥岩、粉砂岩、长石石英砂岩等，厚度达数百米，其产状：10°∠15°。第四系分为残坡积物和黄土类地层。前者分布于低山丘陵区前缘，岩性为碎块石、粉质粘土等，厚度0～40m；后者则形成河谷阶地，厚度大于20m，与坡积物呈过渡关系。滑坡体岩性以上述坡积物为主，上段一般由粉沙和粉沙质粘土组成，厚度一般1～3m，最大厚度不超过10m，表层多为耕作层；中、下段主要成份为大小不等的砾石，粘土和亚粘土充填其间，分布极不均匀；中下段或底部分布有薄层状粘土层，厚度最大1.8m，平均0.55m，一般为0.20～0.40m（图1）。

1.3 滑坡体及致灾范围

滑坡区南北长 220～340m，东西宽约 185～330m，面积近67800m2。滑坡体整体上北薄南厚，最厚达40m，平均厚度15.5m。经计算，滑坡体体积约105×104m3。致灾范围包括约330m长的豫31公路、武警支队大院、铁生沟煤矿生活办公区和滑坡体本身等，面积大约10×104m2（图2）。

1.4 滑坡威胁

滑坡威胁对象包括滑坡体自身地表的梯田和树木、豫31公路、武警六支队大院、铁生沟煤矿的2幢职工宿舍楼、1座办公楼、1座仓库等。滑坡可能造成潜在的直接经济损失即达千万元以上，还对当地居民、行人的生命安全构成威胁，导致心理恐慌，影响社会稳定。

1.5 滑坡体活动的规律和特点

此滑坡体自1992年以来，一直处于滑动变形之中。根据长期观测资料，滑坡体活动呈现如下规律和特点：

（1）滑坡体活动与大气降水关系密切，并呈现一定的滞后。汛期中后期及其以后的2个月内是滑坡体活动的活跃期，每年的10月份是滑坡体活动最为活跃的时期；其它时间段，滑坡体相对平静。丰水年份，滑坡体滑动严重；其它年份，滑坡体滑动量较小。例如：2003年，当地降水量达 982.4mm，是常年的1.67倍；其中，汛期6～9月降水量就达674.1mm，是常年总量的1.15倍。当年，滑坡体活动为历年来最为严重的一次，10月份仅20多天时间，监狱北侧挡土墙最大相对位移量就达到20cm，墙体多处出现5cm以上的裂缝；31公路和院内出现多处50cm以上的臌丘。

图1 滑坡区综合地层柱状图Fig.1 Comprehensive stratum column in the landslide area

图2 铁生沟滑坡致灾范围示意图Fig.2 Sketch m ap of hazard threatening of the landslide1—致灾范围；2—滑坡体范围；3—滑坡体滑动方向

（2）滑坡体受到前缘抗滑桩的阻滞，滑动方向由南东转向南西。目前，滑坡体的滑动方向为230°左右。

（3）滑坡体中轴附近滑坡活动强烈，位移幅度较大，向两侧逐渐减弱减小。

（4）滑坡体的后缘、中部和前缘表现的运动方式不同。滑坡体后缘出现多处宽大的张性裂缝，以水平运动为主；中部以下沉挤压为主；前缘是剪应力集中区域，由于受到抗滑桩等的阻滞，以上升鼓胀隆起运动为主（图3）。

图3 滑坡滑动示意图Fig.3 Sliding sketch map of the landslide1—松散堆积物；2—泥岩；3—砂质泥岩；4—砂岩

2 滑坡因素分析

滑坡是内因和外因综合的结果。滑坡体松散、透水性好而联结性弱是造成滑坡的内在的根本的原因，大气降水和人工活动是导致滑坡加速的诱因。

2.1 岩性

滑坡体由第四系坡积物、洪积物组成，呈松散堆积。岩性主要沙土、亚沙土夹砾石，土质松散，联结性极弱，孔隙率大，透水性能良好，力学强度低［1-3］。这是滑坡滑动的岩性基础。

2.2 滑动面

滑坡体中下部或底部存在一层厚度0～1.80m，平均0.55m的粘土层（图1）。粘土中富含高岭土、伊利石、蒙脱石、膨润土等矿物成份。这些矿物亲水性强，遇水膨胀软化。粘土层遇水软化后抗剪能力快速衰减，构成滑带，是构成滑坡滑动的关键因素之一［3］。经5个钻孔探查，滑动面正处于此粘土层中。

2.3 大气降水

大气降水渗入地下，以结合水和重力水等地下水形式存在。重力潜水由高向低、自北向南径流。地下水既增加了滑坡体的重量，又大大降低了岩土的抗剪能力，还对滑面起着软化增滑作用。潜水在松散滑坡体中径流，对滑体同时起着推动作用。长期充沛的大气降水，使得潜水位升高，地下水的动压和静压增加，从而加速滑体的滑动［2，4］。

2.4 人工活动

该区域曾经或正在进行的人类活动有井下采掘生产、梯田耕作、筑路切坡和厂矿建设等。

2.4.1 井下采掘

滑坡体距铁生沟煤矿最近的工作面870m，采深230～260m。根据义马及其它矿区的实测资料，采煤塌陷角基岩不足 60°，黄土层为 45°［5-6］，采煤后地表影响的向外延伸距离为：

L=h1cotɑ1+h2cotɑ2

式中，L——采煤后地表影响的向外延伸距离；

h1+h2——工作面采深（取最大值260m）；

h1——基岩层厚度（取 220m）；

ɑ1——基岩塌陷角（取 60°）；

h2——黄土层厚度（取最大值40m）；

ɑ2——黄土层塌陷角（取 45°）。

将以上数据代入，经计算，得：

L=167.02＜870m，

因此，采煤对滑坡不构成影响。开掘巷道对地表的影响又远小于采煤，更不会对滑坡造成影响。

2.4.2 梯田耕作

山坡改为梯田，改变了自然地貌，形成多级陡坎，陡坎不利于滑坡体稳定［3］；同时，坡改田及农田翻耕不利于大气降水汇成地表水后流出滑坡体，有利于降水入渗形成地下水。因此，梯田及其耕作是滑体滑动的一个重要因素。

2.4.3 筑路切坡

豫31公路通过滑坡体前缘并进行了坡脚开挖，形成了高度约8m的临空面，而该处位于滑体坡脚的关键部位，直接降低了坡体的抗滑力，是滑坡滑动的重要诱因。

2.4.4 厂矿建设

厂矿建设包括在煤矿生活办公区域北侧，通过挖填砌护沿公路南缘形成5～9m的护坡和楼房建筑等。护坡与建筑根基，既在一定程度上阻滞了滑坡体向前继续滑动，同时又为滑坡体前缘剪应力蓄集创造了条件。当不断蓄集的剪应力超过阻滞体的抗剪强度时，滑坡更大规模的快速滑动将不可避免。

3 滑坡防治对策［7-12］

3.1 排水

3.1.1 地表水的防截排

通过挖掘截、排水沟渠，充填地表裂缝，夯实地表土层以及局部重点区段防隔水材料覆盖等手段，既防止外部水源流入滑坡体，又最大限度地将大气降水转化为地表径流排到滑坡体之外，减少滑体入渗水量。

3.1.2 地下排水

通过在滑体前缘施工一定数量的小井，对滑坡体内的地下水进行收集并排除，以降低地下水的动、静水压，减轻滑体重量，增加滑体内的摩擦力，增强滑体抗滑性能，提高滑坡体的稳定性。小井应凿入上二叠统顶部泥岩段，以利于上部松散层潜水的汇入。

3.2 削坡减荷

削减梯田和公路的陡坎，使滑坡体坡度趋缓，自重减小，使斜坡重新回到稳定状态。削下来的土石应异地堆放。滑坡体背靠山崖，若全部异地搬迁，不仅代价高昂，还可能带来上部山体岩崩等新的地质灾害。

3.3 抗滑桩

埋置抗滑桩，依靠桩与桩周围岩体的共同作用把滑动推力传递到稳定地层，利用稳定地层的锚固作用和被动抗力，使滑坡稳定［10］。1993～1994年，铁生沟矿曾投资350万元在豫31公路的外缘浇注了8根3m×4m、长度25～26m的抗滑桩，对减轻滑坡滑动起到了重要作用。新施工的抗滑桩，应和老桩配合共同发挥作用，新桩全长的1/3左右应埋置于上二叠统顶部的泥砂岩地层之中。

3.4 注浆加固

对滑体前缘等局部区域的松散体灌注水泥浆液进行加固，降低其透水性能，增加其抗剪强度，提高滑体的稳定性［11-12］。

4 结论

（1）铁生沟滑坡山体滑动是内外因综合作用的结果，第四系松散堆积物及其中下段的粘土滑面是内在原因，强降水和人工切坡（包括梯田）是诱发因素。

（2）疏排地表水和浇注抗滑桩等措施对防治滑坡滑动起到了积极作用，削减了滑坡滑动风险，避免了较大的滑坡灾害发生，但滑坡威胁并没有根本解除。

（3）加强对滑坡区的地质观测，为今后进一步治理积累资料和提供依据。

（4）用科学、经济、合理的方法，综合采取表里排水、削坡缷荷、增补抗滑桩和注浆加固等措施，对滑坡山体进行彻底治理，防止滑坡体再度复活，以确保周围厂矿、社区、机关居住与工作人员以及通行车辆的安全。

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