福鼎市白琳玄武岩矿山北坡地质灾害点治理后斜坡
稳定性评价报告
1、概况
1.1矿区概况
福鼎大嶂山玄武岩矿山位于福鼎城关193°方向，平距20km处，隶属福鼎市白琳镇山后山村管辖。地理坐标：东经120°09′48.3″--120°10′24.6″，北纬27°9′16.3″--27°9′39″。矿山到白琳镇约5公里。由白琳镇到福鼎八尺门约10公里可与国道主干线沈海高速福鼎至宁德段高速公路相连；温州至福州铁路经过白琳；交通便利（详见交通位置图1）。
1.2矿山北坡地质灾害点概况
福鼎白琳玄武岩矿山开发建设始于20世纪80年代初期，由3家公司于不同位置分别对白琳玄武岩体进行掠夺性开采。采区按地理位置分为北坡采场、东坡采场和南坡采场。1997年以前，由于无序开采和监管缺失，北坡采场剥离层剥离后形成的大量废石土就地堆弃于邻近采场的北坡冲沟内。随着时间的推移，无序开采造成白琳玄武岩矿山北坡的废石土超量排放。期间最大排放的废石土总量超过200万m3，大大超出北坡地质环境承载能力。由于北坡废石土的超量排放，致使北坡内及边缘曾多次发生小规模滑坡地质灾害。最为严重是于1998年2月18日受强降雨影响，北坡地质灾害点发生大面积的山体滑坡，滑坡规模在100万m3以上，由于大规模滑坡堵塞沟谷，影响场地内大气降水的自然排泄，并由于进一步引发大规模的泥石流地质灾害，造成18人员死亡、村落毁灭和公路毁坏交通中断的重大事故。泥石流的流通区长度达1km以上，堆积区长度达1km。此后，通过福鼎市政府干预，对矿山无序开采进行整顿，对3个采场进行整合，由福建白琳玄武石材有限公司通过组织白琳玄武岩的开采、经营，并择址建设南坡排土场，集中排放矿山建设、开采所形成的废石土。由于北坡弃碴系历史原因形成，福鼎玄武石材有限公司成立后未对北坡碴进行根本性治理。
20##年12月，受持续强降雨影响，白琳玄武岩矿山北坡临近采场的陡坡坡顶面以及矿山道路路面等出路弃碴的地段出现多道长30～50m，宽度5～15cm，深度0.3～1.5m的裂缝，局部裂缝下错约0.2～0.3m。陡坡坡底的缓坡地段也出现多道长20～30m，宽度5～10cm，深度0.3～1.5m的裂缝，局部裂缝下错约0.1～0.3m。随后裂缝灾害的空间进一步发展，于北坡西侧的冲沟边缘也出现近南北向的弧形裂缝（见附图1）。由于地形度陡峻，弃碴岩土体结构相对松散，如果不采取适当的防护措施，在强降雨和人为活动等综合作用下，特别是在雨水或片流洗刷、自身重力等综合地质作用下，裂缝有进一步发展成较大规模滑坡的趋势。因此，北坡存在的松散层滑坡、崩塌地质灾害隐患。
白琳玄武岩矿山北坡地质灾害出现后，福鼎玄武石材有限公司高度重视，及时将灾情报告福鼎市国土资源局，多次组织专家进行现场察看，召集相关部门和技术专家会商地质灾害治理策略，委托地勘单位进行地质灾害勘查、监测和预测预报，多方筹措资金谋划地质灾害治理。
20##年10月，福鼎玄武石材有限公司根据专家和勘查单位意见，对该北坡进行分台阶卸载、清理截水沟、设置监测点监测等应急处置措施。截止至20##年10月，累计卸载北坡废石土约5万m3，清理截水沟300多米，设置监测点6个，完成变形监测周期1年。目前卸载后的边坡自上而下分为三级,每级边坡高度8-10米，坡面角约50°，安全平台宽度约6米。
1.3委托过程和工作经过
受福建玄武石材有限公司（以下简称甲方）的委托，福建省第四地质大队对福鼎市白琳玄武岩矿山北坡地质灾害点的稳定性进行分析和评价。北坡范围：北界为北坡采场，南界为北坡下段的缓陡交界处，东西界各为北坡冲沟两侧的小山脊（见附图1），其面积约为350000平方米。目的是通过观测、调查和监测成果分析，评价该边坡的稳定性。接受任务后，我队多次派出专业技术人员对该边坡进行实地调查，收集现场资料，指导斜坡面卸载作业，布置变形监测点，收集业主对边坡位移、沉降观测资料。根据野外调查和位移、沉降观测资料综合分析，结合已有的地质资料，编制本稳定性分析报告。
1.4技术依据及工作方法
本报告主要参照以下资料及规范、规程进行编写：
1、福建玄武石材有限公司福鼎市白琳玄武岩矿山北坡地质灾害点治理后斜坡稳定性评价委托书；
2、福建省第四地质大队《福鼎市白琳大嶂山玄武岩饰面石材矿山北坡、东坡排土场稳定性勘查报告》（20##年11月）；
3、福建省第四地质大队《福鼎市白琳镇大嶂山玄武岩矿山北坡边坡地质灾害治理设计》（20##年1月）；
4、福建省第四地质大队《福鼎市大嶂山玄武岩矿山水文地质调查报告》（20##年7月）；
5、《金属非金属矿山排土场安全规则》；
6、其余现行相关规范；
7、现场调查资料。
2．北坡地质灾害点工程地质条件
2.1、地形地貌和气象
北坡地质灾害点处于滨海低山斜坡地貌单元。其西侧为北坡玄武岩采场。场地内最高海拔标为500.5m，最低海拔标高271.5m，相对高差约229.0m。山体总体呈东西向展布，地势为南高北低，陡缓相间，两头陡中间缓态势，其中临近北坡采场位置地形陡峭，为玄武岩筒的外带,地形坡陡约50°；中部为缓坡，地形坡度20～25°。区内主要发育一条冲沟，走向北北东，形态呈南东部宽缓，北东部窄小，为早期玄武岩北坡采场弃碴主要堆积区域。
场地内植被不发育。下游原有的村落已于1998年2月18日的北坡滑坡、泥石流地质灾害发生后全部异地搬迁，目前下游没有村落，但下游尚有白琳至秦屿公路穿过。
矿区属中亚热带温暖湿润的季风气候，年平均气温18.5℃，一月份最冷，月平均8.6℃；七月份最热，月平均28.3℃；极端最高气温40.6℃，最低气温-4.1℃。年降雨量1679.2mm，极端年最大降雨量2484.4mm，年最小降雨量1198.9mm，日最大降雨量261.9mm。降雨量受季节性影响较大，3—6月份为春季梅雨季节，占全年降雨量的30—40%；7—9月份为台风暴雨季节，占全年降雨量的45—65%；最大连续降雨天数为23天。无霜期268天。
2.2、地质构造和不良地质作用
2.2.1地质构造
区内主要有F1断裂，该断裂属区域白琳断裂的北东段，位于矿区南东侧，总体产状走向北东40°，倾向南西，倾角80°。为钾长花岗岩与橄榄辉长—玄武玢岩、变泥质粉砂岩的界线。在断裂带上盘橄榄辉长—玄武玢岩中见宽约30—40m的劈理化带，对矿体有一定的破坏，但对北坡的稳定性影响小。
另外受区域构造的影响，区内北东向、近东西向、北西向裂隙较发育，对矿体和矿石质量有较大的影响，未发现对北坡稳定性有影响。
2.2.2不良地质作用
根据本次调查，场地内不良地质作用主要为人类工程活动对场地稳定性具一定的影响。如采矿爆破活动产生的地震波，汽车运输动荷载等对边坡稳定性可能产生负面影响。
场地内无岩溶、地面沉降和地下采空区。
2.3、边坡岩土体特征
根据本次现场踏勘、野外边坡编录及相关的地质资料，该边坡岩土层结构较为简单，各岩土层特征自上而下为：
(1)素填土(Q4ml) ①
灰褐～灰黑色，稍湿，主要由粘性土、碎石、块石、条石及砂砾等组成，粒径0.02～2.5m不等，级配不良，分布不均匀，主要来源于矿山剥离和石材开采废弃的边角料，其中碎石、块石含量达50%以上,厚度2.0～9.6m。人工堆填成因。
(2)粉质粘土（Q4 dl）②
红褐～棕红色，可～硬塑，主要系坡积成因，主要由粘粉粒及砂粒组成，局部含少量碎石，该层分布在谷坡，分布不均匀，厚度7.10～9.20m。
(3)残积粘性土（Q4 dl-el）③
灰黄～棕红色，硬塑，主要系坡、残积成因，主要由粘粉粒及砂粒组成，局部含有少量碎石，该层仅分布在谷坡，分布不均匀，厚度2.0～6.80m。
(4)全风化凝灰岩（J3nc）④
灰白～灰黄色，原岩结构尚可辨认，具散体状，砂土状，手搓易散，局部可见氧化物渲染，该层分布在谷坡，分布不均匀，厚度3.20～5.70m。
(5)砂土状强风化凝灰岩（J3nc）⑤
灰黄色～灰褐色，母岩结构清晰可辨，具散体状，岩体已风化成砂土化，湿水易软化，该层分布在排土场的局部区段，厚度3.50～13.8m。
(6)碎块状强风化凝灰岩（J3nc）⑥
灰黄色～灰褐色，母岩结构清晰可辨，岩体呈碎块状，局部呈块状，裂隙发育，节理面见有氧化物渲染，锤击易碎。该层分布在排土场的局部区段，厚度0.60～10.10m。
(7)中风化凝灰岩（J3nc）⑦
凝灰结构，块状构造，厚层状，岩石坚硬-较坚硬，岩体节理裂隙不甚发育，局部较发育，岩体较完整-完整，局部较破碎。
2.4、水文地质条件
2.4.1地表水
地质灾害点内地表水不发育，主要表现为山间间歇性沟谷流水，流量受季节影响明显,调查期间主要表现为干沟,仅于大气降雨期间及其后短暂时间内有流水。流量受降雨量影响明显。这些沟谷切割中等，多呈“U”字形。地表水排泄方向一般自南向北东，边坡上游汇水面积小，仅约0.2km2，场地内大气降水多渗漏进入地下以地下迳流形式往下游排泄，排水条件良好。
2.4.2地下水
区内地下水主要表现为第四系孔隙型潜水和基岩裂隙水，第四系孔隙型潜水主要发育于第四系残、坡积地层和全～强风化砂土状岩石内，基岩裂隙水主要赋存于岩石节理、裂隙之中，呈弱承压水状态。残坡积层及砂土状风化岩层的富水性差，由于受地形影响，其含水量较小。
地下水的补给、迳流、排泄条件主要受地形和裂隙双重因素控制。孔隙潜水补给来源于大气降水，基岩裂隙水补给来源于大气降水及孔隙潜水的垂向和侧向补给，其迳流方向为沿地形高处向地形低处流向汇集于沟谷。其排泄方式主要以泉点的方式，部分以蒸发方式排泄。根据勘查资料,北坡地下水位埋深5.5～10.6m。
根据地下水化学分析，其主要化学成分为：游离CO2、侵蚀CO2、HCO3ˉ、Clˉ、SO42-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、NH4+、OHˉ。
总之，区内水文地质条件属于简单类型。
2.5、场地地震效应与边坡安全等级
2.5.1场地地震效应
根据福建省地震基本烈度区划，本区地震烈度设为Ⅵ度区，历史上未见超过Ⅴ度地震，区域稳定性好。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），排土场场区地震基本烈度值为VI度，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.25s。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）4.1.3中的有关规定，综合场地土的性质及当地经验，判定场地土的类型为：
素填土（弃碴）① 剪切波速Vs =80～100m/s，为软弱土；
粉质粘土②： 剪切波速Vs =80m/s，为软弱土；
坡、残积粘性土③： 剪切波速Vs =180m/s，为中软土；
强风化凝灰岩④： 剪切波速Vs=400m/s，为坚硬土。
中风化凝灰岩⑤： 剪切波速Vs＞500m/s，为岩石。
强风化花岗岩④： 剪切波速Vs=400m/s，为坚硬土。
中风化花岗岩⑤： 剪切波速Vs＞500m/s，为岩石。
根据本次勘查成果，该场地基岩基本出露局部覆盖层厚度平均<5m，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）4.1.5中公式计算土层的等效剪切波速vse=255-276（m/s），综合判断建筑场地类别为Ⅰ类。场地两岸地形坡降大，岸坡局段发育有孤石，故判定为建筑抗震不利地段。
2.5.2边坡安全等级
白琳玄武岩矿山北坡上部无重要构筑物,下游的居民点已全部搬迁避让,主要构筑物为白琳至秦屿的公路，地质灾害所造成的经济损失和社会影响小。因此，确定福鼎白琳玄武岩矿山北坡安全等级为三级。
3、地质灾害点稳定性分析与评价
3.1、边坡现状
根据现场踏勘情况，福鼎市白琳玄武岩矿山北坡地质灾害点经适当的卸载、放坡后，在边坡坡顶处设置3个台阶，边坡坡度较缓；边坡现状未见明显的裂缝、渗水、鼓胀突出等变形现象，坡面干燥，固土护坡效果明显，总体未见不稳定迹象。
3.2、地质灾害点稳定性分析
3.2.1定性分析
经现场踏勘，福鼎白琳玄武岩矿山北坡经过卸载治理后，原裂缝及错落段已全部消除，所形成的边坡坡面较平整，坡面坡度约50°，坡顶未再见裂缝、坡面未见鼓胀突出、滑塌，坡底未见渗水等变形现象，坡面干燥。原于弃碴层底部出现的裂缝已自然闭合，所出现的鼓丘没有新的发展，卸载效果明显，总体未见不稳定迹象。
3.2.2定量分析a
1、变形监测成果分析
治理后的边坡设置6个位移沉降观测点，采用全站仪每隔1至7天进行不定期观测。周期内累积位移与沉降量统计如下表1，监测过程的水平变形特征参见附图10-17：
位移沉降量统计表 表1
根据监测资料统计显示：监测初期（20##年12月3日至22日），1、2号监测点，累积位移分别达0.602m、0.510m；该段时间，地质灾害点尚未治理，而且监测前均为雨天，
说明该段时间，边坡位移明显，边坡处于不稳定状态。20##年12月22日下午以后，边坡累积位移量小，边坡逐渐趋于稳定。监测点以水平位移为主，垂直沉降变形量小。
从监测全程来看，北坡卸载前变形量大，卸载后边坡沉降及累积沉降量较小，边坡处于稳定状态。
2、斜坡稳定性计算
（1）斜坡残余推力计算主要参数的确定
① 典型剖面选择
根据边坡剖面图，选取1--1＇～8--8＇剖面作为残余推力计算，采用AutoCAD软件对剖面进行计算，理正软件求得利用。
② 治理后斜坡的岩土物理力学指标
根据勘查报告，该边坡所采用的岩土体物理力学指标如下表：
主要物理力学指标统计成果表 表2
主要岩土层工程特性指标取值建议表 表3
③ 治理后斜坡残余推力计算公式的确定
利用1--1＇～8--8＇剖面计算，分别求其面积，再求出各段的重量（饱和状态下）。
采用公式: ……………… ①
再分别求出： ……………… ②
……………… ③
……………… ④
……………… ⑤
……………… ⑥
边坡稳定系数采用公式：
……………… ⑦
式中：Qn—各段岩土体的重量（KN）
Sn—剖面面积（m2）
Ln—各滑带长度（m）
r—岩土体的容重（KN/m3）
Tn—下滑力（KN）
Rn—抗滑力（KN）
Nn—重力在垂直方向上的分力(KN）
—传递系数
—滑面与水平线的夹角
—摩擦角度
Cn—粘聚力(kpa)
（2）治理后斜坡残余推力计算结果
求得各剖面残余推力如下（详见表4～11）。
1--1＇剖面残余推力计算结果表 表4
2---2＇剖面残余推力计算结果表 表5
3---3＇剖面残余推力计算结果表 表6
4---4＇剖面残余推力计算结果表 表7
5---5＇剖面残余推力计算结果表 表8
6---6＇剖面残余推力计算结果表 表9
7---7＇剖面残余推力计算结果表 表10
8---8＇剖面残余推力计算结果表 表11
③ 边坡稳定系数
北坡地质灾害点残余推力与稳定系数综合计算结果参见下表：
表12 北坡地质灾害点残余推力与稳定系数综合计算结果表
根据上述计算的数据（饱和状态下），所有计算出剖面的边坡稳定系数均大于1.15，符合《金属非金属矿山排土场安全规则》规定的稳定边坡的最低安全系数要求，说明边坡现状总体稳定。
4、结论、存在问题与建议
4．1结论
（1）白琳玄武岩矿山北坡地质灾害点处于丘陵斜坡地貌单元，场地内工程地质条件、水文地质条件简单。
（2）矿山北坡地质灾害点经采用坡率法削坡减载治理后，边坡原有的裂缝、错落已消除，未再出见开裂、沉降、渗水及坡面隆起等变形现象，感观总体稳定；边坡变形监测结果综合分析表明，边坡已逐步趋于稳定，治理后无明显位移、沉降变形。
（3）通过宏观分析与稳定性系数计算，北坡地质灾害点稳定系数均大于1.15，说明福鼎白琳玄武岩矿山北坡地质灾害点经过已经削坡减载治理后已处于总体稳定状态。
4.2存在问题
（1）由于场地地形条件限制，分布于于北坡陡坡处的弃碴层厚度及其基底岩层结构未能通过钻孔给予控制，对该地段的弃碴层厚度、基底岩土层结构仅依据物探结果推测，可能存在不合理性。
（2）削坡减载的坡率法施工治理存在台阶高度偏高以及局部陡率偏陡，以及坡坡缺少必要的措施防护，对边坡的局部稳定性可能产生不良影响。
(3)由于福鼎白琳玄武岩矿山北坡弃碴结构复杂，分布范围广，弃碴层底板地形及地质条件变化难于彻底查明，因此，要极端气候条件下，可能局部存在小规模滑塌地质灾害隐患，但对北坡的总体稳定性影响小。
4.3建议
（1）削坡减载后形成的台阶面上应增加适当的变形监测点（每个台面不少于2点），以进一步观测治理后北坡弃碴层的稳定性。继续对治理后的北坡进行巡查与监测，并做好记录。当巡查与监测发现边坡有不正常变化时，应立即疏散人员，及时上报相关主管部门，查明原因，妥善处理。
（2）定期检查北坡上游的截排水设施，保证其正常有效。
（3）对北坡弃碴堆积区尽快开展植被恢复工作，以减轻边坡遭受大气降水的冲刷和坡面片流的洗刷作用。