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ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ　　工程地质学报　　１００４－９６６５／２０１８／２６（２）０３４８０８

祝介旺．２０１８．蓟县矿山高切坡地质灾害致灾模式及环境综合治理研究———以蓟县大兴峪北矿区高切坡为例［Ｊ］．工程地质学报，２６（２）：３４８－

３５５．ｄｏｉ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１７－０２７ＺｈｕＪｉｅｗａｎｇ．２０１８．ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌｈａｚａｒｄｍｏｄｅｓａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｌｙｉｎｃｉｓｅｄｓｌｏｐｅｓｉｎＪｉｘｉａｎｍｉｎｅｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｗｉｔｈｅｘａｍｐｌｅｏｆ

ｎｏｒｔｈｅｒｎＤａｘｉｎｇｙｕｍｉｎｅ，Ｊｉｘｉａｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ，２６（２）：３４８－３５５．ｄｏｉ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１７－０２７

蓟县矿山高切坡地质灾害致灾模式及环境综合治理研

究———以蓟县大兴峪北矿区高切坡为例

祝介旺①②

（①山东建筑大学土木工程学院　济南　２５０１０１）（②北京中色资源环境工程股份有限公司　北京　１０００１２）

摘　要　随着国家对矿山的关闭，形成了大量的废弃矿山。废弃矿山已成为地质灾害发生的重要载体。天津蓟县以大兴峪北矿区为中心的８个矿区，紧邻城区，总面积达２０７８ｈａ，存在大量人工高切坡，地质灾害严重，影响到人们的日常生活和生存环境。文章以大兴峪北矿区为研究对象，对蓟县白云岩高切坡的破坏模式及致灾因素、灾害治理方法和环境整治措施进行综

合研究。研究认为，高切坡主要存在坡面泥石流、崩塌、顺层滑移拉裂、滑移弯曲４种灾害形式，其成因主要是人为的开采改变了坡形，在内外因素综合作用下，触发了顺层边坡的破坏机制，形成一系列灾害。灾害的治理宜采用削上、补下、锚杆（索）锚

固和坡面防护等措施；环境整治可采用平台植树、穴式种植、藤类爬坡和喷播绿化等方法。由于研究区位于城市规划范围之

内且居于交通要道，环境的美化需重点考虑，环境整治措施及效果制约着灾害治理措施的选择，故对研究区选用削坡、局部加

锚杆的方式治理灾害。在消除灾害的同时，削置平台，为绿化提供场地，种植乔、灌木，取得了很好的综合治理效果。

关键词　高切坡；地质灾害；崩塌；顺层滑移；滑移弯曲变形中图分类号：Ｐ６４２２　　文献标识码：Ａ　　ｄｏｉ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１７－０２７

　 收稿日期：２０１７－０１－１０；收到修改稿日期：２０１７－０６－０５．

作者简介：祝介旺（１９６５－），男，博士，教授级高级工程师，水文地质与工程地质专业，主要从事岩土（体）工程加固和地质灾害防治等方面

的研究教学与生产工作．Ｅｍａｉｌ：ｚｈｕｊｉｅｗａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ

ＧＥＯＬＯＧＩＣＡＬＨＡＺＡＲＤＭＯＤＥＳＡＮＤＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＯＦＨＩＧＨＬＹＩＮＣＩＳＥＤＳＬＯＰＥＳＩＮＪＩＸＩＡＮＭＩＮＥＳＩＬＬＵＳＴＲＡＴＥＤＷＩＴＨＥＸＡＭＰＬＥＯＦＮＯＲＴＨＥＲＮＤＡＸＩＮＧＹＵＭＩＮＥ，ＪＩＸＩＡＮ

ＺＨＵＪｉｅｗａｎｇ①②

（①ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ　２５０１０１）（②ＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｂｅｉｊｉｎｇ）Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００１２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｗｉｔｈｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｗｉｄｅｍｉｎｅｓｓｈｕｔｄｏｗｎ，ａｇｒｅａｔａｍｏｕｎｔｏｆｍｉｎｅｓｌｏｔｓａｒｅａｂａｎｄｏｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｂｅｃｏｍｅｏｎｅｍａｉｎｍｅｄｉａｆｏｒｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｈａｚａｒｄｓ．ＡｔｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆＤａｘｉｎｇｙｕＭｉｎｅ，ｔｈｅｒｅａｒｅｅｉｇｈｔｍｉｎｅｌｏｔｓｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｃｏｕｎｔｙｏｆＪｉｘｉａｎ．Ｔｈｅｉｒｔｏｔａｌａｒｅａｉｓ２０７８ｈａ．Ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｍａｎｍａｄｅｈｉｇｈｌｙｉｎｃｉｓｅｄｓｌｏｐｅｓｌｅａｄｔｏｆｒｅｑｕｅｎｔｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｈａｚａｒｄｓ，ａｎｄｓｅｒｉｏｕｓｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｒｏｕｔｉｎｅｌｉｖｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｓｉｄｅｎｔｓｉｎｔｈｏｓｅａｒｅａｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｔａｋｅｓｔｈｅＤａｘｉｎｇｙｕＭｉｎｅｏｆＪｉｘｉａｎａｓｔｈｅｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｉｎｄｅｔａｉｌｆｏｒｔｈｅｄａｍａｇｅｍｏｄｅｓａｎｄｈａｚａｒｄｆａｃｔｏｒｓ，ｐｏｓｓｉｂｌｅｈａｚａｒｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈｌｙｉｎｃｉｓｉｖｅｓｌｏｐｅｓｆｏｒｍｅｄｗｉｔｈｄｏｌｏｍｉｔｅｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅＪｉｘｉａｎｍｉｎｅａｒｅａ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅａｒｅｆｏｕｒｔｙｐｅｓｏｆｈａｚａｒｄｍｏｄｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｌｏｐｅｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗ，ｃｏｌｌａｐｓｅ，ｂｅｄｄｉｎｇｓｌｉｐｃｒａｃｋｓ，ａｎｄｓｌｉｐｂｅｎｄｉｎｇ．Ｔｈｅｙｍａｉｎｌｙｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆ

ｓｌｏｐｅｓｈａｐｅｗｉｔｈｔｈｅｍａｎｍａｄｅｄｉｇｇｉｎｇ．Ｗｉｔｈｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂｅｄｄｉｎｇｌａｎｄｓｌｉｄｅｃａｎｂｅｔｒｉｇｇｅｒｅｄ，ｗｈｉｃｈｆｉｎａｌｌｙｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｓｅｒｉｅｓｏｆｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｈａｚａｒｄｓ．Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｈａｚａｒｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｓｉｎｃｌｕｄｅｔｏｐｃｕｔｔｉｎｇ，ｂｏｔｔｏｍｆｉｌｌｉｎｇ，ａｎｃｈｏｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｓｌｏｐｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｅｍｐｌｏｙｐｌａｔｆｏｒｍｔｒｅｅｐｌａｎｔｉｎｇ，ｈｏｌｅｐｌａｎｔｉｎｇ，ｖｉｎｅｃｌｉｍｂｉｎｇａｎｄｓｐｒａｙｓｅｅｄｉｎｇｇｒｅｅｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｔａｒｇｅｔｅｄｍｉｎｅｓｌｏｔｉｓｌｏｃａｔｅｄｗｉｔｈｉｎｔｈｅｕｒｂａｎｐｌａｎｎｉｎｇｓｃｏｐｅｃｌｏｓｅｔｏａｃｒｉｔｉｃａｌｔｒａｆｆｉｃｊｕｎｃｔｉｏｎ．Ｓｏｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌａｎｄｓｃａｐｅｄｅｓｉｇｎｓｈｏｕｌｄａｌｓｏｎｅｅｄｔｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｓｅｒｉｏｕｓｌｙ．Ｔｈｕｓｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｓｌｏｐｅｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｌｏｃａｌａｎｃｈｏｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｃａｎｂｅｓｅｌｅｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｈａｚａｒｄｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｈｉｇｈｌｙｒｅｌｙｏｎｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅａｒｂｏｒａｎｄｂｕｓｈｅｓｃａｎｂｅｐｌａｎｔｅｄｏｎｔｈｅｃｒｅａｔｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｗｉｔｈｔｈｅｓｌｏｐｅｃｕｔｔｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎａｖｅｒｙｇｏｏｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｈｉｇｈｌｙｉｎｃｉｓｅｄｓｌｏｐｅ；Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｈａｚａｒｄ；Ｃｏｌｌａｐｓｅ；Ｂｅｄｄｉｎｇｌａｎｄｓｌｉｄｅ；Ｓｌｉｄｉｎｇｂｅｎｄｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ

０　引　言

　　矿山作为提供建筑材料的基地，３０多年来为国家大规模建设提供了巨量的建设基材。但许多矿山

在采矿过程中缺少科学的规划和设计，滥开滥挖严

重，人为地造成了崩塌、滑坡、泥石流，水土流失、地

下水污染等地质灾害，使原本亿万年形成的和谐山

河增添了许多疮疤，环境遭到不可逆转的破坏，留下

许多不和谐的音符。

天津蓟县位于东经 １１７°２４′２５９２″，北纬４０°０２′４６６０″，其北部为剥蚀中低山丘陵区，南部为平原区，即燕山山地与华北平原交界地带。北部山

岭区系由质地良好的白云岩构成，因此成为优质的

建材基地。蓟县作为天津市唯一的石矿资源，为天

津及周边地区的建设提供了巨量的石料，虽于１９９５年闭矿，但经半个世纪的大规模不规范开采，环境遭

到了惊人的破坏。据统计，蓟县矿山危岩体面积达

１３００ｈａ，规模较大的高切坡创面有５４处，仅在紧邻城区的北外环路北侧，就有以大兴峪北矿区为中心

的８个矿区，切坡总面积达２０７８ｈａ，最大垂直高度８４～１３２ｍ。裸露的高切坡危岩林立，崩塌、滑坡等灾害随处可见，光秃连片，地质灾害与环境问题严

重。

人工高切坡致灾模式、影响因素和治理措施的

研究受到重视，源于近年来国家公路、铁路、水利等

大规模工程建设，特别是三峡库区近百万移民定居

点建设过程中形成的大量高切坡。其中许多高切坡

由于认识不足或处理措施不当，发生了或大或小的

地质灾害，造成一定损失。地质工作者们通过案例

调查和经验教训总结，开展了从理论到实践的系列

研究，取得了可喜的成果（黄扬一等，２００２；殷跃平，２００５；黄润秋等，２００７；祝介旺等，２００７；宋胜

武等，２０１１；苏天明等，２０１１）。这些成果对于后来类似边坡的设计与施工起到了指导和借鉴作用。但

由于边坡问题的复杂性，仍需要在工程实践提出的

新问题中，不断研究和总结。

蓟县废弃矿山高切坡形态复杂，由坚硬质的白

云岩构成，地层构造典型，临近城区，地质灾害和环

境问题突出。对此类边坡进行典型研究，提出适宜

的治理措施，对整个矿区的治理无疑具有重要意义。

本文选择具有代表性的大兴峪北矿区高切坡为研究

对象，对其致灾模式、影响因素、灾害防治措施及环

境修复方式等诸方面进行综合研究。特别是边坡位

于城市规划范围之内且居于交通要道，因此环境的

美化需重点考虑，即环境整治的效果制约着灾害治

理措施的选择。根据这一特点，经过对比，对研究区

边坡的灾害治理主要选用削坡，局部加设锚杆的方

式。在消除灾害的同时，顺便削置平台，为绿化提供

场地。平台之上，通过覆土，种植乔、灌木。经过研

究区的工程实践，这种以环境修复与美化为引领，消

除地质灾害，恢复大量土地资源的治理思路得到实

现，取得了很好的综合治理效果。

１　蓟县大兴峪北矿区高切坡的形成与地质特征

　　大兴峪北矿区高切坡位于东经１１７°２１′５８８５″，北纬４０°０３′３２８３″，为人工开挖矿石所形成。根据残存的边坡遗迹和其他自然边坡类比发现，研究区

自然边坡的坡度分布在２０°～３０°之间，经过亿万年风化剥蚀等自然力的塑造，边坡稳定，且植被茂盛。

不存在地质灾害问题。

但在经过了半个多世纪的矿石开采后，大大改

变了原生边坡的自然状态。目前边坡呈“Ｓ”形，总体走向 ＮＥ６°，倾向 ＳＥ，坡角介于 ３４°～５１°之间，局

９４３２６（２）　祝介旺：蓟县矿山高切坡地质灾害致灾模式及环境综合治理研究———以蓟县大兴峪北矿区高切坡为例

图 １　大兴峪北矿区总体概貌图Ｆｉｇ．１　ＭｉｎｉｎｇａｒｅａｏｖｅｒｖｉｅｗｄｉａｇｒａｍｏｆＮｏｒｔｈＤａｘｉｎｇｙｙｕ

部呈陡崖甚至负坡，坡体宽度６５０ｍ，底部高程８１～８８ｍ，顶部高程 １３６～１７４ｍ，边坡相对高差 ５５～９３ｍ。坡面凌乱，基岩裸露，危岩体遍布，在坡面、底部堆积大量的采石弃渣。由于坡面倾角较陡，坡面

风化物质在风、雨等动力作用下沿坡面运动，水土不

能保持，导致寸草不生（图１）。

２　高切坡地质灾害模式及成因分析

　　通过对边坡的调查，研究区存在４种致灾模式，即坡面泥石流、崩塌、顺层滑移、滑移弯曲变形。

２１　边坡灾害模式

２１１　坡面泥石流　　矿区开采面形成的高切坡坡角介于３４°～５１°之间，在切坡坡面上，遗留了大量的矿渣以及风化剥蚀

形成的散碎石屑，这就为坡面泥石流的形成提供了

地形条件和物质条件，在暴雨的冲刷下，坡面的矿渣

顺坡面流淌，形成坡面泥石流（图２）。

图 ２　雨水冲刷形成坡面泥石流Ｆｉｇ．２　Ｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｏｎｓｌｏｐｅ

２１２　崩塌破坏　　由于结构面的切割，完整岩体被切割成块体，当结构面的黏聚力、摩擦力、支撑力不足以维持块体的

平衡时，块体沿陡峭的临空面坠落或滚落，形成崩塌

灾害（邓广哲，２００５；刘永平等，２００５；陈宏凯等，２０１０）。崩塌在矿区高切坡普遍存在。在研究区边坡，存在着两个较大的崩塌区域（图３）。

图 ３　矿区崩塌危岩体Ｆｉｇ．３　Ｃｏｌｌａｐｓｅａｎｄｄａｎｇｅｒｏｕｓｒｏｃｋｍａｓｓ

２１３　顺层滑移拉裂破坏　　厚层状结构的岩体，在重力作用下沿软弱结构面下滑，随着位移量增加，滑移体后缘逐渐拉裂解

体，产生断裂，形成滑体。滑体随即快速滑落，发生

顺层滑移拉裂式滑坡（李守定等，２００７；李安洪等，２００９；邹宗兴等，２０１２；张社荣等，２０１４）。这种破坏方式蠕变期短，发生迅速，是破坏力较大的一种灾

害形式。该种破坏模式在研究区有３处，是边坡较大规模破坏的主要形式（图４）。２１４　滑移弯曲变形破坏　　层状结构岩体在重力作用下沿软弱层有下滑的位移，但受到来自岩层前方的支撑与阻力，从而使岩

层在薄弱环节发生凸向弯曲。弯曲的岩层在受到挤

压力和弯拉力的作用，发生开裂与破碎，最后发生溃

曲式破坏，这种破坏模式即滑移弯曲滑坡的力学模

式（严明等，２００５；杜应琼等，２０１４；汤明高等，２０１６）。在对整个蓟县矿区调查中发现有多处此类破坏，其中大兴峪北矿区有一处（图５）。

０５３ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ　工程地质学报　２０１８

图４　顺层滑移拉裂破坏Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅｂｅｄｄｉｎｇｓｌｉｐｔｅｎｓｉｌｅｆａｉｌｕｒｅ

ａ．顺层滑移拉裂破坏边坡；ｂ．顺层滑移拉裂破坏模型

图５　滑移弯曲变形破坏Ｆｉｇ．５　Ｓｌｉｄｉｎｇｂｅｎｄｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅ

ａ．滑移弯曲变形破坏边坡；ｂ．滑移弯曲变形破坏模型

２２　灾害成因分析

　　矿区地质灾害的原因，主要是由高切坡的地质特征（地形地貌、地层岩性、地质构造）、外部自然因

素（风化剥蚀、气象水文）和人为因素决定的。其中

人类的工程活动是灾害启动的关键因素。工程活动

破坏了山体原来的地形地貌、岩体的完整性，打破了

原有的自然平衡，形成了目前的灾害状况。

２２１　地形因素自然边坡的坡度为 ２０°～３０°，开挖后边坡的坡

度为３４°～５１°，局部陡峭甚至负坡，边坡高度较大（相对垂直高差达 ５５～９３ｍ），同时坡面光秃，基岩裸露，这就为一系列的地质灾害提供了几何空间条

件。泥石流顺坡形成，崩塌自高处坠落，由于坡角大

于岩层倾角，导致由顺层滑移引起的顺层滑移拉裂

和滑移弯曲变形破坏的孕育和发生。

２２２　地层岩性　　高切坡的地层主要是第四系残坡积层、人工弃渣、和中上元古界蓟县系雾迷山组１１段地层的中厚层夹薄层白云岩（Ｊｘｗ１１）。

第四系残坡积层主要是边坡上下堆积的采矿弃

渣以及裸露岩体在冻融、干湿交替等条件下形成的

风化物质，是坡面泥石流灾害、土地占压、水体污染

的物质基础。雾迷山组白云岩为层状结构岩体，厚

度变化较大，以中等厚度为主，其间有风化、泥化的

软弱夹层（图６）。

图６　软弱泥化岩层Ｆｉｇ．６　Ｔｈｅｍｕｄｒｏｃｋｓｔｒａｔａ

白云岩单轴饱和抗压强度１００～１７９ＭＰａ，属坚硬岩类。坚硬岩的破坏特点是容易产生脆性断裂，

形成岩块。同时，由于开采时的爆破作用，使岩体的

完整性在一定深度范围内遭到破坏，这就为崩塌灾

害的发生提供了物源。软弱夹层的存在，为滑坡提

供了滑动面，是导致顺层滑移产生的物质条件。

２２３　地质构造　　研究区位于华北地块北部，燕山陆内造山带中段南缘，蓟县—平谷一带。主要构造单元是印支期

侵入的盘山花岗岩体和环绕该岩体发育的周缘环形

褶皱。大兴峪北矿山位于盘山东侧，受盘山花岗侵

１５３２６（２）　祝介旺：蓟县矿山高切坡地质灾害致灾模式及环境综合治理研究———以蓟县大兴峪北矿区高切坡为例

入岩的影响，岩体总体上表现为倾向 ＳＥ的单斜构造。根据对９７个地层产状的统计结果，岩层面产状集中于１１５°∠３３°；发育二组节理，一组节理产状集中于２３１°∠７３°；另一组为３４０°∠７７°。此３组结构面组合，切割岩体形成岩块，导致崩塌灾害的发生。

裸露岩层厚薄不均，根据对研究区的岩层测量，

出露的雾迷山组１１段（Ｊｘｗ１１）５８个岩层中至少发育了１７层软弱层（带）（图４～图６），这些软弱层均为薄层泥晶或粉晶白云岩风化而成，厚度２０～１５０ｃｍ，含水量高，呈泥化状态，而其上下地层为中－厚层状岩层，中厚层岩体和软弱层面的交互存在形成了顺

层滑移体系。

由于是顺层边坡，且岩层坡度小于边坡坡度，坡

脚岩层已被采矿行为切断（图１），厚层岩层在重力作用下沿软弱结构面产生滑移。在滑动体岩层前方

无支撑阻挡的情况下，边坡发生顺层滑移拉裂破坏

模式，在前方有支撑体的条件下，发生顺层滑移弯曲

变形（溃曲）破坏模式。

２２４　水的作用　　水对研究区高切坡地质灾害的形成具有重要影响。水主要来自降雨，其作用主要表现为冲刷、干湿

交替、冻融循环等。

据蓟县气象台资料，蓟县气候四季分明，春季干

旱多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季干燥寒

冷。１９５６～２００６资料显示，多年平均降水量６７８６ｍｍ，降 水 量 年 际 变 化 大，最 大 降 水 量１２１６ｍｍ（１９７８年），最小降水量 ３５１７ｍｍ（１９８１年），年内降水量分布极不均匀，６月～９月降水量占全 年 降 水 量 的 ８０％。多 年 平 均 蒸 发 量１９０７８ｍｍ，蒸发量是降水量的 ２１～２８倍。多年平均气温１１６℃，夏季气温最高，均在 ２４℃以上，冬季气温最低，均在 ０℃以下，７月为全年最热月份，最高气温达４１２℃，１月为全年最冷月，最低气温为－２３３℃。土壤冻结期 １２４ｄ，最大冻结深度８１ｃｍ。

天然的水文气象条件为干湿交替和冻融循环等

风化作用提供了客观条件。

水导致灾害的主要作用机理是，雨水渗入节理

裂隙和岩层软弱结构面，通过干湿交替、冻融循环等

物理风化作用，降低了结构面的黏聚力和摩擦力，加

速了崩塌的形成。雨水下渗对岩层中含泥软弱夹层

的软化作用以及对层中灰岩的化学风化作用，使该

层面黏聚力和摩擦力大大降低，成为软弱结构面。

中厚岩层沿这些软弱面滑动，由此导致顺层滑移拉

裂和滑移弯曲变形破坏模式的发生。同时，暴雨也

是坡面泥石流的动力源。

３　高切坡灾害治理措施和环境整治方式优选

３１　高切坡灾害治理措施

　　高切坡的灾害治理方式，已有众多文献涉及（刘永平等，２００５；黄润秋等，２００７；唐耿琛等，２０１３；祝介旺等，２００７，２００８），针对研究区边坡可以采用如下治理方式：

（１）削上补下：即削掉坡上危岩体和坡面矿渣，填筑在坡脚采石坑，或将坡脚被切断的岩层用浆砌

块石、混凝土等予以填筑，恢复坡脚，使岩层有所支

撑，没有下滑的空间，避免顺层－拉裂滑坡的发生。（２）锚固：采用锚杆（索）对滑动岩层、崩塌危岩

体进行锚固。通过锚杆（索）的预应力作用，将滑动

体牢牢固定在稳定基岩上，加大抗滑力，实现对崩塌

和顺层滑移的治理。这种方法对于避免顺层滑移拉

裂和滑移弯曲灾害的发生，具有显著效果。

（３）坡面喷层防护：利用短锚杆、钢筋网、混凝土喷层对坡面进行防护，这项措施可以做到对坡面

的封闭，阻止雨水的大量渗入和坡面岩石的风化。

（４）排水沟：“治坡先治水”，在边坡的综合治理中，治水是不可或缺的重要措施。一般在边坡坡顶

设置截水沟，在坡脚设置排水沟，在坡面设置排水沟

渠，做到有组织排水，减小降雨等地表水对坡体的影

响。本项目中在切削平台、山顶等设置了大量排水

沟以解决坡面雨水的影响。

（５）挡土墙：挡土墙以其施工简单，布置灵活，能够起到防止水土流失、保护坡脚、阻滑、规范地形

等作用而被广泛应用。挡土墙在研究区治理中，坡

脚围护、绿化平台挡土中被大量应用。

３２　高切坡环境治理措施

　　环境治理，主要是以绿化为目标，岩质边坡的绿化一般有如下４种措施：

（１）平台式绿化：通过在边坡切削平台，在平台的外侧设置挡土矮墙，在挡土墙内填土进行绿化。

这种方法由于水土保持比较好，所以可以种植乔、灌

木，绿化效果好且长久。

（２）坡面绿化：利用爬藤类植物的特点，在边坡的边缘种植爬藤，让爬藤去覆盖坡面。目前，许多高

速公路边的岩质边坡都采用这种绿化方式。如果坡

２５３ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ　工程地质学报　２０１８

面较长，可以在坡面中间设置人工结构的种植槽，让

爬藤类上下攀爬，在较短的时间内绿化坡面。

（３）穴式绿化：直接在岩石上造穴或半砌半挖的鱼鳞坑造穴，穴中置土，种植小型灌木进行绿化。

这种绿化方式成本较高，成活率不高，需要很好的后

期养护。

（４）喷播绿化：将黏结剂、草籽、肥料混合，喷播在要绿化的区域，以达到绿化的目的。这种方式在

坡度较缓的碎石堆或边坡效果较好，但在裸露的基

岩、坡度较陡的边坡效果较差（图７）。（图７为蓟县喷播绿化工程图片）。

图 ７　喷播法山体绿化效果Ｆｉｇ．７　Ｍｏｕｎｔａｉｎｇｒｅｅｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｕｓｅｄｓｐｒａｙｉｎｇａｎｄｓｅｅｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄ

３３　高切坡灾害治理与绿化效果优化分析

　　上述边坡灾害治理措施和边坡环境绿化措施的使用，需要根据治理工程的重点需求，采用不同的组

合，才能达到因地因需制宜、事半功倍的效果。对于

研究区，由于在城市规划范围之内且居于交通要道，

所以消除灾害的同时，环境的美化绿化是需要重点

考虑的，也就是环境治理方法制约着灾害治理措施

的选用。

在灾害治理方式上，锚喷显然不适合环境治理

的要求。大面积喷射混凝土使边坡硬化，草木不生，

环境绿化无法进行，是消除了地质灾害但又增添了

环境灾害（祝介旺等，２００８）。单纯锚固治灾方式只能与爬藤或穴式绿化结

合，但这种绿化方式要显现环境效果需要很长的时

间，不适合大面积绿化和高大边坡，并且在岩质坡上

凿制石穴有相当的难度，栽种和养护都异常困难。

喷薄绿化是近年来边坡绿化的新方法，从蓟县

已有的喷播情况看，效果较差（图７），原因是边坡坡度较大，基岩为整体状的岩板，随着时间的延续，在

雨水作用下，黏结层带有的肥土会逐渐流失。这种

方法更适宜于边坡坡度较小，散碎物质组成的坡体

的绿化，不适合研究区的高陡边坡。

采用按一定坡比进行削坡的方式，在清除边坡

上废渣和不稳定岩体的同时，削坡产生的废渣填筑

在坡脚，起到支撑被切断的岩层和压坡脚的作用，也

就是“削上补下”，这种方式削除了坡面泥石流、崩

塌和顺层滑移产生的灾害。由于采用的是台阶式削

坡，根据计算等具体情况，在局部台阶之间设置锚杆

以加固岩层，增强其稳定性，这样就消除了由顺层滑

移引起的破坏，也就避免了此类灾害的发生。在切

削的平台上，内设排水沟，外筑矮的挡墙，墙内填土，

由于平台底部是平的，能起到保水和固土的效果，并

且能种植较大的乔木和灌木，这就为永久绿化提供

了条件。通过这两种方法的结合，即消除了矿山灾

害，又保证了矿山环境的治理，是行之有效的办法

（图８）。鉴于上述分析，结合大兴峪北矿区高切坡的实

际情况，采用削坡加锚杆治灾、挡墙水土保持加平台

植树绿化的综合治理方式进行治理，取得了很好的

效果（图９，边坡治理完成后的实况图），通过原始状况（图１）和治理后实际效果图（图９）的比较，证明了高切坡所采用的综合治理方式的有效性和可行

性。

图８　削坡治灾及绿化剖面图Ｆｉｇ．８　Ｓｅｃｔｉｏｎｍａｐｏｆｄｉｓａｓｔｅｒｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｗｉｔｈｃｕｔｔｉｎｇｓｌｏｐｅａｎｄｔｈｅｇｒｅｅｎｉｎｇ

４　结　论

　　蓟县大兴峪北高切坡的主要地质灾害形式是坡面泥石流、崩塌、顺层滑移拉裂和滑移弯曲变形破坏

４种。其致灾因素是由于采矿改变了原始的坡形，为灾害的发生提供了空间几何条件，岩石强度高，层

状结构，单斜构造，存在软弱夹层，为灾害的发生提

供了内在条件。在内外因素综合作用下，触发了顺

３５３２６（２）　祝介旺：蓟县矿山高切坡地质灾害致灾模式及环境综合治理研究———以蓟县大兴峪北矿区高切坡为例

图 ９　平台植树法山体绿化实况效果图Ｆｉｇ．９　Ｍｏｕｎｔａｉｎｇｒｅｅｎｉｎｇａｃｔｕａｌｅｆｆｅｃｔｕｓｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｔｒｅｅｐｌａｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ

层边坡的破坏机制，形成上述一系列灾害。

采用削上补下、锚杆（索）锁固的方法可以有效

的治理研究区的地质灾害。采用平台植树、爬藤方

式能够达到绿化高切坡环境的目的。

对于城市边缘矿区地质灾害的治理措施，一定

要和城区规划、土地利用、环境要求相结合，一般情

况下，环境治理效果起主导作用，制约着地质灾害的

处理方式。需要根据治理重点的不同，采用不同的

组合措施。

大兴峪北矿山高切坡临近城区，灾害治理方式

需要重点顾及环境效果，所以采用稳妥可持续的平

台绿化方案。地质灾害治理选择以削坡、切削平台

为主、局部坡面附以锚杆、填筑坡脚、挡土墙、排水等

综合治理措施，取得了既美化环境有消除了灾害，同

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