CN110777821A - 一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法，左右导水墙(3)和拦水墙(11)构成开口梯形；在靠近拦水墙(11)的内侧挖掘集水坑(6)，在集水坑(6)内预埋一段排水管(7)；固定锚杆(4)上部为导水墙(3)、拦水墙(11)、集水坑(6)的钢筋混凝土的立筋；在集水坑(6)顶部布设坑内防护网(5)，在左、右导水墙(3)和拦水墙(11)顶部布设墙顶防护网(2)，在集水坑(6)顶部布设坑内防护网(5)。本发明能够有效地收集坡面岩石裂隙涌水，解决因岩石裂隙涌水出口位置出现小的变动而失效问题；三重防护网能杜绝因岩体风化而堵塞集水坑问题；排水管可有效排除坡面涌水，并解决边坡下部岩体因上部岩体裂隙水入渗而强度降低问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种岩质边坡裂隙涌水灾害治理技术，适用于各类边坡裂隙涌水(地下水)特别是对易风化岩质边坡面上出现多处裂隙涌水时的治理。
背景技术
岩质破碎边坡体内节理裂隙错综复杂，其稳定性较差。地下水及降雨等水流进入边坡体内冲刷软弱结构面，边坡维护工作面临严峻考验。针对高富水性边坡，需采取有效防治水工程控制边坡涌水量，
随着矿产资源的不断开发，地质与矿山工程的规模不断扩大，岩质边坡裂隙涌水作为灾害因子这一问题日益突出，众多岩质边坡的稳定性都受到裂隙水各种不良效应的影响。
破碎岩质边坡内部节理裂隙错综复杂，渗透性较高，地下水沿裂隙面出流过程中冲刷、溶解面内填充物，致使裂隙面黏结力大幅降低，导致边坡失稳增加。据统计，我国90％以上的矿山边坡失稳与地下水或降雨有关。
研究表明，岩体裂隙水可降低岩体抗剪强度，是边坡破坏的主要因素之一，该现象在易风化的岩质边坡更为突出，而排出边坡地下水是增加边坡稳定性的重要手段。在露天采矿过程中，随着采坑的下移，上部边坡会出现涌水，如不及时疏排，将会冲刷下部坡面，增加下部岩体的含水率，降低边坡的稳定性，危及采矿安全，严重影响采场的安全运行，因此，急需将采场边坡涌水进行有组织排放，集中引流到排水坑。
目前，针对岩质边坡裂隙涌水的研究，大多集中在对边坡涌水量数值模拟上。如中文杂志《现代矿业》2016年12月发表的“峨口铁矿露天坑南帮边坡涌水量数值模拟”一文中，运用二维有限元分析软件GeoStudio及AutoCAD-3Dmine联合建模技术构建了数值仿真渗流计算模型，对峨口铁矿露天坑南帮边坡涌水量进行了数值模拟分析，为该矿边坡涌水治理工程设计提供依据。该文还指出：边坡富水性较高，需及时建设防治水工程，确保矿区安全高效生产。
中文杂志《现代矿业》2015年7月发表的“金堆城采场东南帮边坡涌水分析及治理”一文中，通过现场地质勘查，采用流量监测、水文钻探及钻孔注水等手段，收集相关资料进行工程地质与水文地质分析，查明了金堆城采矿场东南帮边坡处涌水主要来源于其上部原东川河道内第四系松散堆积物的部分地下水，沿原河床第四系强透水层向下排泄所形成的地下渗水。为防止涌水对边坡继续冲刷、软化、剥蚀等，采取在露天矿调度室以西约15m处，修筑高6.5m横向梯形素混凝土截水墙，横跨整个东川河床，以阻止东川河水的渗流，减少边坡涌水量，阻止了东川河床地下水的不断渗流。但这种治理措施不适合用于边坡地下涌水的导排。
中国专利ZL201820898669.0公开了一种适用于边滑坡工程的串并联地下立体排水系统，该专利包括集水系统、泄水系统。集水系统包括集水井、井间导流管、仰斜排水管和出水口，相邻的集水井的底部之间通过井间导流管连接，井间导流管连接出水口；仰斜排水管的一端与集水井相连通，另一端位于坡体内部，仰斜排水管沿集水井的井壁向上倾斜设置；泄水系统包括泄水隧洞、渗流管和泄水孔。该发明装置埋于地下，主要用于防止和排除地表水下渗及基岩裂隙水渗流至滑坡区域，降低边(滑)坡区域的含水率。但该串并联地下立体排水系统结构复杂、工程量大、造价高，主要适用于滑坡治理，不适用于易风化岩质边坡的裂隙涌水集排。
目前，已公开的地下水集排技术尚未出现岩质边坡裂隙涌水排除措施。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，而提供一种结构紧凑、寿命持久、稳定牢固、实施方便，能够有效实现岩体裂隙涌水的集中排出，防止坡面冲刷，增加边坡持久稳定性的易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法。
为实现本发明的上述目的，本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法采用的技术方案为：
本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法，其原理是先对边坡裂隙涌水先有效地收集，再将收集的岩石裂隙涌水导排出去，从而有效地解决边坡下部岩体因上部岩体裂隙涌水入渗而降低强度问题。具体通过以下步骤实施：
1)根据易风化岩质边坡裂隙涌水部位面积大小、涌水量大小及裂隙涌水部位的形状，确定左、右导水墙、拦水墙的布设位置、高度，所述的左、右导水墙位于易风化岩质边坡裂隙涌水部位两侧外缘布设，拦水墙位于易风化岩质边坡涌水部位下游布设，左、右导水墙和拦水墙构成开口梯形且梯形的开口长边位于边坡的上游方向，开口梯形的短边为拦水墙。
2)清理超出易风化岩质边坡裂隙涌水部位边界外1.5m范围内坡面上已有的风化松散岩石，继而在易风化岩质边坡裂隙涌水部位及其外围铺设坡面防护网，在左、右导水墙、拦水墙布设位置开挖地基，地基基础应深入坡面稳定层岩下0.4m及以上；在靠近拦水墙的内侧边坡体内挖掘集水坑。
3)在步骤2)开挖的地基基础上施工固定锚杆，相邻的固定锚杆间距为0.6～1.5m，以0.8～1.2m为佳，固定锚杆须伸入易风化岩质边坡稳定基岩1.5～2.5m，以伸入易风化岩质边坡稳定基岩1.8～2.0m；固定锚杆上部作为导水墙、拦水墙、集水坑的钢筋混凝土的立筋，继而浇筑导水墙、拦水墙、集水坑，同时在集水坑内预埋一段排水管；所述集水坑的底部深入隔水层，集水坑的两侧与导水墙连为一体，集水坑的下侧与拦水墙连为一体；在实际运用中，导水墙、拦水墙、集水坑的立筋与固定锚杆为直通钢筋。
所述的导水墙的顶面与易风化岩质边坡斜交，拦水墙顶面为水平状，且导水墙的顶面与易风化岩质边坡的相对高差自上而下逐渐增大。
4)待导水墙、集水坑、拦水墙的混凝土满足设计强度后，在集水坑顶部布设坑内防护网，在左、右导水墙和拦水墙顶部布设墙顶防护网，在集水坑顶部布设坑内防护网。
5)最后延伸、固定排水管至易风化岩质边坡下游截排水沟或采坑排水池。
所述的坡面防护网由固定锚杆固定在坡面上，墙顶防护网由膨胀螺丝固定在拦水墙和导水墙顶部，坑内防护网(5由膨胀螺丝固定在集水坑顶部；所述的排水管由管卡和短锚杆固定在坡面或坡面加固工程上；所述的导水墙应超出易风化岩质边坡裂隙涌水部位左右边界线1.0m布设，所述的拦水墙应超出易风化岩质边坡裂隙涌水部位下游边界线2.0m布设。
所述集水坑的容积和排水管的内径大小由涌水量和排水速度大小，通过迭代计算确定；所述的固定锚杆采用直径为20～35mm的防腐螺纹钢为佳，固定锚杆铅垂布置或垂直坡面布置。
在实际运用中，坡面防护网由DO/08/300镀锌钢丝绳网和SO/2.2/50镀锌格栅网上下铺设构成，坑内防护网和墙顶防护网采用SO/2.2/30镀锌格栅网，排水管采用内径大于200mm、厚度大于8mm的UPVC管材。
本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法采用以上技术方案后，具有以下有益效果：
(1)边坡岩石裂隙涌水透过坡面防护网经导水墙拦截收集于集水坑，由排水管经排水口排放至下游截排水沟或采坑排水池，排水顺畅。
(2)边坡体浅层风化的滚石被坡面防护网和墙顶防护网拦截，少量的细小碎石由坑内防护网拦截，可以定期清理；风化的细粒部分，由排水管通过水流排除。
(3)采用锚杆和防腐混凝土直接固定于稳定的坡面上，结构简单、经久耐用、稳定牢靠；导水墙超出涌水范围1.0m，集水坑、拦水墙和导水墙位于涌水点正下游，并伸入稳定岩层，能够有效地收集坡面岩石裂隙涌水，解决因岩石裂隙涌水出口位置出现小的变动而失效问题。
(4)坡面、墙顶和坑内三重防护网能杜绝因岩体风化而堵塞集水坑问题。
(5)排水管可有组织排除坡面涌水，能有效地解决边坡下部岩体因上部岩体裂隙水入渗而降低强度问题。
附图说明
图1为本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法采用的涌水收集、涌水导排、集水坑防淤堵系统平面俯视图；
图2为本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法采用的涌水收集、涌水导排、集水坑防淤堵系统剖面结构图；
图3为本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法工作示意图。
图中标记为：1—坡面防护网，2—墙顶防护网，3—导水墙，4—固定锚杆，5—坑内防护网，6—集水坑，7—排水管，8—出水口，9—易风化岩质边坡，10—下游截排水沟或采坑排水池。11—拦水墙。
具体实施方式
为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法做进一步详细描述。
由图1所示的本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法采用的收集、导排、防堵系统平面俯视图并结合图2、图3看出，本发明采用的涌水收集系统包括分别布设在易风化岩质边坡9裂隙涌水部位两侧外缘的左、右导水墙3和布设在易风化岩质边坡9涌水部位下游的拦水墙11；本发明采用的集水坑防淤堵系统包括整体铺设在易风化岩质边坡9裂隙涌水部位的坡面防护网1、布设在集水坑6顶部的坑内防护网5，及布设在左、右导水墙3和拦水墙11顶部的墙顶防护网2；本发明采用的排水系统包括排水管7。
本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法具体采用以下步骤实施：
1)根据易风化岩质边坡9裂隙涌水部位面积大小、涌水量大小及裂隙涌水部位的形状，确定左、右导水墙3、拦水墙11的布设位置、高度，所述的左、右导水墙3位于易风化岩质边坡9裂隙涌水部位两侧外缘布设，拦水墙11位于易风化岩质边坡9涌水部位下游布设，左、右导水墙3和拦水墙11构成开口梯形且梯形的开口长边位于边坡的上游方向，开口梯形的短边为拦水墙11。
所述的导水墙3应超出易风化岩质边坡9裂隙涌水部位左右边界线1.0m布设，所述的拦水墙11应超出易风化岩质边坡9裂隙涌水部位下游边界线2.0m布设。
2)清理超出易风化岩质边坡9裂隙涌水部位边界外1.5m范围内坡面上已有的风化松散岩石，继而在易风化岩质边坡9裂隙涌水部位及其外围(到左、右导水墙3、拦水墙位置)铺设坡面防护网1，在左、右导水墙3、拦水墙11布设位置开挖地基，地基基础应深入坡面稳定层岩下0.5m及以上；在靠近拦水墙11的内侧边坡体内挖掘集水坑6；集水坑6的容积和排水管7的内径由涌水量和排水速度大小，通过迭代计算确定。
3)在地基基础上施工固定锚杆4，相邻的固定锚杆4间距为1m，并伸入易风化岩质边坡9稳定基岩2m，固定锚杆4的直径为25mm的防腐螺纹钢，固定锚杆4铅垂布置或垂直坡面布置；固定锚杆4上部作为导水墙3、拦水墙11、集水坑6的钢筋混凝土的立筋，继而浇筑导水墙3、拦水墙11、集水坑6，同时在集水坑6内预埋一段排水管7；所述集水坑6的底部深入隔水层，集水坑6的两侧与导水墙3连为一体，集水坑6的下侧与拦水墙11连为一体4；
4)待导水墙3、集水坑6、拦水墙11的混凝土满足设计强度后，在集水坑6顶部布设坑内防护网5，在左、右导水墙3和拦水墙11顶部布设墙顶防护网2，在集水坑6顶部布设坑内防护网5；所述的坡面防护网1由固定锚杆4固定在坡面上，墙顶防护网2由膨胀螺丝固定在拦水墙11和导水墙3顶部，坑内防护网5由膨胀螺丝固定在集水坑6顶部。
5)最后延伸、固定排水管7至易风化岩质边坡9下游截排水沟或采坑排水池10，所述的排水管7由管卡和短锚杆固定在坡面或坡面加固工程上。
在实际运用中，坡面防护网1由DO/08/300镀锌钢丝绳网和SO/2.2/50镀锌格栅网上下铺设构成，坑内防护网5和墙顶防护网2采用SO/2.2/30镀锌格栅网，排水管7采用内径大于200mm、厚度大于8mm的UPVC管材。
本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法，易风化岩质边坡9裂隙涌水透过坡面防护网1，经导水墙3拦截收集于集水坑6，由排水管7经排水口排放至下游截排水沟或采坑排水池10；易风化岩质边坡9浅层风化的滚石被坡面防护网1和墙顶防护网2拦截，少量的细小碎石由坑内防护网5拦截，需定期清理；风化的细粒部分，由排水管通过水流排除。
本发明一种易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法已在江西某大型铜矿山边坡裂隙涌水治理中成功应用，有效排除了易风化岩质边坡几个点位的裂隙涌水，保证了边坡的稳定性和采场的安全运行。
Claims (5)
1.一种用于易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法，其特征在于采用以下步骤实施：
1)根据易风化岩质边坡(9)裂隙涌水部位面积大小、涌水量大小及裂隙涌水部位的形状，确定左、右导水墙(3)、拦水墙(11)的布设位置、高度，所述的左、右导水墙(3)位于易风化岩质边坡(9)裂隙涌水部位两侧外缘布设，拦水墙(11)位于易风化岩质边坡(9)涌水部位下游布设，左、右导水墙(3)和拦水墙(11)构成开口梯形且梯形的开口长边位于边坡的上游方向，开口梯形的短边为拦水墙(11)；
2)清理超出易风化岩质边坡(9)裂隙涌水部位边界外1.5m范围内坡面上已有的风化松散岩石，继而在易风化岩质边坡(9)裂隙涌水部位及其外围铺设坡面防护网(1)，在左、右导水墙(3)、拦水墙(11)布设位置开挖地基，地基基础应深入坡面稳定层岩下0.4m及以上；在靠近拦水墙(11)的内侧边坡体内挖掘集水坑(6)；
3)在地基基础上施工固定锚杆(4)，相邻的固定锚杆(4)间距为0.6～1.5m，并伸入易风化岩质边坡(9)稳定基岩1.5～2.5m；固定锚杆(4)上部作为导水墙(3)、拦水墙(11)、集水坑(6)的钢筋混凝土的立筋，继而浇筑导水墙(3)、拦水墙(11)、集水坑(6)，同时在集水坑(6)内预埋一段排水管(7)；所述集水坑(6)的底部深入隔水层，集水坑(6)的两侧与导水墙(3)连为一体，集水坑(6)的下侧与拦水墙(11)连为一体(4)；
4)待导水墙(3)、集水坑(6)、拦水墙(11)的混凝土满足设计强度后，在集水坑(6)顶部布设坑内防护网(5)，在左、右导水墙(3)和拦水墙(11)顶部布设墙顶防护网(2)，在集水坑(6)顶部布设坑内防护网(5)；
5)最后延伸、固定排水管(7)至易风化岩质边坡(9)下游截排水沟或采坑排水池(10)。
2.如权利要求1所述的一种用于易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法，其特征在于：所述的坡面防护网(1)由固定锚杆(4)固定在坡面上，墙顶防护网(2)由膨胀螺丝固定在拦水墙(11)和导水墙(3)顶部，坑内防护网(5)由膨胀螺丝固定在集水坑(6)顶部；所述的排水管(7)由管卡和短锚杆固定在坡面或坡面加固工程上；所述的导水墙(3)应超出易风化岩质边坡(9)裂隙涌水部位左右边界线1.0m布设，所述的拦水墙(11)应超出易风化岩质边坡(9)裂隙涌水部位下游边界线2.0m布设。
3.如权利要求1或2所述的一种用于易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法，其特征在于：所述集水坑(6)的容积和排水管(7)的内径由涌水量和排水速度大小，通过迭代计算确定；所述的固定锚杆(4)的直径为20～35mm的防腐螺纹钢，固定锚杆(4)铅垂布置或垂直坡面布置。
4.如权利要求3所述的一种用于易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法，其特征在于：相邻的固定锚杆(4)间距为0.8～1.2m，并伸入易风化岩质边坡(9)稳定基岩1.8～2.2m。
5.如权利要求4所述的一种用于易风化岩质边坡裂隙涌水灾害治理的方法，其特征在于：所述的坡面防护网(1)由DO/08/300镀锌钢丝绳网和SO/2.2/50镀锌格栅网上下铺设构成，坑内防护网(5)和墙顶防护网(2)采用SO/2.2/30镀锌格栅网，排水管(7)采用内径大于200mm、厚度大于8mm的UPVC管材。
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