旁多滑坡滑帶土抗剪強度參數分析與確定

孫 政，李占軍，許蘊寶，田作印

(中水東北勘測設計研究有限責任公司地質處,吉林長春130021)

1 概述

滑坡滑帶土抗剪強度參數是滑坡穩定性定量評價和抗滑工程設計時計算滑坡推力所必需的重要參數，常常出現摩擦角相差1°～2°,而推力可能成倍增加,故其參數選擇直接影響著滑坡推力的計算和整治工程方案的選定，因此，滑帶土強度參數的正確與否至關重要。由于土介質的多樣性，成因、成分、結構、滑動過程及滑坡體本身的復雜性，加之其強度隨外界因素變化而變化，且滑帶大多在地面下一定深度，致使現場大型剪切試驗不易實施（坡體本身已不穩定），而僅靠室內儀器試驗很難準確地模擬滑帶土（尤其是土夾碎石）的實際受力狀態和變化過程，故試驗數據很難直接用于計算，必須聯系滑坡的實際狀態和發展趨勢進行反算并加以修正方可使用。

旁多滑坡位于西藏旁多水利樞紐壩區下游發電廠房與泄洪兼導流洞出口之間的山坡處，上游邊緣距壩軸線約200 m，分布高程4 032～4 200 m，總體呈N10°E展布，傾向SE。山坡角一般為30°～35°，前緣鼓丘明顯，其下為Ⅱ階地，中后部為緩坡，滑坡后側陡崖基巖裸露。滑坡體兩側各發育有1條沖溝，雨季積水，有明顯的水流沖刷痕跡。滑坡體平均厚度20.2 m，面積為4.8×104m2，估算體積97.1×104m3。該滑坡分3個區：Ⅰ、Ⅱ區為第四系松散堆積物組成的滑坡體，后緣有明顯的緩坡段；Ⅲ區為巖質邊坡，巖性為閃長玢巖和熔結凝灰巖。

通過現場取樣分析，滑帶土特征為：

巖性以為粉土質砂和粉土質礫為主，厚約20～30 cm，灰黃色，濕～飽和，密實。角礫含量約40%～50%，粒徑 2～10 mm，大者可達30 mm；砂含量約60%，以中粗砂為主，其余為粉土。該層分布連續，厚度變化不大，局部可見鐵錳結核，具風化殘積特征，可見明顯的磨光面和擦痕。傾角接近基巖面傾角，為傾角變化較小的折線形。

2 滑帶土抗剪強度參數確定方案分析

滑帶土抗剪強度參數可以通過不同的手段確定，大致可以分為室內、外試驗結果、反算分析法及相似滑坡類比法3大類，但每種手段各有優缺點。

2.1 滑帶土的抗剪強度參數室內、外試驗

室內實驗由于主要通過鉆孔取心采樣后送試驗室分析，其缺點主要表現為：①試驗樣難以保證為原狀樣，不能完全代表滑帶土的特征；②試驗參數僅代表取樣點的滑帶抗剪強度參數；③受取樣環境條件及試驗手段制約，試塊中無含大塊石樣，且在室內試驗中，樣塊中的礫石料剔除。因此，室內試驗成果僅代表所取樣點的參數，且由于樣塊中的礫石料在試驗中予以剔除，滑帶抗剪強度參數小于實際值。

室外實驗（現場大型簡切實驗）：優點是現場試驗，代表滑坡變形時的滑帶力學性質與狀態。缺點是費用高、周期長并受場地限制。

2.2 反算分析法

滑坡反算分析依據的原理是當荷載條件和滑面(帶)抗剪強度參數的實際情況一致時，滑坡的理論最小穩定系數接近于1，而略小于1相對應的最危險滑面，與滑坡的實際滑面一致。優缺點為：①為數學模型類比，成本低，但受原始資料精確度的限制；②代表整個滑面力學參數的平均指標(c，φ)值。

2.3 類比法

該方法實際為滑帶抗剪強度參數的統計分析法，根據滑坡的成生環境基本相似性，從而借鑒和反推調查滑坡的抗剪強度參數。優缺點為：①為室內數學模型類比，成本低，但受原始資料精確度的限制；②代表整個滑面力學參數的平均指標(c,φ)值。

3 不同方法確定的滑帶土抗剪強度參數

3.1 室內試驗

在現場采取旁多滑坡滑帶土試樣原樣，按照土工試驗規程進行室內剪切試驗。這次試驗采用固結快剪法，共進行4組試驗。表1為旁多滑坡滑帶土室內試驗結果。

表1 滑帶土室內試驗成果表

3.2 反算分析法

反算法的基本假設為：①土是均質的，其單位容重已知；②斜坡地形剖面能準確定義(確定)，即地形線已知；③實際滑面幾何形態已知；④作用在實際滑面的孔隙水壓力已知。采用傳遞系數法對旁多滑坡主剖面進行了反演分析，根據旁多滑坡的變形現狀，滑坡處于暫時穩定，Fs取1.0～1.05，旁多滑坡由于無統一地下水水位線，未考慮水位。根據穩定性計算與分析，滑帶土抗剪強度參數反算分析結果見表2。

表2 滑帶土抗剪強度參數反算分析結果

3.3 類比法

依據滑帶土所處工程地質環境的相似性，也可應用工程類比的方法選取滑帶土抗剪強度參數。比較全國各地類似地質條件的滑坡滑帶土的強度指標表3。

表3 各地滑帶土計算強度指標經驗數據表

4 旁多滑坡滑帶抗剪強度參數建議

滑帶土抗剪強度參數的選取既依賴于試驗成果和合理的分析計算，同時也需要依據邊坡的實際地質條件，做出合理的判斷分析。室內外試驗成果是確定滑帶土抗剪強度參數的基礎。由于試樣的制備、試驗設備等多種因素的影響，使得整個試驗成果不一定能反映邊坡地質實際。因此需要對所研究的滑坡周圍相似成因的其他滑坡，采用工程類比的方法進行參數取值，并結合反算分析法計算抗剪強度參數，最后結合邊坡所存在的現狀去確定滑帶土抗剪強度參數。在勘察中，查明旁多滑坡是有明顯變形但暫時穩定的滑坡，因此滑帶土抗剪強度參數應根據這個特性來綜合確定。綜合以上各種實驗數據，旁多滑坡滑帶土抗剪強度參數建議值，見表4。

表4 旁多滑坡滑帶土抗剪強度參數建議值

5 結論

旁多滑坡滑帶抗剪強度的大小及其變化，直接影響到滑坡的穩定性評價，關系到采用治理措施的有效性，是滑坡穩定分析和治理工程設計的最基本、最重要參數。滑帶土室內試驗結果、反分析值及類比法三大類方法確定的滑帶抗剪強度參數值，差異較大，不能以其中一種手段確定整個滑坡的滑帶土抗剪強度參數。應綜合分析對比各參數值的差異內因，從而科學的確定建議值。實際應用時,采用科學合理的室內實驗、反算分析法、類比法等綜合多種方法評估滑帶土的強度參數被證明是有效的途徑。

［1］張倬元，等.工程地質分析原理［M］.北京:地質出版社.

［2］工程地質手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社.

［3］李智毅，王智濟，楊裕云.工程地質學基礎［M］.武漢：中國地質大學出版社，1990.

［4］旁多水利樞紐可性行研究報告［R］.中水東北勘測設計研究有限責任公司，2009.