大河壩移民安置點后背高邊坡穩定性計算

任紅太

（陜西省水利電力勘測設計研究院勘察分院 陜西 咸陽 712000）

1 工程概況

陜西省引漢濟渭工程大河壩移民安置點位于佛坪縣大河壩鎮以西，地貌單元為子午河右岸山前斜坡，地勢起伏較大，高程520m～560m，相對高差40m左右。巖性為粉質壤土，灰黃色，夾有碎石，結構疏松，潮濕。

大河壩安置點后背斜坡相對高差約40.0m，斜坡表面階梯式農田臺坎高度2m～3m，寬度15.0m～45.0m左右，坡面平均傾角15°～20°。斜坡主要由坡洪積的粉質粘土組成，厚5m～13m，斜坡整體基本穩定。

2 高邊坡穩定性分析

移民安置點地形必需整平，因此施工中將斜坡兩個臺階開挖平整，臺階高5m～9m，臺坎單級坡比1∶0.75～1∶1，使后背形成一高邊坡形態。由于陜南降水較多，遇到暴雨下滲，土體坡淺層迅速達到飽和狀態，坡面形成地表徑流，對坡面造成沖刷，而且重度增加，下滑力增大；同時雨水滲入坡體內部時，粉質壤土抗剪強度又因含水率增加而急劇下降；再加之坡體開挖造成上部土體失去坡腳受力支撐點，導致邊坡失穩下滑。

3 高邊坡穩定性分析計算

根據勘察資料，大河壩移民點位于斜坡之上，其下伏基巖隨地形起伏；距移民點后80m為基巖山體，移民點處基巖埋深約5m～7m，如遇雨水，將會沿基巖面滑動。本次邊坡的穩定性計算采用推力傳遞系數法進行計算。

3.1 剩余推力法的基本理論

基于極限平衡原理的不平衡推力傳遞系數法在滑坡工程實踐中應用得最多，也叫剩余推力法。其按折線滑動面將土體分成條塊，而假定條塊間力的合力與上一條土條底面平行，如圖1所示，根據各分條力平衡條件，逐條向下推求，直到最后一條土條的推力為零。

對于一土條，分別取垂直及平行土條底面方向力的平衡，有：

表1 大河壩高邊坡邊界條件綜合表

表2 土的物理力學性質實驗成果匯總表

同樣根據安全系數定義和莫爾-庫倫破壞準則，有：

式中ψi稱為傳遞系數，以下式表示

剩余推力法計算步驟：不平衡推力法計算時，先假設Fs=1，然后從坡頂第一條開始逐條向下推求Pi，直至求出最后一條的推力Pn，Pn必須為零，否則要重新假定Fs，進行試算。另外，因為分條之間不能承受拉力，所以任何土條的推力Pi如果為負值，此Pi不再向下傳遞，而對下一土條取Pi-1為零。

3.2 邊坡的邊界條件

大河壩高邊坡的邊界條件見表1。

3.3 邊坡穩定計算物理力學參數的選擇

工程區地質勘察土層物理力學指標統計成果如表2。

（1）參數反演

目前斜邊整體上處于穩定狀態，反演分析時選用大河壩后背邊坡體為實體模型，枯雨季節處于整體穩定狀態，穩定系數大于1.0；連續暴雨期間高邊坡將發生變形，地表產生拉張裂縫，其穩定性降低，將產生滑塌。根據《工程地質手冊》中有關規定，可以假定連降暴雨工況時該邊坡處于臨界狀態，其穩定系數為1.0。根據滑帶土室內實驗成果確定滑動面的C值，反求φ值。反演分析模型見圖2。

（2）反演成果

這里主要是通過對滑坡安全系數Kc進行大量計算，并通過滑坡安全系數Kc對比分析滑帶土力學參數的選定。根據上述模型得到的參數反演成果見表3；根據參數反演的結果所做的Kc-φ-C關系曲線見圖3。

表3 剩余推力法反演結果

表4 大河壩后背邊坡穩定性計算匯總表

經過反演分析計算獲得的滑動面抗剪強度參數為：C=14.0kPa；φ=19.0°。

3.4 大河壩高邊坡穩定性計算

根據大河壩的基本地質條件，以地形地貌和邊界條件繪制出縱剖面圖。進而對邊坡體進行條分，以便計算。本次選取高邊坡中間部的一條剖面，將土體分割成14塊土條。大河壩高邊坡的穩定性計算條分剖面如圖4。

推力傳遞系數法分為現狀土體基本飽和狀態下及土體基本飽和狀態+Ⅵ度地震作用下兩種工況進行計算，本次利用Excel的計算功能對各條塊的計算項目進行求解。大河壩后背邊坡穩定性計算匯總如表4。

按《GB50011-2001》規范附錄A工程區抗震設防烈度為Ⅵ度，地震動峰值加速度為0.05g。關于水平向地震慣性力，查工程地質手冊可知，Ⅵ度地震的水平向地震慣性力可用此式計算：Qi=0.05Wi。

4 邊坡穩定性綜合分析評價

根據滑動面安全系數 Kc=，當Kc值大于0時，即累計抗滑力大于累計下滑力，說明邊坡相對穩定；當Kc值小于0時，即累計抗滑力小于累計下滑力，說明邊坡處于極限穩定狀態或不穩定狀態。

由計算結果分析，現狀土體基本飽和狀態下，當剩余下滑力Pi＝0kN/m時，滑動面安全系數Kc＝1.18，說明大河壩移民點現在邊坡穩定性較差；后背高邊坡在Ⅵ度地震區且土體基本飽和時，滑動面安全系數Kc＝0.99，說明后背高邊坡處于極限穩定狀態或不穩定狀態。

綜合分析大河壩移民安置點后背高邊坡在施工中處于不穩定狀態。建議進行處理。

5 結語

陜南地區建筑物多建設于山前斜坡之上，巖性以坡積堆積的粉質壤土及碎石土為主，由于雨水較多，使建筑物后背邊坡土體容易飽和，抗剪強度大大降低，很容易發生滑塌。綜合上述計算分析：大河壩移民點后背高邊坡處于極限穩定狀態或不穩定狀態，建議對擬建的建筑物后背高邊坡必需做好排水措施，防止雨水的入滲。陜西水利