反演分析法在滑坡治理中的應用

陳星光

(中煤科工集團重慶設計研究院有限公司，重慶 400016)

1 概述

某邊坡位于攀枝花市，為修建公路開挖后形成的人工邊坡，該邊坡擬分4階開挖。開挖至第3階臺階時，邊坡頂部產生裂縫，坡體整體失穩，發生大面積滑坡，嚴重危害坡腳在建道路，需及時進行治理。

2 工程地質概況

攀枝花位于攀西大裂谷的中南段，屬于侵蝕、剝蝕的中山丘陵、山原峽谷地貌。項目所在地屬中低山斜坡地貌，原始地形為向南斜坡地形。

該邊坡擬4階開挖，第4級邊坡還未開挖完成。第1級邊坡高10.4 m，按1∶0.75坡率放坡，平臺寬2 m。第2級邊坡高8 m，按1∶0.75坡率放坡，平臺寬2 m。第3級邊坡高8 m，按1∶0.75坡率放坡，平臺寬2 m。第4級邊坡設計高度為8 m，按1∶0.75坡率放坡，現開挖至3 m高。

經實地野外地質調查及鉆探揭露評估區周邊地層為第四系全新統人工填筑土、下伏古生界前震旦系康定群基巖(Pt1d2)組成，地層巖性主要為:素填土，花崗混合巖(Pt1d2)。

3 反演法反算抗剪強度指標

本次計算運用傳遞系數法進行邊坡穩定性及剩余下滑推力計算。

1)邊坡穩定性計算公式。

其中，Rn=［(Wn(1 － ru)cosαn－ Asinαn)－ RDn］tgφiCnLn;Tn=Wn(sinαn+Acosαn)+TDn。

式中:ψj——第i塊的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時的傳遞系數

(j=i)，ψj=cos(αi－αi+1)－sin(αi－αi+1)tgφi+1;

Wi——第 i條塊的重量，kN/m;

Ci——第 i條塊內聚力，kPa;

φi——第 i條塊內摩擦角，(°);

Li——第 i條塊滑面長度，m;

αi——第 i條塊滑面傾角，(°);

A——地震加速度(重力加速度g);

Kj——穩定系數。

2)剩余下滑推力計算公式。

式中:ψ——傳遞系數，ψ=cos(αi－1－αi)－sin(αi－1－αi)·tanφi;

Ti——下滑力，Ti=Wisinαi+Acosαi;

Ri——抗滑力，Ri=Wi(cosαi－ Asinαi)+CiLi;

Pi——第 i條塊推力，kN/m;

Pi－1——第 i條塊的剩余下滑力，kN/m;

Wi——第 i條塊的重量，kN;

Ci——第 i條塊的內聚力，kPa;

ψi——第 i條塊的內摩擦角，(°);

Li——第 i條塊長度，m;

αi——第 i條塊滑面傾角，(°);

A——地震加速度(重力加速度g);

Ks——設計安全系數。

4 反演分析法結果

該滑坡已產生明顯滑動變形，取安全系數K=1.0，選取剖面1—1'和2—2'進行反算，滑帶土c，φ值的計算結果見表1。

表1 c，φ值反演計算結果表

綜合考慮類似工程經驗及反演分析結果，滑帶土物理力學指標選取其平均值，其值如下:

天然狀態:c=19.6 kPa，φ=17.5°;

飽和狀態:c=16.1 kPa，φ=14.5°。

表2 邊坡穩定系數成果表

5 滑坡治理措施

擬采用放緩坡率+水泥砂漿封面對該滑坡進行治理。第1級邊坡按1∶1坡率放坡，平臺寬2 m。第2級邊坡按1∶1.25坡率放坡，平臺寬2 m。第3，4，5級邊坡按1∶1.75坡率放坡，平臺寬度均為2 m。為驗證滑坡的穩定性，取1—1'剖面作為計算剖面進行穩定性計算。參考相關規范確定該滑坡防治工程級別為Ⅲ級:

工況Ⅰ:自重為設計工況，工程設計安全系數取1.15;

工況Ⅱ:自重+暴雨為校核工況，工程設計安全系數取1.05;

工況Ⅲ:自重+地震為校核工況，工程設計安全系數取1.05。

經計算，將1—1'剖面的穩定系數及穩定狀態成果列于表2。

6 結語

針對該滑坡已出現滑動變形破壞，依據地勘資料及現場踏勘，滑坡在極限平衡狀態下，采用傳遞系數法反算求得滑坡的抗剪強度值，通過在滑坡主滑段卸載的方法治理滑坡。設計方案采用:放坡+坡面水泥砂漿封閉;坡頂、坡腳設置截排水系統。工程實踐表明，該項措施有效的控制了滑坡的滑動變形。

［1］DB 50 5029-2004，重慶市地質災害防治工程設計規范［S］.

［2］GB 50330-2002，建筑邊坡工程規范［S］.

［3］DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程設計與施工技術規范［S］.

［4］李海光.新型支擋結構設計與工程實例［M］.北京:人民交通出版社，2011.