土體滑坡治理的合理設計與計算

王浩宇，葉洪平

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司)

0 引 言

土體滑坡是我國的主要自然災害之一，頻繁的滑坡災害給我國造成了巨大的損失，因此，加強其治理工作是重中之重。但是土體滑坡治理本身就是一個比較復雜的工程，再加上我國在這一方面的技術還未發展成熟，所以我國對于土體滑坡的治理還存在很多漏洞，尤其是設計和計算方面，導致其治理效果還不是很理想。因此，加強對我國土體滑坡治理的合理設計和計算是目前的重要任務。

1 我國土體滑坡治理的現狀

我國的土體滑坡災害較為嚴重，給工程建設和人們的生命財產安全造成巨大影響，以2011年為例，我國土體滑坡導致的災害類型及所占比例見圖1，可見滑坡災害所占比例最大，造成巨大損失。長期以來，我國不斷加強對土體滑坡災害的治理和研究，并取得了一定的成績，例如:我國有很多可供借鑒的滑坡治理的成功經驗。但是因為理論和技術上的不成熟，我國的滑坡治理還存在諸多漏洞，例如:設計存在的不足、人為因素等。目前我國對滑坡的治理使用的設計方法比較趨于保守，在理性分析方面還存在很多不足，造成這種現狀的原因是多方面的，主要有以下幾個方面:(1)一些設計人員對土體滑坡機理缺少正確的認識，在設計方案時只是憑借主觀經驗來進行設計工作;(2)施工單位為降低治理成本，在對土體滑坡進行治理時，沒有對治理方案進行仔細推敲，甚至部分施工單位壓根沒有進行治理方案的設計，也沒有制定詳細的治理計劃，施工行為比較盲目，可想而知，治理效果不盡如人意;(3)對滑坡治理所需要的勘察和實驗工作缺乏正確的認識，對資料的收集情況也不甚了解，導致土體滑坡治理缺乏專業性。綜上分析，在滑坡治理中，應用理論指導實踐，減少主觀盲目性，對滑坡治理做到合理設計、精確計算，以減少滑坡災害。

圖1 2011年我國滑坡災害類型及所占比例

2 土體滑坡治理的合理設計應注意的問題

2.1 勘察和試驗

在對土體滑坡進行治理過程中，要首先對滑坡的周圍環境進行勘察，有效了解土體滑坡的破壞程度，之后進行測繪工作，根據測繪結構繪制相應的滑坡體地形圖。最后要采取一定的措施來確定滑坡區的地質結構以及具體位置等情況。通常采取的方法是鉆探法或者是物探法。采用鉆探法施工時，要掌握一定的施工工藝，要根據滑坡的實際結構大小將滑動主軸上布置孔，以方便后續的水工、土工工作的開展，從而有效地了解土體中的水的性質。了解地下水具體情況對于了解土層的物理力學性質有一定的參考價值，在進行土體試驗時，要采取重復剪切的方法來進行，并且要測定殘余粘聚力以及殘余內摩擦角這兩個指標，能夠方便后續的土體滑坡治理的設計與計算。

2.2 抗滑結構的設計位置和作用力分析

土體滑坡治理進行合理設計應注意以下幾個方面的問題。首先，確定其結構的受力位置，一般來說，合理的設計位置應是在抗滑段以及主滑段相接處的界面上，其應對其內力進行準確計算，同時還應將外力荷載等受力情況下考慮進去。其次，考慮各種附加荷載，如:滑體后緣平臺上動載荷靜載等，以及作用力，如:抗滑力等。需要特別注意的是，在計算抗滑結構的內力計算時，應以提高計算精度為目標，因為其計算結果直接關系著土體抗力，對治理效果影響較大。

3 土體滑坡計算

3.1 土體滑坡穩定性計算

(1)無粘性土體滑坡，顧名思義，是指土粒之間無粘聚力，所以土體坡面不發生滑坡機制的前提是組成坡面的土單元在一定程度上保持足夠的穩定性，則由土單元組成的土質邊坡就可以保持穩定，其穩定性計算見圖2 和公式1、公式2、公式3。

圖2 一般粘性土坡

(2)粘性土是指土粒相互之間具有粘聚力，這種土質邊坡在發生滑坡危害時，土體整體向下滑動，而且各個地方的土體粘聚力不同，因此，單一的計算某塊土體的穩定性是不能夠代表整個邊坡的穩定性的，粘性土邊坡滑坡危害比較大，因此做好其穩定性計算工作至關重要。考慮到坡體的平面問題，如果將處在滑動面以上位置的土體單元看作是一個剛體，并將此剛體看作脫離體，并以此為基礎分析其在極限平衡條件下，脫離體和滑動面的作用力。而粘性土坡的安全系數是以土體邊坡的平均抗剪強度和平衡剪應力來確定的，如公式4 所示。

(3)通常情況下，如果土體邊坡的滑動面上的法向力發生變化，則土體的抗剪強度也會發生變化，現以飽和粘性土邊坡為例，在不排水剪的情況下，即φu=0，則其穩定性分析如公式5 所示。

(4)如果處在邊坡連續滑動面下面位置的土體定義為一個剛體，且這種剛體不發生變形，采用條分法將土體滑動面上個點法向應力，進而分析各點的土體作用力，同時根據其極限平衡條件，確定安全土體的安全系數，這種方法叫做條分法，是確定土體滑坡的穩定性常用的方法。

3.2 土體滑坡推力計算

在進行土體滑坡推力計算時，應注意在以下幾個前提下進行計算:首先，在滑動面和速度大致保持一致的情況下，將滑體看作是一個計算單元，并按照滑體滑動的主軸方向上的滑體的產狀和巖土性質，來進行鉛直條塊的劃分。其次，土體滑坡推力計算不能只選擇一個斷面來進行計算，應選擇處在平行滑動方向的斷面，且至少選擇3 條，且這三個斷面中必須包括一個主滑斷面。另外，在對具有多層滑面的滑體進行推力計算時，應計算每層滑面的推力，并在這些計算值中取最大值作為滑體的推力。值得注意的是:常用來計算滑坡土體推力的傳遞系數法是有一定的適用條件的，如在平行滑動的滑體，且傾角小且無明顯變化得情況下比較適用。現以抗滑樁為例，對土體滑坡推力進行具體分析。如圖3 所示。(1)取BG 作為抗滑樁設計推力，沒有考慮抗滑樁的設置，沒有充分考慮到滑坡體前緣抗滑段的作用，沒有明確的力學依據。(2)取CF 段作為抗滑樁設計推力，該方法在使用上容易使抗滑樁的設計推力偏大，偏于保守，容易造成浪費。(3)取EF 段作為抗滑樁設計推力，該方法最大程度地考慮了樁前滑體的剩余抗滑力，抗滑樁所承擔的設計推力偏小，導致樁前滑體不能滿足工程要求。(4)取DF 段作為抗滑樁設計推力，使抗滑樁的設計具有安全性和穩定性，且成本適中。

圖3 抗滑樁設計推力計算簡圖

則弧BD 的算法:CD 段被定義為剩余下滑力，這種作用力是指樁后位置的滑塊向樁前的滑塊所傳遞的作用力，按照推力計算公式見式(6)。

因為抗滑樁的存在，取αi－1=0，Ti－1=CD，并求在這種條件下的Ti，并按照這種計算方法一直計算到樁前最后一塊，如果最后滑塊剩余下滑力趨近于零，則表明CD 段的計算取值是比較恰當的;如果不趨近于零，則說明對CD 段的取值不恰當，應重新取值，并按照上述計算方法重新計算，直到符合要求為止。

4 結束語

綜上分析，土體滑坡是我國的主要自然災害之一，給我國經濟發展和人民生活造成巨大影響，因此，不斷加強其治理措施的研究是至關重要的問題。在土體滑坡治理中，應注意對抗滑結構的合理設計，對各種作用力進行精確計算，如:穩定性、推力等，以提高其治理質量，使其治理措施達到理想效果，減少土體滑坡帶來的損失。

［1］王卓娟，李孝平.抗滑樁在滑坡治理中的研究現狀與進展［J］.災害與防治工程，2009，(1):14.

［2］朱忠榮，寇國祥.興嶺滑坡治理工程事故原因分析［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2010，(5):32.

［3］程建軍，廖小平，王浩，等.滑坡推力計算方法的對比研究與應用［J］.水文地質工程地質，2010，(1):56.