新疆天山公路K601處大型滑坡穩(wěn)定性分析

李天宏

新疆天山公路K601處大型滑坡穩(wěn)定性分析

李天宏

（新疆瑪納斯河流域管理局，新疆石河子832000）

通過采用Geo-Slope軟件對新疆天山公路k601處大型滑坡在不同工況條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。根據(jù)鉆孔資料及滑坡邊界特征在Slop/W模塊中建立該滑坡的計算模型，采用多種方法進(jìn)行計算，結(jié)果認(rèn)為在天然工況條件下，滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨工況下1-1、3-3滑體，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，2-2處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在地震工況條件下，滑坡體處于完全不穩(wěn)定狀態(tài)，需采取相應(yīng)措施。

邊坡滑坡；滑坡變形；滑坡穩(wěn)定性分析；安全系數(shù)

新疆天山公路地處新疆高山地區(qū)，由于高山地區(qū)特殊的地理環(huán)境，在天山公路修筑時，進(jìn)行了大面積的巖體開挖工作，從而導(dǎo)致了原有的地質(zhì)環(huán)境狀態(tài)失衡，另外因為新疆高山地區(qū)極端惡劣的氣候以及地震災(zāi)害頻發(fā)，因此也導(dǎo)致了天山公路滑坡病害的程度和區(qū)域范圍不斷擴(kuò)大[1]。基于此，開展天山公路大型滑坡穩(wěn)定性分析，具有極其重要的意義。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

新疆天山公路k601處滑坡地勢南部高北部低，4500 m～5000 m的海拔高程，因為受到了北天山地質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用，地形特點呈現(xiàn)出了顯著的分帶性，滑坡區(qū)地處北天山婆羅科努山，是構(gòu)造侵蝕的中～高山區(qū)。滑坡區(qū)路段是婆羅科努山北奎屯河上游的河谷，為中～高山區(qū)，地平面以上高度為1350 m～1700 m。滑坡體的巖性是第四系全新統(tǒng)崩坡積的碎塊石土，20 m～50 m的厚度，主要是由因風(fēng)化作用而使滑坡頂部巖層剝落形成，以紫紅色的石炭系中統(tǒng)沙大王組（C2sh）、玄武巖（灰綠色）為下伏基巖，巖層的產(chǎn)狀為190°～200°∠60°～70°，基巖為中硬—堅硬巖石的一種，因構(gòu)造應(yīng)力的影響，裂隙、節(jié)理發(fā)育明顯，大多數(shù)呈現(xiàn)出裂鑲嵌的結(jié)構(gòu)。

該滑坡位于北天山地震帶中部斷裂區(qū)，強(qiáng)烈的造山活動造成了這一區(qū)域地震多發(fā)，且該地震帶以淺源地震為主，具有以下特點：地震頻率高且強(qiáng)度大，發(fā)震構(gòu)造相同。通過查閱相關(guān)歷史資料得知，在該區(qū)域300 km的范圍內(nèi)，發(fā)生4.7級以上的地震的次數(shù)高達(dá)181次。其中，發(fā)生8級以上地震的次數(shù)為3次，7.0～7.9級地震的次數(shù)為7次。再據(jù)1970年到2000年這30年間，新疆臺網(wǎng)的地震測觀記錄，區(qū)內(nèi)發(fā)生5.0級以上的地震次數(shù)高達(dá)9次，4.0～4.9級地震44次。基本都為淺源地震，且大都在在10 km～35 km的范圍內(nèi)。

在《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2001）中，記錄了該區(qū)域地震的詳細(xì)動參數(shù)，通過查閱后，得知該區(qū)域的地震動峰值及反應(yīng)譜特征周期加速度分別為0.30 g和0.40 s，與地震基本烈度為Ⅷ度的地震相對應(yīng)。

1.2 水文地質(zhì)條件

山區(qū)的地下水受到區(qū)域性斷裂的控制，主干斷裂的復(fù)合部位與次一級構(gòu)造形態(tài)跡象作為水源充沛的場所，性能優(yōu)異，也常作為泉水出露聚集的地區(qū)。地下水富存部位還有基巖與覆蓋層接觸部位及第四紀(jì)松散堆積物內(nèi)。滑坡區(qū)位于歐亞大陸內(nèi)部，為北天山氣候亞區(qū)，夏季高溫少雨，冬季寒冷干燥，年溫差大，降水量受到山區(qū)的地形高程的影響較大，據(jù)相關(guān)資料顯示，在海拔470.7 m～3500 m的地區(qū)，降水量為177.6 mm～397.7 mm，且海拔每上升100 m年降水量就會增長16.3 mm，山區(qū)降水集中在每年4月～7月。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡發(fā)育特征

如圖1滑坡體的位置圖所示，公路從滑坡體前部穿過，其右側(cè)為深路塹，其坡度在46°到55°之間，其下為河床與道路水平面高度差為115 m的奎屯河深切河谷，滑坡體地形自然的坡度為22°～28°。受沖擊的溝壑形成的滑坡體南北方向的界線影響，溝壑外部岸坡均為基巖，上寬下窄的長舌形為大致的形狀，河谷為尖端指向，滑動方向近于與公路正交，最寬處在滑坡頂部達(dá)500 m，滑坡中部為其最窄處約200 m，在現(xiàn)寬為240 m的公路通過處，方向垂直于公路的長度約1200 m。滑坡體的后部為“凹型”，寬約52 m的中部平臺，似橢圓形的平面，滑動的方向垂直于長軸。

經(jīng)地質(zhì)測繪以及實際測得的剖面狀況可以得到，滑體主要由崩坡積的碎塊石土組成，以紫紅色為主的石炭系中統(tǒng)沙大王組、玄武巖（灰綠色）為下伏基巖，基巖與崩坡積的碎塊石的觸碰面為底部滑裂面，其上呈現(xiàn)出較為平坦的坡狀，約17°～22°。滑坡體的厚為23 m～27 m，滑坡體的方量為約640萬m3，是一個大體積的碎石土堆積體的滑坡。

2.2 滑坡體變形特征

滑坡體上集中發(fā)育的地帶，是三處拉裂縫集中帶，整個滑坡也被該三處拉裂縫集中帶分為了3處次級滑坡。

一級滑坡位于坡面長度約180 m～250 m，相對高差約75 m，地形坡度23°～35°。滑坡體主要發(fā)育了6條裂縫，裂縫延伸方向和滑動方向垂直。單個拉裂縫寬5 cm～25 cm，最大的長度達(dá)到4 m。約0.5 m～3.5 m的切割深度。按照主滑面上的鉆孔資料，大致認(rèn)識到滑體的前部滑坡體厚在22 m～31 m之中，滑坡體方量約88萬m3。長約170 m的二級滑坡主滑方向，約20°～35°的坡度。在寬約40 m的后緣拉裂縫集中帶共有4條主拉裂縫，其余為未伴生的小拉裂縫。主拉裂縫長10 m～30 m，裂縫寬8 cm～40 cm。

二級滑坡體上有一條排水的溝渠，寬約0.5 m。該排水溝被滑坡錯斷，水渠出現(xiàn)顯著裂痕，縫寬達(dá)2厘米，部分已經(jīng)嚴(yán)重毀壞。按照鉆孔ZT14-2號資料，該次級滑坡體厚約22～26 m，滑坡體總的方量大約為100萬m3。

三級滑坡主滑方向長約600 m～670 m，坡度約23°～35°。按照物探資料推斷該滑體厚33 m～47 m，滑坡體的方量約479萬m3。

圖1 滑坡體位置圖

圖2 滑坡體剖面圖

表1 滑坡計算參數(shù)選取表

表2 滑體1-1安全系數(shù)計算結(jié)果

表3 滑體1-2安全系數(shù)計算結(jié)果

表4 滑體1-3安全系數(shù)計算結(jié)果

3 滑坡穩(wěn)定性計算

滑坡區(qū)地質(zhì)剖面如圖2所示，在天然、暴雨、地震三種不同工況條件，通過采用Geos-lope對其進(jìn)行穩(wěn)定性分析[2]。

按照實際試驗數(shù)據(jù)及結(jié)合工程實際，綜合確定了該滑坡區(qū)的計算參數(shù)如表1所示。

采用Geos-lope軟件對該滑坡體進(jìn)行穩(wěn)定性分析，根據(jù)鉆孔資料及滑坡邊界特征在Slop/W模塊中建立該滑坡的計算模型，并對滑坡體1-1、1-2、1-3分別建立模型，巖土體模型采用Mohr-Coulomb模型[3]。采用一般方法(Ordinary)、摩根斯坦—普瑞斯（Morgenstern-Price）法、畢肖普（Bishop）法、簡布（Janbu）法計算穩(wěn)定性。其計算結(jié)果如表2所示。

由表2～4可知，在天然工況下，該邊坡1-1、3-3滑體處于穩(wěn)定狀態(tài)，2-2滑體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨工況下, 1-1、3-3滑體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，2-2滑體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在地震工況下，1-1、2-2、3-3滑體均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)論

通過對新疆天山公路k601處天然大型滑坡地質(zhì)特征及穩(wěn)定性分析，可以的出以下結(jié)論：

（1）該滑坡區(qū)處于大陸性北溫帶干旱氣候，降水主要集中在夏季，年降水量為177.6 mm～397.7 mm，且該滑坡位于北天山地震帶中部斷裂區(qū)，該地震帶以頻率高且強(qiáng)度大的淺源地震為主，山區(qū)降水和淺源性地震頻發(fā)是導(dǎo)致該滑坡產(chǎn)生的重要原因。

（2）該滑坡區(qū)為大型滑坡，其變形主要為張拉裂縫，大氣降水后，上部碎塊石層滲透性較大，下部基巖相對隔水，地表水迅速入滲，在基巖頂部滯留，加大了土體的自重壓力，產(chǎn)生了孔隙水壓力和動水壓力，使得滑動面上的抗滑力下減，再加上多次地震作用，致使滑坡的穩(wěn)定性下降，還可能由蠕滑-拉裂滑坡發(fā)展成為整體滑坡。

（3）由滑坡區(qū)穩(wěn)定性分析可得到，在天然工況條件下，該滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨工況下1-1、3-3滑體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，2-2滑體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在地震工況條件下，滑坡體處于完全不穩(wěn)定狀態(tài)，需采取相應(yīng)的措施。

[1]韓敘領(lǐng).平嶺大型滑坡穩(wěn)定性分析及治理方案研究[J].中外公路,2016（05）:1-4.

[2]林賢蓬.基于Geo-Slope的某滑坡堆積體穩(wěn)定性分析[J].中國水運，2010,10（2）:121-122.

[3]童建波,何坤.基于Geo-Slope的土質(zhì)滑坡穩(wěn)定性分析[J].成都大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2014,33(4):394-397.

Stability Analysis of Large Landslide at K601 Section of Tianshan Highway in Xinjiang

Li Tianhong
（XinjiangManas River Basin Authority，Shihezi 832000,Xinjiang）

By using Geo-Slope software,the stability of large landslide at k601 in Tianshan Highway of Xinjiang is analyzed under different working conditions.According to the drilling data and landslide boundary characteristics,the calculation model of the landslide is established in the Slop/W module.The results showthat the landslide is in steady state under natural working conditions.1,3-3 slip body,in an unstable state,2-2 in the less stable state;in the earthquake conditions,the landslide bodyin a completelyunstable state,need totake appropriate measures.

Slope landslide；Landslide deformatio；Landslide StabilityAnalysis and Safetyfactor

U412.22

A

1673-9000（2017）02-0036-03

2016-12-06

李天宏（1971-），男，陜西渭南人，工程師，主要從事水利工程運行管理工作。