澧縣道河街滑坡穩定性評價及防治措施建議

張慧+彭釗+姚鵬+廖濤

摘要：滑坡是我國南方地區常見的一種地質災害，也是澧縣地質災害發育數量最多的災種，滑坡的發生嚴重危害當地人民群眾生命財產安全和社會經濟可持續發展，目前國家對滑坡地質災害治理越來越重視，滑坡穩定性評價方法也進一步發展。本文以澧縣道和街滑坡為例，進行了穩定性評價和推力計算，提出了滑坡治理的措施建議，為該滑坡防治方案的確定及防治工程設計提供了依據。

關鍵字：滑坡；穩定性評價；傳遞系數法；防治措施

1滑坡概況

澧縣道河街滑坡位于道河鄉刻木山村五組，目前滑坡處于不穩定狀態，滑坡危害對象為縣道過往車輛、行人及滑坡體下側集鎮51戶151人生命財產安全，潛在經濟損失1245萬元，險情級別為中型[1-2]。

1.1地質災害體形態特征。（1）滑坡的形態特征。澧縣道河街滑坡，在平面上整體形態呈圈椅狀，后部呈弧形，剪出口沿房屋后側坡腳。滑坡后緣高程56～60m，前緣高程24～26m，相對高差32～36m，地形坡度為22-25°，主滑方向為151°。滑坡體最大寬度190m，縱向長（斜長）75m，平面面積0.95萬m2，平均厚度約8.0m，體積約7.6萬m3。（2）滑坡邊界條件。根據滑坡體的變形跡象、危害對象、地形條件等對滑坡周界進行了圈定。滑坡前緣為房屋后側陡坎坡腳，滑坡后緣根據裂縫確定，左右側根據探槽揭露裂縫情況確定。根據地形地貌及其裂縫特征確定，該滑坡為淺層牽引式小型土質滑坡[3]。

1.2滑坡巖土特征。據探井、探槽、鉆探鉆孔揭示，滑坡滑體主要為第四系沖洪積卵石土：黃褐色～褐色，稍密～中密，稍濕～濕，磨圓度呈次圓狀，卵石含量約60%，粒徑2～6cm，主要組成成分為砂巖及石英砂巖，充填物為粘性土，由古道河沖洪積形成。滑帶為位于卵石土與強風化炭質頁巖接觸界面上的含礫粉質粘土，該層厚約10～20cm，主要成分為軟塑粉質粘土，礫石含量約30%，土體濕潤，含水量相對較高，鉆進較易，飽水后強度軟弱，抗剪強度低。滑床由奧陶系上統炭質頁巖組成，為強風化層，褐色-黑褐色，本次勘探均未揭穿該層。隱晶質結構，薄層狀構造，主要有石英、長石等礦物組成，節理裂隙發育，巖質軟，巖體破碎，巖芯呈碎片狀結構，用手可捏碎。勘查報告提供的巖土層力學參數建議值見表1[4-5]。

1.3地質構造與地震。項目區靠近澧水隱伏斷裂帶。斷裂全長22km，起于張公廟，止于津市縣城。斷裂走向北東東向，傾向北北西，75～80°。澧水隱伏斷層規模較大，多次活動，尤其對蓋層褶皺形變在一定程度上起著控制作用，故其可能切割本區基底。該滑坡區地震動峰值加速度主要為0.10g，地震動反應譜特征周期值為0.35S，地震基本烈度為Ⅶ度，屬中等強度震區。

1.4水文地質條件。勘查區地下水類型主要為第四系孔隙水。由于第四系松散層分布于斜坡地帶，地形有利于自然排水，故僅透水而不含水。基巖裂隙水賦存于下部炭質頁巖中，接受大氣降水入滲補給，由于淺部風化裂隙發育，故含風化裂隙水，富水性微弱。該區侵蝕基準面為道水河床，常年水位標高15.50m左右，地下水逕流排泄條件良好。由于滑坡區地形較陡，有利于自然排水，地下水富水性弱，故地下水對未來防治工程施工影響不大。地下水補給主要為大氣降水，一部分大氣降水通過地表徑流形式排入道河，一部分大氣降水入滲土體，通過土體孔隙滲流流入道河。環境水為弱堿性淡水，水質類型為HCO3-Ca2+。按《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）Ⅱ類環境腐蝕性評價標準進行評價，區內環境水對混凝土及混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。

2地質災害體穩定性計算及評價

2.1 計算剖面的確定。根據地質調查及勘探揭露，滑面為基巖與覆蓋層接觸面附近滑動，滑坡穩定性計算1-1、 2-2、 3-3、 4-4四條剖面進行計算，并對滑面進行穩定性計算（圖2）[6]。

2.2計算參數的確定。采用的巖土物理力學參數合理性是計算評價滑坡穩定性的關鍵[7]，其中滑帶土的抗剪強度參數C、取值更是關系重大。一般采用如下途徑選取巖土物理力學參數：根據勘查試驗結果確定、根據以往同類巖土體參數類比經驗確定、多次反復驗算與實際的地質情況對比達到基本吻合后確定。在滑坡的穩定性和推力計算過程中，對處于受水浸潤、軟化和水墊作用，其抗剪強度參數取飽和狀態時的參數，對于未受水浸潤的滑面取天然狀態的參數。

（1）反演分析值。滑坡反演分析依據的原理是當荷載條件和滑面抗剪強度參數與滑坡的實際情況一致時，邊坡的理論最小穩定系數接近于1；相對應的最危險滑面，與滑坡的實際滑面一致。滑面抗剪強度指標反算的是整個滑面的抗剪強度平均值，可作抗剪強度指標校驗之用。該滑坡目前處于整體變形滑動階段，在自重工況下整體處于基本穩定狀態，但在暴雨工況下，滑坡可能處于不穩定狀態。

式和內聚力和內摩擦角反演公式

反演分析選取2-2剖面作計算剖面，暴雨工況下穩定系數取Fos=1.02，反算方法可采用圖解法，依次取C=0、φ=0，分別反求φ、C值，在C～φ坐標圖上求出直線，并綜合考慮室內試驗數據，最終確定抗剪強度指標（表2）。

滑坡穩定性分析滑面抗剪強度指標C、Φ值及其它物理力學指標的選取需要根據室內試驗、反演分析、工程類比及參考地區經驗綜合確定（表3）。

（2）計算方法。本次計算運用傳遞系數法開展滑坡穩定性系數及剩余下滑推力計算（圖3）。

穩定性系數計算公式如式

滑坡穩定系數Fs的求解公式為

式中Fs為滑坡穩定性系數；下標i為計算條塊編號。Ψ、R、T、N、c、、l、、W、、PW、Vu、Vd、分別為傳遞系數、滑體抗滑力、滑體下滑力、滑體在滑動面法線上的反力、滑動面上巖土體的粘結強度標準值、滑帶土的內摩擦角標準值、滑動面長度、地下水流線平均傾角、自重與建筑等地面荷載之和、底面傾角、單位寬度的滲透壓力、單位寬度巖土體的浸潤線以上體積、單位寬度巖土體的浸潤線以下體積、巖土體的天然容重。

滑坡推力計算如下：

式中：Ks ：推力計算安全系數；Pi ：為第i條塊的推力（KN/m）；Pi-1：第i-1條塊的剩余下滑力（KN/m）。

2.3穩定性計算結果

（1）滑坡穩定性分析成果。按照上述工況及方法進行滑坡穩定性計算，計算結果匯總于表3-3。根據計算結果，對滑坡進行穩定性分析評價，將穩定性劃分為四級：穩定狀態分級：Fs<1.00 不穩定；1.00

（2）滑坡剩余下滑推力計算成果。前已述及該滑坡防治工程級別為Ⅲ級，參照《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T0219-2006）表5，選取該滑坡防治工程設計安全系數如下：工況Ⅰ：自重，采用抗滑安全系數Ks=1.20；工況Ⅲ：自重+20年一遇暴雨，采用抗滑安全系數Ks=1.05工況Ⅳ：自重 + 地震，采用抗滑安全系數Ks=1.05

在穩定性計算的基礎上，按照相關規范，采用傳遞系數法和上述對應工況的安全系數，進行滑坡剩余下滑推力計算。由上表可得滑坡在天然狀態下處于穩定狀態。滑坡在暴雨狀態下滑坡推力比地震狀態大，因此取暴雨狀態下滑坡推力作為設計依據。暴雨狀態下縱剖面1-1處于不穩定狀態，滑坡推力為572.58kN/m；縱剖面2-2處于不穩定狀態，滑坡推力為862.69kN/m；縱剖面3-3處于欠穩定狀態，滑坡推力為69.59kN/m；縱剖面4-4處于不穩定狀態，滑坡推力為50.01kN/m。

2.4穩定性綜合評價。通過采用折線滑動不平衡推力法對勘查區域內的滑坡進行穩定系數及滑坡推力計算，可以得出如下結論：滑坡在工況Ⅰ（自重）條件下，為穩定狀態；在工況Ⅲ（自重+暴雨）條件下，為不穩定狀態；在工況Ⅳ（自重+地震）條件下，為不穩定狀態。滑坡體在降雨條件下，隨著雨水入滲，滑帶抗剪強度急劇下降，下滑力增大，抗滑力減小，滑坡穩定性大大降低；本次滑坡穩定性計算已進一步驗證了當前狀態。

3防治措施建議

根據澧縣道河街滑坡的勘查成果和前述分析，在充分掌握滑坡影響因素、穩定性狀況以及危害對象等的基礎上，結合滑坡區破壞模式，對滑坡建議主要采用以下措施進行治理：（1）地表截排水：攔截滑坡上部山坡匯水，排除場平區及房前屋后地表水；（2）削坡卸荷工程：對滑坡中上部滑體土進行削坡卸載，減少滑坡體方量； （3）錨桿格構梁工程：設置于滑坡推力較大的滑坡區域中后部；（4）擋土墻工程：設置于滑坡推力較小的滑坡區域前緣坡腳；（5）監測工程：建立專業監測與群測群防相結合的立體監測網和簡易監測點相結合的方式，監測滑坡的變形動態。

結論與建議。（1）道和街滑坡屬小型土質滑坡，本次計算運用傳遞系數法開展滑坡穩定性系數及剩余下滑推力計算，計算結果與滑坡實際變形狀態相符。（2）滑坡建議采取“地表截排水溝+擋土墻+錨桿格構梁+擋土墻工程+監測工程”的綜合治理方案，達到消除滑坡隱患，優化人居環境的目標。（3）工程案列對此類型滑坡穩定性計算的參考與借鑒價值。

參考文獻

[1] 中國地質調查局. 滑坡防治工程勘查規范（DZ/T 0218-2006）[J]. 中國地質調查局發展研究中心.

[2] 徐邦棟. 滑坡分析與防治[M]. 北京，中國鐵道出版社， 2001.

[3]陳祖煜，土質穩定性分析[M] 北京，中國水利水電出版社，2005：197-236.

[4] 中國地質調查局. 滑坡防治工程設計與施工技術規范（DZ/T0219-2006）[J]. 中國地質調查局發展研究中心.

[5]中華人民共和國建設部. 巖土工程勘察規范[M]. 中華計劃出版社， 2002.

[6]黃顯貴，陳植華，汪斌. 有限元強度折減系數法在北門溝坡滑坡穩定性評價中的應用[J]. 工程地質學報，2006，（ 05）：665-669.

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