滑坡穩定性及其治理方法分析

賈林，康富，李付定，孫曉鵬，梁瑞

（1.甘肅能源化工職業學院，蘭州 730207；2.甘肅有色工程勘察設計研究院，蘭州 730000）

1 引言

近年來，甘肅地質災害頻發，特別是瞬時強降雨和持續降雨導致多處地質災害隱患點復活，出現大量地質災害，給居民的財產帶來損失或使人們生命安全受到了嚴重威脅，如舟曲泥石流和成都雷打石滑坡等。現以蘭州新區西岔園區西岔村張家墩東南側潛在滑坡的形成機理及發展趨勢進行研究。通過對該區地質環境勘查和滑坡體分布和發育規律調研，結合區內經驗數據及參數進行其形成機理分析、穩定性評價和發展趨勢預測，為該滑坡的防治提供豐富的理論依據，同時，為研究區乃至蘭州新區滑坡防治提供可靠的物理力學參數。

2 滑坡穩定性分析評價

2.1 滑坡的地形地貌

西岔園區西岔村張家墩東南側潛在滑坡平面上呈不規則長方形，如圖1 所示。縱長50～150 m，前緣、中部及后緣寬度差異不大，在60～65 m 間，滑坡體后緣以上較陡，地形坡度40°～55°，局部有基巖形成陡坎。可將此滑坡分別從上、中、下3 處作剖面（Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ）分成3 個次級滑坡對它進行研究。東南側第四紀和素填土廣泛地分部，成因類型為風積和重力堆積。在研究區中的巖性組成為：上部為素填土、砂質粉土、泥巖覆蓋，厚度從幾米至上百米，下部主要為第三系軟弱黏土巖和脆弱礫巖，還有星片或條帶狀出露的堅硬侵入巖、層狀堅硬-半堅硬的二疊系、三疊系沉積巖以及層狀堅硬震旦系變質巖。

圖1 滑坡平面

2.2 計算方法

蘭州新區其氣候特點是干燥寒冷、降水量小，蒸發強烈、晝夜溫差大，滑坡不應該十分發育。然而，在這一地區滑坡卻十分常見，分別從天然、暴雨和地震3 種工況進行穩定性定量評價。根據傳遞系數法，在考慮重力、靜（動）水壓力的情況下對西岔園區西岔村張家墩東南側潛在滑坡進行計算，計算簡圖如圖2 所示。

圖2 傳遞系數法計算簡圖

Ti—作用于第i 塊段的滑動面上的滑動分力，kN/m；Qi—地震水平力；Ni—第i 塊段滑動面的法向分力，kN/m；Pi、Pi-1—分別為第i 塊、第i-1 塊滑體的剩余下滑，kN/m；Ri—作用于第i 塊段的抗滑力，kN/m；θi—第i 塊段土的內摩擦角，（°）；n—滑塊數

穩定性系數FS計算公式為：

式中，ψj為第i 塊段的剩余下滑力傳遞至i+1 塊段的傳遞系數（j=i），Rn為作用于第n 塊段(最模塊段)的抗滑力，kN/m；Tn為作用于第n 塊段（最模塊段）的滑動面上的滑動分力，kN/m。

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanθi+1

θi+1為第i+1 塊段土的內摩擦角，（°）；αi為第i 塊段滑動面傾角，（°）。

根據結果，對照表1 進行定級。

表1 滑坡穩定狀態分級

2.3 分析評價

根據對研究區內3 個次級滑坡穩定性系數計算和工程地質勘察，結合區內經驗數據及參數進行其形成機理分析和發展趨勢預測，滑坡整體穩定評價如下：該滑坡為涉水滑坡，第二次級滑坡在處滑體中部（剖面Ⅱ-Ⅱ）已產生移動，第一次級滑坡在滑體上部（剖面Ⅰ-Ⅰ）處于基本穩定狀態，但安全儲備還不夠；第三次級滑坡在滑體下部（剖面Ⅲ-Ⅲ）處于不穩定狀態，在誘發因素下極易產生剪切位移，滑體產生滑移失穩。場地北東側及西側為土質斜坡，穩定性安全儲備不夠，并波及鄰近的場地周邊區域，導致此區域穩定性差、適宜性差。該區不宜布置重要房屋建筑。通過必要的地基基礎處理后才能布置房屋建筑。由于工程建設適宜區地表為根植層，土體較松軟，房屋建設宜采用基礎埋深不低于2 m 的條形基礎或樁基礎。

3 防治措施

3.1 治理原則

結合治理目的：邊坡達到穩定、滿足相關規范和抗震設防要求及任務。擬定如下治理原則：結合實際，做到在經濟上合理，技術上可靠，在保證安全的前提下，盡量使用易于施工、可操作性強的治理措施，達到一次根治，不留后患的原則；利用有限的治理工程費用產生最大的治理效益，逐步改善區內地質生態環境。

3.2 方案建議

根據斜坡的發育特征，穩定性綜合評價結果、危害對象以及場地實際條件，在充分考慮治理工程安全性與可行性、經濟合理性等因素，考慮到資金有限、治理條件有所限制，本次可行性研究勘查階段建議：

1）推薦方案一

對剖面Ⅰ-Ⅰ與剖面Ⅱ-Ⅱ處不穩定斜坡（坡腳及坡體）進行削坡減載，采用兩級擋土墻進行支擋，剖面Ⅲ-Ⅲ不穩定斜坡進行回填降低坡度增加穩定性，3 處不穩定斜坡整體采用綜合截排水系統，治理完成后進行覆土綠化。

2）推薦方案二

對剖面Ⅰ-Ⅰ與剖面Ⅱ-Ⅱ處不穩定斜坡（坡腳及坡體）進行削坡減載，對第一、第二次級滑坡(剖面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ)不穩定斜坡坡腳設置抗滑樁增大滑動面的黏聚力，從而達到提高坡體的整體穩定；對剖面Ⅲ-Ⅲ不穩定斜坡進行回填降低坡度，增加穩定性。3 處不穩定斜坡整體采用綜合截排水系統，治理完成后進行覆土綠化。

本次對西岔園區西岔村張家墩東南側潛在滑坡穩定性在定性評價的基礎上，進行了定量評價。定量評價選取具有代表性的剖面（Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ）作為研究面（見表2），結合實際情況可知：

表2 3 個剖面在不同工況下的穩定情況

1）斜坡面覆蓋11.30～30.34m 的雜填土，下伏地層為粉土。該區域斜坡兩側坡度陡，坡高較高；中部坡度較緩，坡度小，斜坡最不利結構面位于雜填土于粉土接觸面；

2）斜南側覆蓋2.5～6.82 m 的雜填土，下伏地層為粉土；東側覆蓋4.8～11.5 m 的雜填土，下伏地層為泥巖，泥巖東側坡腳處層面起伏較大。該區域斜坡坡度陡，坡高較高，西側斜坡最不利結構面位于雜填土于粉土接觸面，最東側泥巖坡腳層面起伏大，斜坡已經出現變形跡象，局部已發生滑動，剖面Ⅱ-Ⅱ不穩定斜坡發生地質災害的可能性大；

3）斜坡覆蓋3.80～21.00 m 的雜填土，下伏地層為粉土。該區域斜坡坡度陡，坡高較高，斜坡最不利結構面位于雜填土于粉土接觸面剖面Ⅲ-Ⅲ不穩定斜坡發生地質災害的可能性大。

4 結語

通過對蘭州新區西岔園區西岔村張家墩東南側潛在滑坡的形成機理及發展趨勢研究，對已產生的滑動的邊坡以及瀕臨滑動的邊坡進行穩定性分析和發展趨勢提供地質力學參數和理論數據，來消除安全隱患，減少或避免同類滑坡造成的一些安全隱患。治理方案應與所在地規劃、環境保護相結合、經濟實用，盡可能在防治工程實施的同時，能夠保護人民生命財產安全的永久性防治工程。