燈山村滑坡穩(wěn)定性分析研究

李發(fā)榮

摘要：在滑坡災(zāi)害中，滑坡穩(wěn)定性分析至關(guān)重要，對(duì)其防治效果起著決定性的作用，故通過借助各種科學(xué)手段和“定性+定量”評(píng)估方法進(jìn)行詳細(xì)勘查滑坡特征，然后分析滑坡變形的破壞形式和程度，最后分析其穩(wěn)定性，并得出準(zhǔn)確可靠的結(jié)論很有必要。選擇燈山村滑坡為研究案例，借助“定性+定量”評(píng)估方式和其他科學(xué)合理的方法對(duì)該滑坡進(jìn)行了詳細(xì)勘查，以勘查結(jié)果為基礎(chǔ)，又綜合評(píng)價(jià)了其穩(wěn)定性，希望能為后期科學(xué)合理的滑坡防治舉措選擇奠定一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：滑坡?參數(shù)反演?“定性+定量”評(píng)估方法?穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：P642

Research?on?the?Stability?Analysis?of?the?Landslide?in?Dengshan?Village

LI?Farong

（149?Brigade，?Gansu?Bureau?of?Coal?Geology，?Lanzhou，?Gansu?Province，?730030?China）

Abstract：?In?landslide?disasters，?the?stability?analysis?of?landslides?is?crucial?and?plays?a?decisive?role?in?their?prevention?and?control?effect.?Therefore，?it?is?necessary?to?conduct?a?detailed?exploration?of?the?characteristics?of?landslides?through?various?scientific?means?and?the?"qualitative+quantitative"?evaluation?method，?then?analyze?the?failure?form?and?degree?of?landslide?deformation，?finally?analyze?their?stability?and?draw?accurate?and?reliable?conclusions.?This?article?selects?the?landslide?in?Dengshan?Village?as?a?research?case，?uses?the?"qualitative+quantitative"?evaluation?method?and?other?scientific?and?reasonable?methods?to?conduct?a?detailed?exploration?of?the?landslide，?and?comprehensively?evaluates?the?stability?of?the?landslide?based?on?exploration?results，?hoping?to?lay?a?certain?theoretical?foundation?for?the?selection?of?scientific?and?reasonable?landslide?prevention?measures?in?the?later?stage.

Key?Words：?Landslide;?Parameter?inversion;?"Qualitative+quantitative"?evaluation?method;?Stability?evaluation

在我國(guó)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率較高，其中滑坡災(zāi)害產(chǎn)生的危害較大，輕則破壞生態(tài)環(huán)境的平衡，重則給我國(guó)帶來不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失，基于此，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性、其影響因素、滑坡變形破壞形式等進(jìn)行深入分析，并采取科學(xué)的方法對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，然后采取相應(yīng)措施進(jìn)行滑坡的有效治理，對(duì)我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的治理有著一定的意義。

在滑坡防治工程建設(shè)中，滑坡的現(xiàn)狀穩(wěn)定性及其變化趨勢(shì)的分析至關(guān)重要，不僅關(guān)系著防治方案的制訂，還關(guān)系著經(jīng)濟(jì)性防治工程場(chǎng)地的選擇，而在具體防治工程結(jié)構(gòu)的確定中，某滑坡推力值發(fā)揮的“指導(dǎo)”作用無可替代，故要對(duì)這兩方面的分析做到高度重視。基于地質(zhì)分析進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性的定量分析，其實(shí)是將滑坡穩(wěn)定性量化，即賦予其一定的數(shù)值，當(dāng)前分析滑坡穩(wěn)定性的常見方法除了有各種圖表法和應(yīng)力應(yīng)變分析法，還有模型試驗(yàn)法和極限平衡法等。

本文以甘肅省武威市涼州區(qū)燈山村滑坡為例，經(jīng)過對(duì)燈山村滑坡詳細(xì)勘查，采用定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式對(duì)該滑坡進(jìn)行了穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。在該滑坡穩(wěn)定性的定量評(píng)價(jià)中，穩(wěn)定系數(shù)和其他參數(shù)的計(jì)算通過傳遞系數(shù)法、試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)類比+反演計(jì)算等方法完成，其中傳遞系數(shù)法屬于極限平衡法。希望本文中得到的相關(guān)結(jié)論能為滑坡的防治提供一定的參考。

1滑坡概況

以燈山村滑坡主滑方向?yàn)榻缦蓿髠?cè)高于右側(cè)，兩側(cè)呈現(xiàn)為“不對(duì)稱”，平面、剖面形態(tài)分別近似呈“簸箕”形和直線形，部分區(qū)域呈“微凸”狀，兩側(cè)邊界均較平直，滑坡整體上窄下寬，上寬368?m，下寬445?m，滑坡坡度、面積、高度、主滑方向、長(zhǎng)度依次為38°～50°、14.6×104?m2、223?m、272°、360?m。

燈山村滑坡有著清晰的弧形后壁，高10～40?m?，滑坡體上部滑壁明顯，左右分別向下延伸逐漸尖滅；滑坡體中下部在修建公路時(shí)對(duì)滑坡原始地形進(jìn)行了改變。滑坡剪出口位置在平面上很難確定，經(jīng)鉆探揭示，推測(cè)剪出口基本接近坡底。滑坡沒有形成明顯的滑坡平臺(tái)，上部整體上呈現(xiàn)出明顯的凹槽狀負(fù)地形，而下部顯得較為雜亂，滑坡體中部地形起伏較大，形成鼓丘。經(jīng)過勘測(cè)發(fā)現(xiàn)，在沿滑坡體側(cè)壁周圍，有卸荷裂隙形成，數(shù)量較多，有的呈現(xiàn)為線型，有的呈現(xiàn)為弧形，垂直錯(cuò)距、深度、寬度的最大值依次約為0.5?m、2?m、2?m。滑坡體中部鼓丘下部發(fā)育有弧形滑動(dòng)面。滑坡前緣為堆積物覆蓋，在地面上，既看不見剪出口，也看不見滑動(dòng)帶，進(jìn)行鉆探和計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在燈山村七組房屋東側(cè)部分滑坡中的20～42.5?m地層中埋有體積為304×104?m3滑動(dòng)帶，屬大型層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)滑坡[1-2]。

燈山村滑坡地形在劇烈的滑動(dòng)中發(fā)生顯著改變后，其剖面形成了圖1中顯示的形態(tài)，進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性分析發(fā)現(xiàn)，該滑坡屬于老滑坡體，目前的狀態(tài)比較穩(wěn)定。

2滑坡形成機(jī)制分析

2.1內(nèi)因

滑坡區(qū)斜坡高差較大，原始斜坡高在240?m左右，坡度28°左右，滑坡發(fā)生前斜坡可能存在較大的臨空面；地層結(jié)構(gòu)方面，上部為厚度5?m左右的第四系風(fēng)積粉土，下部為新近系強(qiáng)風(fēng)化砂巖，降水易沿節(jié)理裂隙入滲；下部砂巖風(fēng)化強(qiáng)烈，已成細(xì)砂狀，膠結(jié)差，當(dāng)降水入滲后，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)將成倍減小，可見此層強(qiáng)風(fēng)化砂巖為不穩(wěn)定巖體，本區(qū)發(fā)育有較多相同類型滑坡的也證明了這一點(diǎn)。另外，本區(qū)地下水豐富，上部地層中都存在著有利的地下水運(yùn)移空間，雨季的降水入滲及黃羊河的補(bǔ)充足夠讓斜坡巖土保持在一個(gè)濕—飽和的含水狀態(tài)，當(dāng)降水持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，大量雨水入滲充滿孔隙產(chǎn)生靜水壓力，地下水排泄時(shí)，還產(chǎn)生動(dòng)水壓力，因此降雨對(duì)斜坡的穩(wěn)定也會(huì)產(chǎn)生較大影響，也是決定坡體是否滑動(dòng)的因素之一。

2.2外因

主要包括地震、降水兩個(gè)方面。地震對(duì)斜坡穩(wěn)定的影響最為直接，頻繁地震不僅破壞了斜坡巖土體的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)烈地震還給斜坡體一個(gè)巨大的附加下滑力，本區(qū)為地震設(shè)防烈度8度區(qū)，地震作用應(yīng)該是該滑坡滑動(dòng)的主導(dǎo)因素。經(jīng)走訪調(diào)查并查閱資料，該滑坡及周邊處于同一方向的多個(gè)滑坡均由1927年5月的古浪大地震引發(fā)。降水對(duì)斜坡的影響主要表現(xiàn)為入滲后形成的地下水對(duì)斜坡體的影響，在此不再贅述。總之，燈山村滑坡區(qū)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等內(nèi)在條件不利于斜坡的穩(wěn)定，而地震、降水的共同作用促成滑坡的滑動(dòng)。

3穩(wěn)定性定性分析

通過分析發(fā)現(xiàn)，影響其穩(wěn)定性的因素較多，比如巖土性質(zhì)和巖土體結(jié)構(gòu)、人類工程活動(dòng)等，再比如地震、降水、地下水、復(fù)活地形等，在這些因素中，造成滑坡體不穩(wěn)定性形成的因素主要有巖土性質(zhì)、巖土體結(jié)構(gòu)，而很可能誘發(fā)滑坡出現(xiàn)大幅度滑動(dòng)的因素較多，包括地震、人類工程活動(dòng)、降水等。進(jìn)行燈山村滑坡勘測(cè)發(fā)現(xiàn)，該滑體目前并未發(fā)生顯著的地物形變，也未形成新的、寬度較大的裂縫，這意味著該滑坡目前的狀態(tài)比較穩(wěn)定，若滑坡不受上述幾種主要因素的影響，其復(fù)活的概率很低。但如果前緣發(fā)生大規(guī)模開挖坡腳，不排除在坡底抗滑力減小的情況發(fā)生滑坡復(fù)活的可能，同時(shí)強(qiáng)烈地震也極有可能誘發(fā)滑坡沿原滑動(dòng)面的滑動(dòng)，如遇強(qiáng)降雨后的強(qiáng)地震這種最不利組合出現(xiàn)，滑坡整體復(fù)活的可能性較大[3-6]。

4穩(wěn)定性定量計(jì)算

4.1計(jì)算模型的建立

因?yàn)闊羯酱寤聦俅笮蜕皫r層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)滑坡，且砂巖風(fēng)化嚴(yán)重，其滑面的形態(tài)近似圓弧，故在定量分析該滑坡穩(wěn)定時(shí)，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）中的相關(guān)要求，采取極限平衡法中的傳遞系數(shù)法，具體的計(jì)算公式：

4.2計(jì)算參數(shù)確定

計(jì)算參數(shù)包括重度、粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ，根據(jù)在燈山村滑坡處取的滑帶土原狀樣進(jìn)行c、φ值測(cè)定，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果重度為17.9?kN/m3，c值為13.2???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????ka，22.69°為φ的取值，將這些取值代入公式進(jìn)行計(jì)算，得到的結(jié)果為0.84，即為燈山村滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)，說明滑坡狀態(tài)并不穩(wěn)定。由于現(xiàn)狀下燈山村七組滑坡處于基本穩(wěn)定至穩(wěn)定狀態(tài)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果參數(shù)得出的穩(wěn)定性系數(shù)不符。因此基于本次勘查處于研究階段，所以c、φ值選取我們采用試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)類比和反演計(jì)算相結(jié)合的方法確定，查閱《滑坡學(xué)與滑坡防治技術(shù)》（中國(guó)鐵道出版社，王恭先等編著）提供的經(jīng)驗(yàn)值及相關(guān)類似工程提供的經(jīng)驗(yàn)值并依據(jù)根巖土力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮取c值為28.0kPa，φ值為26.5°；反演計(jì)算的方法求出，公式如下：

反算剖面為滑坡臨界滑動(dòng)時(shí)主滑方面的剖面（圖1）。

經(jīng)計(jì)算滑坡滑帶土的綜合黏聚力c值為17.6kPa，內(nèi)摩擦角φ值為25.1°。

4.3穩(wěn)定性計(jì)算

4.3.1滑坡計(jì)算基本荷載組合

包括自重和地震力，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001），武威市涼州區(qū)設(shè)防烈度為Ⅷ度，地震動(dòng)峰值加速度按50～100年超越概率為10％計(jì)算，取0.2g。滑坡體受力組合形式分為以下兩種情況：（1）自重力；（2）自重＋地震力（加速度為0.2g，地震系數(shù)為0.05）。

4.3.2計(jì)算方法

經(jīng)計(jì)算在現(xiàn)狀條件下，滑坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.062，考慮烈度為Ⅷ度地震作用力時(shí)滑坡的穩(wěn)定系數(shù)為0.935。和上述定量分析所得結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)定量和定性分析燈山村滑坡的穩(wěn)定性所得結(jié)果表現(xiàn)為一致。

因?yàn)榛瑒?dòng)面的深度較大，少量的降水對(duì)滑坡穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響可以忽略，但長(zhǎng)期持續(xù)降水過程對(duì)滑坡的影響較大，然而由于降水量是一個(gè)不確定值，所以在穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)很難用精確的數(shù)據(jù)反應(yīng)降水對(duì)滑坡穩(wěn)定的影響。顯然很明顯，降水入滲不僅增大土體重度，減小滑動(dòng)面的c、φ值，同時(shí)還增加靜水壓力或動(dòng)水壓力，這些變化將大大降低計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)。故本文在計(jì)算滑坡穩(wěn)定性時(shí)，并未將降水產(chǎn)生的影響考慮在內(nèi)。

5穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

通常情況下，滑坡的穩(wěn)定性取決于諸多因素，包括內(nèi)部和外界兩大類，比如人類工程活動(dòng)、降水、地震等，這些因素屬于外界因素；而地下水、巖土性質(zhì)、復(fù)活地形條件、巖土體結(jié)構(gòu)等，這些因素屬于內(nèi)部因素，通過分析發(fā)現(xiàn)，造成滑坡不穩(wěn)定性形成的因素主要有巖土性質(zhì)、復(fù)活地形條件、巖土體結(jié)構(gòu)等，而誘發(fā)滑坡滑動(dòng)的因素有地震等。

通過采取定量+定性的分析方法綜合分析燈山村滑坡的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)此滑坡目前的狀態(tài)比較穩(wěn)定，但若是滑坡區(qū)內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈地震或長(zhǎng)期強(qiáng)降水，另外，若周圍開展較大的人類工程活動(dòng)等，都會(huì)使滑坡的復(fù)活率顯著提升，從而導(dǎo)致滑坡很可能出現(xiàn)較大幅度的滑動(dòng)。

6結(jié)語

滑坡地質(zhì)災(zāi)害對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民群眾的生命安全具有廣泛而又深刻的影響，不僅會(huì)給人們的財(cái)產(chǎn)和生命帶來一定的威脅或損傷，還會(huì)給社會(huì)環(huán)境造成一定的破壞，甚至給社會(huì)的和諧發(fā)展帶來一定的不利影響。基于此，結(jié)合滑坡災(zāi)害特征，采用定量+定性分析方法綜合評(píng)價(jià)滑坡的穩(wěn)定性，才能得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，從而為滑坡的防治提供有力參考。

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