黄土滑坡参数反演及稳定性分析.pdf

：黄土滑坡参数反演及稳定性分析收稿日期：作者简介：李宏（），男，硕士，工程师，从事工程地质、水利水电地质勘察工作李宏，程辉，江荣昊，张晓宇（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 ）摘要：依托某沟道治理工程，针对沟谷两侧不良地质现象（黄土滑坡）进行研究，分析了滑坡的形成原因及变形机制。通过对滑坡体进行原位测试、室内试验及参数反演计算，综合确定了滑带土抗剪强度参数。依据传递系数法分析滑坡体在不同工况下的稳定性，其结果显示：该滑坡在天然状态下，稳定系数为 ，为欠稳定状态；在暴雨状态下，稳定系数为 ，为不稳定状态，在暴雨情况下将加速滑坡的形成。关键词：黄土滑坡；变形机制；参数反演；传递系数法；稳定性分析中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言滑坡作为自然灾害的一部分，对人类的活动有非常大的影响，因此对其进行调查、研究、分析及治理显得尤为重要。滑坡的治理依据主要取决于滑带土的黏聚力（）和内摩擦角（）等强度参数的正确与否 ，值及 值是滑坡稳定性分析和防治工程设计中十分重要而又难于确定的参数之一，其取值方法大致有 类 ：）根据现场及室内试验资料，结合滑带土的地质条件和物理特征选取。）根据滑带土强度参数和物理性质的经验关系进行估算。）假定滑坡体的状态，利用极限平衡法进行抗剪强度参数反演。目前获取滑坡体抗剪强度参数最常用的方法是基于极限平衡理论的反演分析 ，相对于其他两种方法，反演分析相对可靠、简单 。通过反演分析方法，确定了某滑坡滑带土抗剪强度参数指标，为后续滑坡稳定性分析评价及后期治理方案的选择奠定了基础。滑坡体特征分析滑坡体物质成分主要以黏土为主。褐黄色，含铁猛质氧化物，局部含钙质结核，以硬塑状态为主。根据现场钻孔及探井资料显示，该滑坡存在一个滑动带，在滑坡带土样中出现明显的擦痕（见图 ，图 ），滑带中可见大量钙质结核。滑坡变形机制 地质条件影响边坡稳定性的主要因素是岩土体的本身特性。对于土质边坡来说，主要受土体强度、软硬接触面的渗透性的约束。该滑坡隐患体及边坡出露的地层主要为第四系上更新统风成黄土。黄土地层垂直节理发育，内含较?多钙质结核、姜石等，孔隙率高，含水量低，且黄土具有一定的水敏性 ，遇水后抗剪强度会迅速降低，这是形成滑坡的内在原因。同时受地形地貌、构造剥蚀及风化作用影响，风化物厚度较大。地形地貌该滑坡所在勘查区域的地貌单元为构造剥蚀中低山区。滑坡前缘及滑坡后缘相对高差较大，高差近 ；坡度较陡，坡度约 ，按微地貌单元划分为陡坡地带。地貌形态见图 。人类活动根据现场调查，滑坡体下缘将进行深基坑开挖，坡脚距基坑底近 ，应力重新分布而失稳破坏。就本勘查区而言，基坑开挖易产生高陡地形，形成临空面。水文、气候条件勘查区地下水类型主要为第四系孔隙、裂隙水，主要接受大气降水补给，以下降泉水的形式排泄。根据现场调查，滑坡前缘汇聚有一积水坑（见图 ），为滑坡形成的明显特征，积水无法及时排泄，通过渗透使土体结构面的抗剪强度降低，抗滑力减小，而土体重度增加，下滑力增大。同时地下水溶解土体中的易溶物质，改变土体结构和化学成分，对坡体的稳定性产生了影响。以上因素均对斜坡的稳定性产生不利影响，其中降雨对岩土体的浸润作用使其抗剪强度降低是导致崩滑的主要诱发因素。第 卷 第 期年 月 山西建筑?试验参数与反演结果对比 室内试验数据分析通过人工探井方式在该滑坡采取 组土样（包括滑坡土、滑带土）分别进行了快剪、饱和剪切及残余剪切试验，具体试验结果详见表 。表 室内试验成果统计表地层名称试验类别抗剪强度最小值最大值平均值标准值滑坡土（黄土）快剪 （）饱和快剪 （）滑带土（黄土）快剪 （）饱和快剪 （）反复剪 （）抗剪强度参数反演计算滑带土力学参数的反演计算是通过已有资料恢复已破坏滑坡的原始状态，推求处于极限平衡状态时滑坡几何形态参数与滑带土力学参数的关系，从而确定滑带土的力学参数 。内摩擦角 值的变化相对黏聚力 值的变化对滑坡稳定系数的影响更加敏感 ，故此次反演计算将固定黏聚力 值来反算内摩擦角 值。根据 建筑边坡工程技术规范及 滑坡防治工程勘查规范对边坡的整体稳定性分级标准划分：稳定、基本稳定、欠稳定和不稳定，见表 。表 稳定性安全系数分级标准安全系数 稳定性分级不稳定欠稳定基本稳定稳定选取滑坡最不利滑动面进行反演计算，按天然工况进行，依据相关规范稳定性安全系数分级标准选取稳定系数 。反演计算公式如下：（）。反演计算详见表 。反演计算结果详见表 。表 滑带土抗剪强度参数反演过程计算表条块编号 滑面倾角 （）滑动面长度 宽度 土体面积 土体重度 黏聚力 稳定系数下滑力 抗滑力 内摩擦角 （）合计 表 滑带土抗剪强度参数反演计算表 （）（）滑带参数的选取综合室内土工试验、原位测试试验、反演分析计算、工程类比地区经验等因素综合分析确定该滑带土的参数：黏聚力 ，内摩擦角 。稳定性分析 定性分析及评价根据现场调查，拟建道路及箱涵工程位于该滑坡体前缘位置，滑坡的发生对拟建工程的影响甚大。该滑坡第 卷 第 期年 月 李宏，等：黄土滑坡参数反演及稳定性分析体体量中等，滑坡前缘及后缘高差较大，约 ；地形坡度较陡，坡度约 。现场调查发现坡脚处有一处积水，坡体土质明显松软，有踩踏下陷现象，后缘可见多处明显变形及裂缝存在，形成多级台阶，植被覆盖一般，可见明显的“马刀树”（见图 ）。?根据探井显示，滑坡体中上部位上覆坡残积土厚度较小，地形相对较陡；滑坡体下部坡残积土厚度较大，地形坡度相对较小。天然状态下处于稳定状态，发生滑塌的可能性较小。但是，滑坡前缘与侧边道路具有高差、易形成临空面，土体孔隙性大，降雨或强降水作用下雨水易下渗、土体重度增加、强度降低，易发生失稳。在滑坡体前部削坡、修路及施工等人类活动的强烈影响下，坡脚及表面可见少量碎屑物从高陡切坡面散落，这些迹象充分说明该滑坡已重新复活，发生二次滑坡的可能性较大。定量分析及评价选取天然和暴雨两种工况进行稳定性验算，依据表稳定性安全系数分级标准。运用北京理正软件，按照圆弧法计算各剖面稳定性系数计算结果，见表 。表 稳定性系数计算结果表剖面工况稳定系数稳定状态主滑动面自重 欠稳定自重 暴雨 不稳定根据表 计算结果，该黄土边坡总体处于欠稳定状态，且不能够满足滑坡稳定的需求，在强降雨或人为因素的作用下，易产生失稳破坏。结论本文依托某工程，在实际地质勘查资料的基础上，对滑坡的变形机制、抗剪强度参数确定及滑坡稳定性进行了详细的分析计算，得出以下结论：）通过现场人工探井，确定了滑坡的最不利滑动面。）采用极限平衡法对滑带土的抗剪强度参数进行了反演计算，采用最不利原则，确定滑带土的抗剪强度指标为：黏聚力 ，内摩擦角 。）结合地质环境和空间分布特征，对该滑坡体的稳定性进行了定性及定量分析。在滑坡体前缘施工等人类活动及降雨天气的强烈影响下，该滑坡处于不稳定状态，发生二次滑坡的可能性较大。根据计算结果，在天然状态下处于欠稳定状态，暴雨状态下为不稳定状态。）对滑坡的研究分析为稳定性分析提供了一定的理论依据，同时为后续滑坡的防治提供强有力的支撑。参考文献：刘天韵，吕和林 滑坡土体抗剪强度指标反算研究 西部探矿工程，（）：，周平根 滑带土强度参数的估算方法 水文地质工程地质，（）：聂文波，张利洁，胡江运 滑坡治理中抗滑桩设计推力计算探讨 岩石力学与工程学报，（增刊 ）：王守伟，陈艳 边坡失稳机理及强度指标反演分析 山西建筑，（）：门青波，吴兴辉，常玉娟 某滑坡机理分析与稳定性评价 山西建筑，（）：廖秋林，杨志法，尚彦军，等 川藏公路 滑坡滑动带力学参数的反分析 岩石力学与工程学报，（）：邓君君 某土质滑坡参数选取及稳定性分析评价 土工基础，（）：，（，）：，（），：；第 卷 第 期年 月山西建筑