王家湾滑坡稳定性分析

　　刘文辉

　　(建材天水地质工程勘察院有限公司，甘肃 天水 741000)

摘 要：滑坡是自然界大量存在的自然地质现象，其稳定性分析评价是工程建设及地质灾害治理的基础，本文分析了甘肃省天水市伯阳镇韩河村王家湾滑坡的基本工程地质特征，并运用传递系数法分析计算了该滑坡在不同工况条件下的稳定性，并提出了相关防止建议。
关键词：滑坡，稳定性分析，传递系数法
　　引言
　　王家湾滑坡位于天水市伯阳镇韩河村，为老滑坡前缘滑坡体上发育的次级滑坡，S25静宁至天水高速公路庄浪至天水段设计路线以路基型式从该滑坡前缘坡脚通过，路线与该滑坡近垂直相交，该滑坡的稳定性直接影响高速公路的安全，本文只讨论该次级滑坡的稳定性。
　　在滑坡进行工程地质调绘的基础上，根据现行规范、规程的要求，对该滑坡采取工程地质钻探、物探，同时进行标准贯入试验、圆锥动力触探试验等原位测试，采取原状土样进行室内土工试验，以正确查明工程地质评价。在对滑坡量化评价时，根据滑坡的地形地貌特点，结合自然降雨条件，水文地质条件等，正确估算暴雨或连续降雨时滑坡滑动面的计算参数，以正确贴合实际的评价滑坡的稳定性，为滑坡的治理提供可行、可靠的工程地质资料。
　　1 工程地质条件
　　王家湾滑坡平面呈 “簸箕”形，主滑方向263°，长度255m，后缘宽度60-120m，前缘宽度约200m，平面面积2.98万m2，滑坡体平均厚度15.40-22.80m，最大厚度32.0m，估算体积5.31×105m3，属大型-深层滑坡。
　　滑坡平面形状明显，后缘圈椅状明显，成圆弧形，出露地层为粉质黏土，为老滑坡滑坡体。滑坡后缘高程1155.20～1160.50m，可见滑壁高差5.20～10.50m。滑坡两侧冲沟发育，冲沟呈“V”字形，深度5～10m，上部宽度8～15m，界限明显。滑坡体上部为耕地，错台较为明显，横向上呈楔形，滑坡纵向上后缘台地较明显，前缘坡度较大，约22°，局部陡坎发育。
　　根据钻孔揭露滑面，结合地质调绘及物探资料，推测该滑坡滑面呈近似圆弧形，滑坡体主华段、抗滑段及阻滑段较明显。
　　该滑坡滑坡体地层岩性为黄土状土(Q₄^del)，黄褐色，稍密，以粉性土为主，虫孔发育，含水量较高，压缩性高，表层为耕土，植物根系发育，降雨时有利于雨水下渗;含砾粉质黏土(Q₄^del)，棕红色，可塑-硬塑，土质不均匀，为下伏砂砾岩滑坡堆积产物，可见砂砾岩碎块，块状裂隙发育，较为松散。
　　滑坡滑带土为含砾粉质黏土，棕红色，局部灰黑色，饱和，可塑，切面光滑，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，砾粒含量35%左右，一般粒径2-15mm，棱角状，滑坡滑带土特征明显。根据钻孔揭露，滑带土厚度0.50～1.60m，平均厚度1.10m。
　　滑坡滑床地层岩性为砂砾岩(E)及变质砂岩(D₂f)，呈不整合接触。砂砾岩呈棕红色，中厚层状构造，泥质胶结，呈强风化，裂隙发育，岩芯部分呈块状，周边出露岩层产状221°∠11°，沿坡面顺层。变质砂岩呈青灰色，中细粒结构，块状构造，裂隙发育，裂隙面可见锈红色锈迹，风化层厚度大于10m，属强风化，钻孔岩芯破碎，多呈碎块状、粉末状，少量短柱状，周边出露岩层产状31°∠40°，沿坡面顺层。
　　2水文地质条件
　　钻孔揭露滑坡地下水一般发育，地下水为孔隙-裂隙水，水量小，仅在滑面附近有少量揭露，钻孔内无稳定地下水位。地质调绘显示，该滑坡后缘无泉水出露，两边冲沟无常流性流水，滑坡体上无地表泉水出露。
　　滑坡体前缘有常流性河流毛峪河，估算平均流量1.2m3/s，河流走向338°，近垂直滑坡主滑方向，对滑坡体前缘有明显冲刷，冲刷陡坎高度3.20～7.50m。
　　3滑坡稳定性分析
　　3.1稳定性计算方法
　　该滑坡滑面明显，滑面为折线形，近似圆弧形，其稳定性分析计算采用《公路滑坡防治设计规范》JTG/T 3334-2018推荐方法传递系数法进行计算分析。传递系数法是一种边坡稳定性极限平衡计算方法，其计算忽略个计算条块条间剪应力，并假定各单元滑坡推力的作用方向平行于相应条块底面，假定推力的作用点位于条块间侧面中点。传递系数法为滑坡稳定性分析时计算剩余下滑力的常用方法，计算得到的结果基本符合实际情况，在工程建设中得到广泛应用。
　　传递系数法滑坡稳定性安全系数按下式(3-1)计算^[3]：

       (3-1)
       (3-2)

　　Fs — 稳定安全系数;
　　Ti、Ti-1 — 第i和第i-1滑块剩余下滑力(KN/m);
　　Wi — 第i块段滑块的自重应力(kN/m);
　　αi、αi-1 — 第i和第i-1滑块对应滑面的倾角(°);
　　φi — 第i滑块滑面内摩擦角(°);
　　ci — 第i滑块滑面岩土粘聚力(kN/m²);
　　Li — 第i滑块滑面长度(m);
　　Ψi — 第i滑块剩余下滑动力传递至i+1滑块时的传递系数。
　　3.2滑坡体计算工况及参数取值
　　(1)滑坡体计算工况及荷载组合：
　　正常工况：自重+地表荷载;
　　非正常工况Ⅰ：自重+地表荷载+暴雨或连续降雨;
　　非正常工况Ⅱ：自重+地表荷载+地震作用。
　　(3)滑坡稳定状态划分
　　本滑坡的稳定状态按下表3-1划分^[3]：
　　表3-1 滑坡稳定状态划分

　　(3)滑坡稳定性分析计算参数取值
　　依据《公路滑坡防治设计规范》JTG/T 3334-2018，该滑坡危害程度分级为严重，滑坡防治工程安全等级为Ⅰ级，滑坡防治工程设计稳定安全系数正常工况取1.30，非正常工况Ⅰ取1.20，非正常工况Ⅱ区1.10。
　　项目区内地震基本烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度为0.30g，地震动反应谱特征周期为0.45s。地震工况下，地震作用综合系数0.25;地震作用重要性系数1.70;水平向地震系数0.20。
　　滑坡滑体及滑带土的重度及抗剪强度参数取值根据室内重塑土的土工试验及野外原位试验综合取值，见表3-2。
　　表3-2 滑坡体试验参数取值

　　3.3滑坡稳定性分析及评价
　　(1)计算剖面
　　根据工程地质调绘，综合工程地质条件，综合选取1---1剖面为计算剖面，1---1剖面工程地质断面见图3-1，计算分块图见图3-2。

　　(2)滑坡稳定性安全系数计算结果
　　根据计算，正常工况滑坡稳定系数1.317，滑坡处于稳定状态;非正常工况Ⅰ滑坡稳定系数1.069，滑坡处于基本稳定状态;非正常工况Ⅱ滑坡稳定系数0.990，滑坡处于不稳定状态。
　　(3)剩余下滑力计算结果
　　各工况对应的滑坡防治工程设计稳定安全系数计算剩余下滑力结果见下图3-3：

　　3.4分析与防止措施建议
　　根据计算结果，正常工况下，该滑坡处于稳定状态;非正常工况Ⅰ，该滑坡处于基本稳定状态，但安全储备不足;非正常工况Ⅱ，该滑坡处于不稳定状态，计算结果与滑坡现状基本符合。
　　该滑坡随着暴雨或连续降雨和在地震荷载的作用，滑坡的稳定性降低，说明滑坡滑面的饱和软化及荷载的增加是滑坡稳定性降低的主要因素，因此，建议拟建高速公路设计时应做好以下几点：
　　①做好滑坡体的防排水设计，对滑坡后缘台地拉裂缝进行碾压回填，并做好防渗处理，在滑坡体前缘滑体坡面修建排水渠，防止雨水下渗诱发次级滑坡的可能。
　　②拟建高速公路通过时应抬高路面标高，在该段采用填方路基的形式通过，使得工程建设起到反压滑坡坡脚的目的，以增加滑坡的整体稳定性。
　　③在高速公路通过处在滑坡侧垂直于滑坡主滑方向设置抗滑桩，增加滑坡稳定性。
　　④高速公路施工时严禁超挖，严禁坡脚开挖取土等，严格控制不利于滑坡稳定的因素。
　　⑤加强滑坡监测，监理动态监测体系，实时监测滑坡状态。
　　结语
　　(1)王家湾滑坡为一大型-深层滑坡，现状正常工况处于稳定状态，非正常工况Ⅰ滑坡处于基本稳定状态，非正常工况Ⅱ滑坡处于不稳定状态,滑坡安全储备不足，拟建高速公路通过时应采取工程措施增加滑坡安全储备。
　　(2)采用传递系数法进行稳定性计算，结果表明在滑坡不同位置剩余下滑力差异明显，工程建设时需结合工程建设实际，根据工程通过部位具体问题具体分析、研究。
　　(3)滑坡稳定性安全系数与滑面土的含水量基本呈反比的关系，做好滑坡防排水及增加滑坡阻滑段荷载是增加滑坡安全储备的有效措施。
　　参考文献
　　[1]李广信,张丙印,于玉贞.土力学(第二版)[M].北京：清华大学出版社，2013.
　　[2]JTG C20-2011,公路工程地质勘察规范[S].北京：人民交通出版社，2011.11.
　　[3]JTG/T 3334-2018,公路滑坡防治设计规范[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2018.12