滑坡失稳机理分析对其稳定性评价影响的探究

李小虎

(中煤科工集团武汉设计研究院，湖北武汉 430000)

滑坡(包括边坡，下同)的稳定性及剩余下滑力大小是工程建设及滑坡防治方案选择中的关键问题之一，亦是工程建设者们特别关切的事情[1]。滑坡稳定性的定量分析，是在地质分析的基础上，通过数值计算，给出滑坡稳定性以量的概念。目前常用的分析方法有：极限平衡法、应力应变分析法、模型试验法及各种图表法等[2-4]。极限平衡法是最经典，采用最多，也是目前最成熟有效的一种方法[5-6]。

实际工作中，一般根据滑面类型，有针对性的选择计算公式。

(1)潜在的平面滑移面(此方法适用于顺层滑坡，其特点是具有平缓的、平缓阶梯状的成波状的倾斜滑移面)。

(2)弧形滑移面(包括具有无向、均质和部分切层的滑坡，具有圆弧形、平缓圆弧滑动面)。

(3)楔形滑移面。

(4)折线型或是不规则型[7]。

一般滑坡勘察中，由单一滑面类型来选择计算公式取得了良好成效，然而笔者认为滑坡的稳定性分析及剩余下滑力更应该从滑坡的失稳机理上分析，从而对滑坡的稳定性做综合评价。

1 研究区域概况

某变电站是宜万铁路的配套工程，在初步勘察过程中，发现在该变电站东北侧的自然斜坡中发育一个老滑坡。该滑坡主滑方向为238°，滑坡体沿主滑方向长134 m，沿垂直主滑方向宽155 m，滑体厚6～12 m，平均厚约9 m。

经过详细工程地质勘察，发现滑坡区域主要地层为素填土、第四系全新统残坡积粉质黏土夹碎块石层、第四系全新统冲洪积卵砾石层、老滑坡堆积体的碎块石夹粉质黏土层、滑带土层，基岩为志留系下统龙马溪组泥页岩等，见图1。

图1 某变电站滑坡Ⅱ-Ⅱ′剖面

通过试验、反算等经综合选取，岩土体参数最终确定如表1。

表1 抗剪强度参数

2 工程性质分析及稳定性计算

由表1可知，滑带土为软弱夹层。按常规，认定滑带为潜在滑动面，选取折线形计算模型，采用Morgenstern-Price法对滑坡的四个滑动断面进行计算。工况选择自然状态，按规范将该滑坡工程安全等级定为Ⅰ级，安全系数定为1.3[8]，以其中一个主滑断面Ⅱ-Ⅱ′剖面为例，在天然状态下进行计算。(如图2、图3、表2、图4所示)。

图2 Ⅱ-Ⅱ′剖面天然状态(滑带)

剖面稳定系数加固前加固后所需加固力/(kN/m)滑坡剩余下滑力选取/(kN/m)Ⅰ-Ⅰ'滑带1.2181.3228228Ⅱ-Ⅱ'滑带1.0521.3817817Ⅲ-Ⅲ'滑带1.1411.3385385Ⅳ-Ⅳ'滑带0.9931.3669669

图4 Ⅱ-Ⅱ′剖面天然状态(圆弧)

在滑坡稳定性评估体系中，首先要调查清楚滑坡的地质体条件，建立能反映实际情况的地质模型和计算模型，然后选择较为准确的物理力学参数和稳定性计算方法，才能比较准确地评估滑坡在各种工况下的稳定性状态[9]。

在综合分析该滑坡的地质特性和相关岩土体参数后，笔者认为，滑体表层的残坡积土层的内聚力和内摩擦角偏低，且滑坡前缘由于多种原因，形成高差约8 m左右的陡坡，可能存在圆弧滑动的失稳模式。

经过软件计算分析，找出潜在的圆弧滑动面，并采用简化Bishop法，计算天然工况、稳定系数为1.3时所需要的加固力，计算结果见表3。

表3 某变电站滑坡各剖面剩余下滑力选取结果(圆弧)

对比表2和表3，可以得出如下结论：

①圆弧滑动在Ⅰ-Ⅰ′剖面、Ⅱ-Ⅱ′剖面的加固前稳定系数比选取沿滑带滑动更低，更容易发生失稳滑动现象。

②在按规范要求治理后安全系数同为1.3时，圆弧滑动在Ⅰ-Ⅰ′剖面、Ⅲ-Ⅲ′剖面所需要的加固力较之于选取沿滑带滑动更高，直接影响剩余下滑力的选取。

对于滑坡剩余下滑力的选取，综合圆弧滑动和沿滑带滑动两种模型，各剖面选取其中所需加固力大者作为剩余下滑力(如表4所示)。

可见，本工程实例中，对滑坡滑动潜在滑面的分析，不能简单按折线型进行计算，而应该考虑工程的相关特点，仔细分析其可能存在失稳模型，进而根据不同模型，选取不同的计算方法，得出最为科学的数据。

表4 某变电站滑坡各剖面剩余下滑力选取结果

3 结论

主要介绍了滑坡稳定性分析中的常用分析模型，并提出工程实践中存在的模型处理问题。结合宜万铁路某变电站滑坡的工程实例，采用沿滑带滑动的模型和圆弧滑动的模型两种计算方法，并对计算结果进行对比，验证只有在结合工程特点，建立全面、合理的工程模型的前提下，稳定性分析才是科学全面的。综合本文，可以得出以下结论：

①在滑坡稳定性评估体系中，首先要调查清楚滑坡的地质体条件，建立能反映实际情况、较准确的地质模型和计算模型，然后选择符合实际的物理力学参数和稳定性计算方法，才能比较准确地评估滑坡在各种工况下的稳定性状态。

②滑坡稳定性计算中，失稳模型应该结合相关的滑体工程地质特性确定，而不能简单套用相关模型。

③对于不同滑坡失稳可能，应该选用相关模型的计算方法进行计算处理。一般来说，折线型滑坡选用Morgenstern-Price法、圆弧滑动选用简化Bishop法比较多。

[1] 张武洪.高含水滑坡发生机理及防治技术研究[D].成都：西南交通大学，2009

[2] 王恭先，徐峻龄，刘光代，等.滑坡学与滑坡防治技术[M].北京：中国铁道出版社，2007

[3] 刘晓朋，等.某滑坡分析与治理方案设计[J].铁道勘察，2011(6)：56-60

[4] 向俊红，等.概论滑坡稳定性影响因素[J].铁道勘察，2009(4)：27-28

[5] 胡修文，唐辉明，刘佑荣.传递系数法的模型试验验证[J].岩土力学，2005，26(1)：63-66

[6] 刘华丽，朱大勇，刘富德.滑坡安全系数的多解性讨论[J].岩土力学，2007，28(8)：1661-1664

[7] 刘传正.地质灾害勘察指南[M].北京，地质出版社，2000

[8] DZT/0219—2006 滑坡防治工程设计与施工技术规范[S]

[9] 任伟中，金亚兵，冯光平，等.滑(边)坡稳定性评估探讨[J].岩土力学，2010，31(7)：2130-2134