旁多滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)分析與確定

孫 政，李占軍，許蘊(yùn)寶，田作印

(中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司地質(zhì)處,吉林長(zhǎng)春130021)

1 概述

滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)是滑坡穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)和抗滑工程設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算滑坡推力所必需的重要參數(shù)，常常出現(xiàn)摩擦角相差1°～2°,而推力可能成倍增加,故其參數(shù)選擇直接影響著滑坡推力的計(jì)算和整治工程方案的選定，因此，滑帶土強(qiáng)度參數(shù)的正確與否至關(guān)重要。由于土介質(zhì)的多樣性，成因、成分、結(jié)構(gòu)、滑動(dòng)過(guò)程及滑坡體本身的復(fù)雜性，加之其強(qiáng)度隨外界因素變化而變化，且滑帶大多在地面下一定深度，致使現(xiàn)場(chǎng)大型剪切試驗(yàn)不易實(shí)施（坡體本身已不穩(wěn)定），而僅靠室內(nèi)儀器試驗(yàn)很難準(zhǔn)確地模擬滑帶土（尤其是土夾碎石）的實(shí)際受力狀態(tài)和變化過(guò)程，故試驗(yàn)數(shù)據(jù)很難直接用于計(jì)算，必須聯(lián)系滑坡的實(shí)際狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行反算并加以修正方可使用。

旁多滑坡位于西藏旁多水利樞紐壩區(qū)下游發(fā)電廠房與泄洪兼導(dǎo)流洞出口之間的山坡處，上游邊緣距壩軸線(xiàn)約200 m，分布高程4 032～4 200 m，總體呈N10°E展布，傾向SE。山坡角一般為30°～35°，前緣鼓丘明顯，其下為Ⅱ階地，中后部為緩坡，滑坡后側(cè)陡崖基巖裸露。滑坡體兩側(cè)各發(fā)育有1條沖溝，雨季積水，有明顯的水流沖刷痕跡?；麦w平均厚度20.2 m，面積為4.8×104m2，估算體積97.1×104m3。該滑坡分3個(gè)區(qū)：Ⅰ、Ⅱ區(qū)為第四系松散堆積物組成的滑坡體，后緣有明顯的緩坡段；Ⅲ區(qū)為巖質(zhì)邊坡，巖性為閃長(zhǎng)玢巖和熔結(jié)凝灰?guī)r。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣分析，滑帶土特征為：

巖性以為粉土質(zhì)砂和粉土質(zhì)礫為主，厚約20～30 cm，灰黃色，濕～飽和，密實(shí)。角礫含量約40%～50%，粒徑 2～10 mm，大者可達(dá)30 mm；砂含量約60%，以中粗砂為主，其余為粉土。該層分布連續(xù)，厚度變化不大，局部可見(jiàn)鐵錳結(jié)核，具風(fēng)化殘積特征，可見(jiàn)明顯的磨光面和擦痕。傾角接近基巖面傾角，為傾角變化較小的折線(xiàn)形。

2 滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)確定方案分析

滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)可以通過(guò)不同的手段確定，大致可以分為室內(nèi)、外試驗(yàn)結(jié)果、反算分析法及相似滑坡類(lèi)比法3大類(lèi)，但每種手段各有優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 滑帶土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)室內(nèi)、外試驗(yàn)

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)由于主要通過(guò)鉆孔取心采樣后送試驗(yàn)室分析，其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為：①試驗(yàn)樣難以保證為原狀樣，不能完全代表滑帶土的特征；②試驗(yàn)參數(shù)僅代表取樣點(diǎn)的滑帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)；③受取樣環(huán)境條件及試驗(yàn)手段制約，試塊中無(wú)含大塊石樣，且在室內(nèi)試驗(yàn)中，樣塊中的礫石料剔除。因此，室內(nèi)試驗(yàn)成果僅代表所取樣點(diǎn)的參數(shù)，且由于樣塊中的礫石料在試驗(yàn)中予以剔除，滑帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)小于實(shí)際值。

室外實(shí)驗(yàn)（現(xiàn)場(chǎng)大型簡(jiǎn)切實(shí)驗(yàn)）：優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，代表滑坡變形時(shí)的滑帶力學(xué)性質(zhì)與狀態(tài)。缺點(diǎn)是費(fèi)用高、周期長(zhǎng)并受場(chǎng)地限制。

2.2 反算分析法

滑坡反算分析依據(jù)的原理是當(dāng)荷載條件和滑面(帶)抗剪強(qiáng)度參數(shù)的實(shí)際情況一致時(shí)，滑坡的理論最小穩(wěn)定系數(shù)接近于1，而略小于1相對(duì)應(yīng)的最危險(xiǎn)滑面，與滑坡的實(shí)際滑面一致。優(yōu)缺點(diǎn)為：①為數(shù)學(xué)模型類(lèi)比，成本低，但受原始資料精確度的限制；②代表整個(gè)滑面力學(xué)參數(shù)的平均指標(biāo)(c，φ)值。

2.3 類(lèi)比法

該方法實(shí)際為滑帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析法，根據(jù)滑坡的成生環(huán)境基本相似性，從而借鑒和反推調(diào)查滑坡的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。優(yōu)缺點(diǎn)為：①為室內(nèi)數(shù)學(xué)模型類(lèi)比，成本低，但受原始資料精確度的限制；②代表整個(gè)滑面力學(xué)參數(shù)的平均指標(biāo)(c,φ)值。

3 不同方法確定的滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)

3.1 室內(nèi)試驗(yàn)

在現(xiàn)場(chǎng)采取旁多滑坡滑帶土試樣原樣，按照土工試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行室內(nèi)剪切試驗(yàn)。這次試驗(yàn)采用固結(jié)快剪法，共進(jìn)行4組試驗(yàn)。表1為旁多滑坡滑帶土室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果。

表1 滑帶土室內(nèi)試驗(yàn)成果表

3.2 反算分析法

反算法的基本假設(shè)為：①土是均質(zhì)的，其單位容重已知；②斜坡地形剖面能準(zhǔn)確定義(確定)，即地形線(xiàn)已知；③實(shí)際滑面幾何形態(tài)已知；④作用在實(shí)際滑面的孔隙水壓力已知。采用傳遞系數(shù)法對(duì)旁多滑坡主剖面進(jìn)行了反演分析，根據(jù)旁多滑坡的變形現(xiàn)狀，滑坡處于暫時(shí)穩(wěn)定，F(xiàn)s取1.0～1.05，旁多滑坡由于無(wú)統(tǒng)一地下水水位線(xiàn)，未考慮水位。根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算與分析，滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)反算分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)反算分析結(jié)果

3.3 類(lèi)比法

依據(jù)滑帶土所處工程地質(zhì)環(huán)境的相似性，也可應(yīng)用工程類(lèi)比的方法選取滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)。比較全國(guó)各地類(lèi)似地質(zhì)條件的滑坡滑帶土的強(qiáng)度指標(biāo)表3。

表3 各地滑帶土計(jì)算強(qiáng)度指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

4 旁多滑坡滑帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)建議

滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的選取既依賴(lài)于試驗(yàn)成果和合理的分析計(jì)算，同時(shí)也需要依據(jù)邊坡的實(shí)際地質(zhì)條件，做出合理的判斷分析。室內(nèi)外試驗(yàn)成果是確定滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的基礎(chǔ)。由于試樣的制備、試驗(yàn)設(shè)備等多種因素的影響，使得整個(gè)試驗(yàn)成果不一定能反映邊坡地質(zhì)實(shí)際。因此需要對(duì)所研究的滑坡周?chē)嗨瞥梢虻钠渌?，采用工程?lèi)比的方法進(jìn)行參數(shù)取值，并結(jié)合反算分析法計(jì)算抗剪強(qiáng)度參數(shù)，最后結(jié)合邊坡所存在的現(xiàn)狀去確定滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)。在勘察中，查明旁多滑坡是有明顯變形但暫時(shí)穩(wěn)定的滑坡，因此滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)應(yīng)根據(jù)這個(gè)特性來(lái)綜合確定。綜合以上各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，旁多滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)建議值，見(jiàn)表4。

表4 旁多滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)建議值

5 結(jié)論

旁多滑坡滑帶抗剪強(qiáng)度的大小及其變化，直接影響到滑坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，關(guān)系到采用治理措施的有效性，是滑坡穩(wěn)定分析和治理工程設(shè)計(jì)的最基本、最重要參數(shù)?；瑤潦覂?nèi)試驗(yàn)結(jié)果、反分析值及類(lèi)比法三大類(lèi)方法確定的滑帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)值，差異較大，不能以其中一種手段確定整個(gè)滑坡的滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)。應(yīng)綜合分析對(duì)比各參數(shù)值的差異內(nèi)因，從而科學(xué)的確定建議值。實(shí)際應(yīng)用時(shí),采用科學(xué)合理的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、反算分析法、類(lèi)比法等綜合多種方法評(píng)估滑帶土的強(qiáng)度參數(shù)被證明是有效的途徑。

［1］張倬元，等.工程地質(zhì)分析原理［M］.北京:地質(zhì)出版社.

［2］工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

［3］李智毅，王智濟(jì)，楊裕云.工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)［M］.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1990.

［4］旁多水利樞紐可性行研究報(bào)告［R］.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2009.