傳遞系數(shù)法在滑坡穩(wěn)定性評價中的應(yīng)用
——以天水柏林村黃土滑坡為例

李玲玲，王舉平，朱斌

（1甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅天水741025；2廣西地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，廣西桂林541000；3桂林理工大學(xué)，廣西桂林541000）

傳遞系數(shù)法在滑坡穩(wěn)定性評價中的應(yīng)用
——以天水柏林村黃土滑坡為例

李玲玲1，王舉平2，朱斌3

（1甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅天水741025；2廣西地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，廣西桂林541000；3桂林理工大學(xué)，廣西桂林541000）

本文以天水柏林村黃土滑坡為研究對象，采用傳遞系數(shù)法分析了該滑坡在天然狀態(tài)、飽水和地震狀態(tài)下的穩(wěn)定性，認為H1滑坡和H2滑坡在天然狀態(tài)下，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在飽水和地震狀態(tài)下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)；并對評價結(jié)果進行了分析，得出傳遞系數(shù)法是天水黃土滑坡穩(wěn)定性評價的一種簡單實用的評價方法，適用于折線形滑面形態(tài)并考慮土條間作用力，在滿足滑動面折線段連接光滑和坡頂不太陡的情況下，其評價結(jié)果和畢肖法很接近，并且能得出不同部位的滑坡剩余推力大小，但需要與其他方法進行比較分析，綜合得出評價結(jié)論。

傳遞系數(shù)法；黃土滑坡；穩(wěn)定性評價

0　引言

隨著西部大開發(fā)的進一步推進，天水作為關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)的交通樞紐和中心城市之一，必將面臨更加飛速的社會經(jīng)濟發(fā)展，與此同時也面臨著越來越大的環(huán)境壓力。黃土滑坡災(zāi)害越來越影響天水的發(fā)展和人民生命財產(chǎn)安全，是牽制天水社會經(jīng)濟發(fā)展、城市生態(tài)文明建設(shè)的主要地質(zhì)災(zāi)害之一，因而對滑坡穩(wěn)定性評價方法的研究等迫在眉睫。

1　傳遞系數(shù)法

傳遞系數(shù)法屬于滑坡穩(wěn)定性定量評價中的極限平衡法，是以摩爾-庫倫抗剪強度理論為基礎(chǔ)的經(jīng)典方法。極限平衡法中除了傳遞系數(shù)法之外，還有瑞典條分法、Bishop法、Janbu法、還是Morgenstern-Price法、Sarma法等，這些方法都有各自的適用條件和特點，計算步驟也有繁有簡，這類方法在運用時將滑坡體劃分為若干土條，然后建立作用在土條上的力（或力矩）的平衡方程，從而確定穩(wěn)定性系數(shù)。能夠在避免逐步增量非線性計算的基礎(chǔ)上，直接有效的推求出滑坡安全系數(shù)，簡單易行。

傳遞系數(shù)法是《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001）條文說明5.2.8推薦使用的方法，其計算公式為：

在應(yīng)用這種方法評價滑坡穩(wěn)定性時，應(yīng)注意采用的是二維平面法，而滑坡基本是三維的。同時在選取剖面進行穩(wěn)定性評價時，由于各剖面的特征各不相同，得到的穩(wěn)定系數(shù)也會有很大差異，因此，在采用二維平面的計算結(jié)果分析三維滑坡穩(wěn)定性，一定要選取最危險的剖面進行分析，否則得到的穩(wěn)定系數(shù)偏大。運用此類方法對滑坡穩(wěn)定性評價時，首先需要通過詳細的野外工作，確定滑動面位置和形態(tài)、滑動面的物理力學(xué)參數(shù)，通過計算找出最小穩(wěn)定系數(shù)，然后與安全系數(shù)進行比較，從而評定滑坡穩(wěn)定性。

2　應(yīng)用實例

2.1滑坡概況

柏林村滑坡是天水地區(qū)典型的黃土滑坡，柏林村滑坡共發(fā)育有兩處滑坡H1滑坡和H2滑坡，滑體由粉質(zhì)黏土和粉土組成，屬于具有崩滑性質(zhì)的黃土滑坡。H1滑坡位于柏林村滑坡東側(cè)，整體呈簸箕狀，主滑方向為215°，H2滑坡發(fā)育在H1滑坡的西側(cè)，滑坡后壁呈扁寬的圈椅狀，主滑方向為195°。

根據(jù)勘探資料分析，H1滑坡體和H2滑坡體滑體物質(zhì)組成為馬蘭黃土（Q3eol），巖性為粉質(zhì)黏土，淺黃色—深黃色，土質(zhì)疏松，垂直節(jié)理發(fā)育，土體孔隙率高，屬濕陷性黃土。兩處滑坡后部滑

圖1　H1滑坡剖面圖

2.2穩(wěn)定性評價

根據(jù)柏林村滑坡的地質(zhì)條件、穩(wěn)定性影響因素和滑坡區(qū)可能發(fā)生的人類工程活動，分別進行天然狀態(tài)、飽水狀態(tài)和地震狀態(tài)3種工況下的穩(wěn)定性評價。

2.2.1公式選擇

天然情況下的穩(wěn)定性評價公式選用《巖土工程勘察規(guī)范》推薦的滑坡穩(wěn)定性計算公式。

考慮降雨條件時，水體通過裂縫滲入滑體及滑動面將對滑動面產(chǎn)生滲透壓力，選用計算公式為：壁均受馬蘭黃土垂直節(jié)理追蹤發(fā)育而成，中部滑面存在于馬蘭黃土與離石黃土表層古土壤的接觸帶上，滑床為離石黃土上部存在的一層滯水的古土壤，主滑帶為馬蘭黃土，前部與滑坡臨空條件相關(guān)，分析滑動面形狀為似圓弧形。

圖2　H2滑坡剖面圖

考慮地震作用對滑坡穩(wěn)定性的影響時，選用計算公式為：

式中α—第n條塊滑面傾角（°）

β—第n條塊地下水流向（°）

ψ—推力傳遞系數(shù)

Wi—第i條塊的重量（kN/m）

Ci—第i條塊內(nèi)聚力（kPa）

2.2.2計算剖面選擇

分別沿H1滑坡和H2滑坡的主滑方向選取計算剖面，如圖3和圖4所示。

2.2.3計算參數(shù)確定

圖3　H1滑坡計算剖面

圖4　H2滑坡計算剖面

根據(jù)土樣試驗資料及滑坡土體結(jié)構(gòu)特征，滑坡原始坡體主要由粉質(zhì)黏土、粉土組成，剔除極值，取平均天然容重15.8kN/m3，孔隙比0.95，天然比重2.70，滑坡體飽和容重18.70kN/m3。

滑坡抗剪強度參數(shù)根據(jù)對滑體、滑帶土原狀土樣天然狀態(tài)直剪試驗確定見表1。

2.2.4計算結(jié)果

H1滑坡和H2在自然狀態(tài)、飽水狀態(tài)和地震狀態(tài)3種工況下的穩(wěn)定性計算結(jié)果見表2。

2.3評價結(jié)果分析

傳遞系數(shù)法是一種確定性的定量評價方法，適用于折線形滑面形態(tài)并考慮土條間作用力，在滿足滑動面折線段連接光滑和坡頂不太陡的情況下，其評價結(jié)果和畢肖法很接近，并且能得出不同部位的滑坡剩余推力大小。但在本滑坡的運用中，也存在一些影響評價精度的問題，如采用了二維平面代替滑坡三維空間簡化處理；選取計算剖面時，不同剖面的穩(wěn)定系數(shù)有很大差別，而評價中只選擇了最危險的一個剖面進行評價，柏林村滑坡滑坡面為圓弧形，并非折線形，但是接近折線段連接光滑的折線形；本次滑坡抗剪強度參數(shù)采用滑坡帶、滑坡體原狀樣室內(nèi)直剪試驗測定，屬抗剪峰值強度，未進行工程類比和反演分析，鑒于此，評價結(jié)果需要與其他方法進行比較分析，通過定性評價以及模糊數(shù)學(xué)評價，最終結(jié)果基本一致。

表1　滑坡抗剪強度取值表

表2　穩(wěn)定性計算成果表

3　結(jié)語

傳遞系數(shù)法適用于天水黃土滑坡穩(wěn)定性評價，其評價結(jié)果滿足工程設(shè)計精度要求。H1滑坡和H2滑坡在天然狀態(tài)下，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在飽水和地震狀態(tài)下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，總體而言，滑坡穩(wěn)定性比較差。

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TU94+3.2

A

1673-1093（2015）10-0091-04

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.10.022

李玲玲（1983），女，山東萊州人，工程碩士，講師，就職于甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事水文地質(zhì)教學(xué)及科研工作。

2015-05-21；

2015-06-06