某淺層碎石土滑坡穩(wěn)定性分析及治理措施研究

亓兆偉 付茂盛

(華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067000)

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某淺層碎石土滑坡穩(wěn)定性分析及治理措施研究

亓兆偉 付茂盛

(華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067000)

以興隆縣某滑坡工程為背景，基于PLAXIS大型巖土工程有限元設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，構(gòu)建了滑坡體有限元網(wǎng)格模型，對(duì)滑坡體的塑性區(qū)、剪切應(yīng)變?cè)隽?、總位移量等進(jìn)行了分析，指出在實(shí)地條件允許的情況下宜優(yōu)先采用削方減載進(jìn)行滑坡治理，其次為支擋措施，可為同類的滑坡體治理提供一定的技術(shù)參考。

滑坡，數(shù)值計(jì)算，剪切應(yīng)變，總位移量，PLAXIS，塑性區(qū)

0 引言

滑坡是斜坡巖土體沿著貫通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移地質(zhì)現(xiàn)象?；碌臋C(jī)制是某一滑移面上剪應(yīng)力超過(guò)了該面的抗剪強(qiáng)度所致，滑坡常常給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，有的甚至是毀滅性的災(zāi)難。我國(guó)是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家，國(guó)土的70%為山區(qū)，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，是世界上滑坡地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重的國(guó)家之一[1]，滑坡的形成受內(nèi)部靜態(tài)物質(zhì)因子和外部動(dòng)態(tài)誘發(fā)因子的共同影響[2]。如降雨、地震、人工開(kāi)挖邊坡山體等為外部動(dòng)態(tài)誘發(fā)滑坡體發(fā)生的因素，許多學(xué)者針對(duì)特種類型的滑坡或特種降雨參數(shù)條件下，對(duì)降雨作用下的滑坡應(yīng)力應(yīng)變演化規(guī)律方面進(jìn)行研究，本文以興隆縣半壁山鎮(zhèn)驢叫村4組上房子滑坡體為工程實(shí)例，主要研究高陡坡面滑坡體的變形規(guī)律，并對(duì)治理措施進(jìn)行研究，可以為同類的滑坡體治理提供技術(shù)參考。

1 滑坡體概況

滑坡體位于山體植被較發(fā)育的山上，由于村民在山上種植栗子樹(shù)，破壞了原始山體的植被。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，滑坡處山坡高差約50 m，滑體自然坡度約60°～70°，主滑方向68°，由西向東北滑動(dòng)?；麦w長(zhǎng)約94 m，寬287 m，厚一般為2 m～3.0 m，滑坡面積約45 300 m2，體積約11.32×104m3。根據(jù)DZ/T 0218—2006滑坡防治工程勘查規(guī)范滑坡分類，本滑坡屬于碎石土大型淺層滑坡。

2 基本發(fā)育特征

興隆縣半壁山鎮(zhèn)驢叫村4組上房子滑坡的發(fā)育現(xiàn)狀和形成特點(diǎn)，滑坡為一新滑坡?；潞蟊诔霈F(xiàn)小位移錯(cuò)動(dòng)?；驴v長(zhǎng)94 m，橫向平均寬度200 m，面積45 300 m2，滑體平均厚度2.5 m，滑坡體積11.32×104m3，其主滑方向?yàn)?8°。

2.1 滑坡體發(fā)育特征

滑坡后壁、側(cè)壁較明顯，滑坡體自然坡度較緩，在雨季滑坡表層及前緣常有蠕滑發(fā)育?；麦w主要為粉質(zhì)粘土夾砂白云質(zhì)灰?guī)r巖塊，滑坡體土體含水量大，塑限較高，土體多呈軟塑～可塑狀，局部有沖溝，滑坡體上存在錯(cuò)臺(tái)高約1.5 m，將滑坡分為兩級(jí)，上面一級(jí)以蠕滑為主，下面以溜滑為主；滑面基本為巖土分界面，滑床為風(fēng)化的白云質(zhì)灰?guī)r。根據(jù)調(diào)查情況，本滑坡天然狀態(tài)下整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，每年雨季均發(fā)生變形滑動(dòng)。

2.2 災(zāi)害體物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)

1)滑體物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征。

滑坡前部崩滑區(qū)松散堆積體均為碎塊石土，后部變形區(qū)變形體滑體為表層的坡洪積層，其物質(zhì)組成自上到下分別為：耕植土厚度0.3 m～0.5 m，粉質(zhì)粘土夾碎塊石，厚2.0 m～3.0 m,褐黃色，土石比為3∶7～4∶6，碎塊石巖性為白云質(zhì)灰?guī)r、板巖等，碎石粒徑一般為5 cm～15 cm，少量塊徑達(dá)0.5 m，塊石呈棱角狀或次棱角狀，中～強(qiáng)風(fēng)化，骨架結(jié)構(gòu)充填粉質(zhì)粘土，土干～稍濕～濕，可塑～硬塑。土體結(jié)構(gòu)表層較松散、下部稍密～中密。

2)滑面(帶)結(jié)構(gòu)特征。

滑坡區(qū)無(wú)明顯滑帶，可能存在的潛在滑動(dòng)面為土巖界面和土體分層界面(坡洪積碎石土和洪積碎塊石土界面)，因此，其潛在滑動(dòng)面滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征與滑體土基本相同。

3)滑床物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征。

潛在滑動(dòng)面均為土巖接觸面，滑床白云質(zhì)灰?guī)r，抗風(fēng)化能力較差，巖層為傾向北東的單斜巖層。強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，裂隙較發(fā)育，巖塊較破碎。

2.3 基本運(yùn)動(dòng)特征

據(jù)勘查資料，滑坡可見(jiàn)變形破壞的痕跡，主要表現(xiàn)在地面拉裂、局部崩滑等現(xiàn)象。該滑坡在7·12強(qiáng)降雨作用以及近期降雨季節(jié)到來(lái)，變形特征較為明顯。變形主要表現(xiàn)為前部滑坡區(qū)的崩滑、張拉裂縫發(fā)育和后部變形區(qū)的張拉裂縫發(fā)育。

3 計(jì)算參數(shù)及剖面選取

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘查選取滑坡體典型計(jì)算剖面進(jìn)行滑坡體穩(wěn)定性的分析，計(jì)算剖面如圖1所示。

再經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地挖探坑進(jìn)行勘察和室內(nèi)剪切試驗(yàn)，結(jié)合以往的勘查工作獲得巖土力學(xué)參數(shù)，如表1所示。

4 有限元網(wǎng)格模型的建立

基于PLAXIS大型巖土工程有限元設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，構(gòu)建有限元網(wǎng)格模型，模型尺寸長(zhǎng)237 m×高35 m，節(jié)點(diǎn)數(shù)4 513個(gè),如圖2所示。

表1 滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值統(tǒng)計(jì)表

5 滑坡體失穩(wěn)模擬破壞趨勢(shì)分析

5.1 塑性區(qū)分布

現(xiàn)狀坡塑性區(qū)分布如圖3所示，現(xiàn)場(chǎng)勘察與有限元分析，均表明現(xiàn)狀坡局部表面已有拉裂跡象。從圖3可見(jiàn)塑性區(qū)主要出現(xiàn)在土層分界面處。

5.2 現(xiàn)狀坡安全系數(shù)強(qiáng)度折減法計(jì)算

如圖4所示為強(qiáng)度折減法計(jì)算后的網(wǎng)格變形圖。結(jié)合圖5，圖6，可看出潛在不利滑動(dòng)面的大致位置主要位于坡表層中下部，沿粉粘夾碎石與強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r的分界面下滑，該段表面坡率較大，且分界面角度也很大，容易發(fā)生滑坡。坡表中部以下多受拉單元，坡腳部位出現(xiàn)較多剪切破壞單元，剪切塑性區(qū)和受拉塑性區(qū)基本貫通。

如圖7所示位移—安全系數(shù)曲線，可知當(dāng)前坡體安全系數(shù)為1.051，接近極限平衡狀態(tài)。若經(jīng)過(guò)暴雨沖刷、雨水入滲增加坡表荷載并削弱土體強(qiáng)度參數(shù)，易引起滑坡。

6 治理措施研究

6.1 漿砌石擋墻支擋反壓坡腳

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地情況的制約，擬采用漿砌石擋墻在坡腳處支擋坡體，同時(shí)將漿砌石截面尺寸加大，利用漿砌石自重及墻后坡腳回填土作為發(fā)壓坡腳的荷載，坡面存在板栗樹(shù)擬不進(jìn)行坡面的削坡卸載，構(gòu)建數(shù)值計(jì)算分析如圖8～圖10所示。

從滑坡體塑性區(qū)域、剪切應(yīng)變?cè)隽俊⒖偽灰屏靠芍夯麦w將會(huì)形成貫通的滑坡裂面，在降雨及其他外界因素作用下將在滑坡體后緣形成臨空的滑體沖擊區(qū)，修建擋墻不能夠有效的阻止滑坡的發(fā)生，因此必須進(jìn)行坡面的卸載才能有效的阻止滑坡的發(fā)生。

6.2 坡腳反壓、漿砌石擋土墻支擋

采用漿砌石擋墻進(jìn)行坡腳支擋并利用擋土墻自重進(jìn)行坡腳的發(fā)壓，在坡面進(jìn)行削方卸載、在滑坡體外緣5 m范圍內(nèi)的穩(wěn)定區(qū)域修建截排水溝。通過(guò)完成后3年的觀測(cè)，對(duì)滑坡體起到了較好的治理效果。

滑坡體治理示意圖見(jiàn)圖11。

7 結(jié)語(yǔ)

1)高陡坡面形成的滑坡體在降雨及其他外界因素作用下將在滑坡體后緣形成臨空的滑體沖擊區(qū)。

2)滑坡體治理不能夠簡(jiǎn)單的采用支擋措施，應(yīng)將治理重點(diǎn)放在坡面的削坡減載。

3)從滑坡體塑性區(qū)域、剪切應(yīng)變?cè)隽?、總位移量幾方面進(jìn)行滑坡體治理方案比選，能夠起到經(jīng)濟(jì)、安全的顯著治理效果。

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A shallow gravel soil landslide stability analysis and control measures

Qi Zhaowei Fu Maosheng

(514BrigadeofNorthChinaGeologicalExplorationBureau,Chengde067000,China)

Based on a landslide in Xinglong County, build a landslide finite element mesh model by PLAXIS which is a large finite element of geotechnical engineering calculation software. Analysis the plastic zone, shear strain increment and the total displacement of the landslide. Point out the first measure to treat landslide is cutting slope, followed by retaining measures. This article can provide certain technical reference for the similar landslide governance.

landslide, numerical calculation, shear strain, total displacement, PLAXIS, plastic zone

1009-6825(2016)13-0077-03

2016-02-27

亓兆偉(1980- )，男，工程師； 付茂盛(1981- )，男，工程師

P642.22

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